Le Rambler 88... et maintenant : PRB et les baleines à bosse
par François Chevalier
En juin dernier, nous avions publié un important article sur Rambler 88 que nous reprenons aujourd'hui.
L'idée des baleines à bosse à fait son chemin... Pour preuve :
PRB : ses
nouveaux safrans et les baleines à bosse
Les nouveaux safrans de PRB ont la même couleur et même forme que ceux de Rambler 88 sorti de chantier il y a un an.
Mardi 15 mars 2016, PRB retrouve
son élément après deux mois et demi de chantier et avant une saison de course
dont le Vendée Globe, en novembre prochain, sera le sommet. Un IMOCA qui ne se
voit greffer des safrans très proches de ceux de
Rambler 88, dont voici un rappel.
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| Rambler 88 - ©François Chevalier 2015
Avec ses flancs verticaux, son livet tronqué du bout-dehors jusqu’au tableau arrière, une quête du mât prononcée, et son voile de quille incliné, la silhouette du Rambler 88 ne manque pas d’originalité !
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Qui a-t-il entre un Maxi ultra light et une baleine ? Juan Kouyoumdjian ne craint jamais le paradoxe, et aime à étonner son client. Il se trouve que les nageoires pectorales du cétacé ne décrochent jamais. Or, rien de pire que de sentir la barre qui ne répond plus sur un maxi lancé à pleine vitesse lors d’un départ de course au milieu d’une foule de voiliers ou en surfant de vague en vague au bon plein. Juan K. s’est donc inspiré de ce fameux aileron pour dessiner les safrans de son dernier né, Rambler 88.
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| Rambler 88 à sa sortie de chantier, extrait de la vidéo “Rambler Launch“, New England Boatworks, © Chris Love Productions |
D’abord, élucidons ce 88, pourquoi pas 100 comme tout le monde ? En dehors du fait que le nombre est assez graphique, la raison de cette longueur limitée à 27 mètres au lieu de 30,48 réside dans la commande du voilier. Le propriétaire, George David, désirait un grand bateau pour gagner les courses ayant un tirant d’eau limité à 6 mètres ! JK lui aurait bien proposé un 100 pieds, mais le tirant d’eau aurait dû faire un mètre de plus. Qu’à cela ne tienne, on se limitera à 88 !
Mis à l’eau le 10 décembre dernier au chantier New England Boatworks à Portsmouth dans le Rhodes Islande tout près de Newport, Rambler 88 est conçu, comme ses ainés, pour battre des records et arriver en tête dans les courses offshore. Réalisé tout en carbone, le “petit“ monstre présente toutes les caractéristiques de ses derniers concurrents, dont le Comanche conçu par VPLP et Guillaume Verdier et mis à l’eau trois mois plus tôt. Ses formes avant, une étrave pleine et un bouchain qui rappelle celui des coques centrales des trimarans océaniques, sont très tendues, peut être encore plus que les Maxis précédents. Cette configuration de bouchain, avec une vraie cassure, permet entre autres de rejeter les embruns sur le côté, au lieu de les envoyer directement dans le cockpit, comme c’est le cas sur les Volvo 65. Bien évidement, ce bouchain permet de conserver une bonne réserve de flottabilité dans les hauts, malgré une flottaison étroite. Dans ce sens, Rambler 88 est bien le descendant du Groupama vainqueur de la dernière Volvo, et va même un peu plus loin dans ce sens par rapport à Comanche. À partir de l’étrave, les fonds sont plats pour favoriser un départ au planning, et s’arrondissent progressivement.
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Plan de forme de Rambler 88
Le plan de forme met en évidence l’importance du bouchain sur l’avant qui rabat les embruns autour du voilier, ainsi que sa forme sinueuse. Les lignes d’eau dans la vue en plan sont pratiquement rectilignes et très tendues. Comme sur Comanche, la moitié arrière du voilier est une large luge.
© François Chevalier |
De même que sur ses précédentes réalisations, JK a soigné particulièrement la zone de rotation de la quille, avec un vrai creux, ce qui allonge la portée du lest lorsqu’il est en position latérale. Comme sur les derniers Open 60 du Vendée Globe, l’axe de rotation de la quille fait un petit angle avec l’horizontale, de l’ordre de 3°, de façon à avoir un effet de sustentation lorsqu’elle est basculée sur le côté. Sur les formes en générale, le cabinet a travaillé tout particulièrement sur le voilier à la gîte, et a légèrement brisé la ligne du bouchain dans sa partie centrale, en la remontant et en l’adoucissant, afin de créer une plus grande surface de glisse latérale, tout en minimisant la dissymétrie de la flottaison dans ces conditions.
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Axe de la quille remonté dans un creux.
En remontant l’axe de la quille de 20 centimètres dans un creux de la coque, la quille est allongée d’autant. Pour un angle d’ouverture de 40 degrés de la quille, cela permet d’augmenter le bras de levier du lest de 15 centimètres.
© François Chevalier |
Les dérives sont du même type que celles de Comanche, que l’on trouvait déjà sur certains Volvo 70. Elles se terminent par un rétrécissement et un bulbe, qui empêchent les filets d’eau de partir en vrille et de détériorer l’écoulement de l’eau sur la partie la plus basse. Elles sont légèrement inclinées vers l’intérieur et se trouvent en dehors du prolongement des safrans.
À propos de ces safrans inspirés des nageoires pectorales des baleines à bosse, Juan K nous a réservé une petite surprise. Habitué avec son équipe à jouer sur les programmes les plus sophistiqués sur les analyses des appendices et autres foils, il s’est fait un plaisir de concocter des safrans aux allures de coquillage. Il s’agissait d’essayer de résoudre plusieurs problèmes qui n’ont pas de liens évidents. Ces immenses bolides aux fonds plats ne se barrent pas au pilote, mais à la façon conduite sportive, type Rally de Monte-Carlo. La violence des coups de barre pour diriger le voilier là où il passera le plus vite sur les vagues entraîne souvent des décrochements des filets d’eau sur les safrans, ce qui les rend inefficaces quelques instants. D’autre part, le double safran est indispensable sur ces voiliers aussi larges, mais le second traîne souvent dans l’eau, avec un angle qui n’est pas avantageux.
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Sur l’Icon 65, le safran à bosse s’est révélé très efficace et ne décroche pas lors des coups de barre.
Caractéristiques
Sloop
Architecte : Robert Perry
Chantier : Marten Yachts, (N-Z)
Mise à l'eau : 2001
Longueur : 20,04 m
Flottaison : 17,32 m
Bau : 4,52 m
Tirant d'eau : 2,64
/ 4,16 m
Tirant d'air : 27,90 m
Déplacement : 12,25 / 14 t
Voilure au près : 177 m2
Voilure au portant : 450 m2
Rating IRC : 1,409
© François Chevalier |
Les études sur ces fameuses nageoires ne datent pas d’hier, et celle du professeur Frank Fish de 1995 fait autorité. D’autre part, il y a eu des exemples de safrans avec des protubérances similaires à celles des nageoires qui ont été réalisés. Par exemple, le sloop de course-croisière Icon 65 mis à l’eau en 2001, et dessiné par l’architecte américain Robert Perry, présentait suivant les dires de son second propriétaire, Kevin Welch, une propension à ce que la barre décroche lorsqu’il menait le voilier durement. Le voilier, de 20,04 mètres de long, est conçu de façon à ce que les aménagements soient démontables en version course, et sa quille est rétractable en croisière. Faisant appel à Paul Bieker, celui-ci plonge dans la lecture d’un papier publié en 2008 par Harvard, “How Bumps on Whale Flippers Delay Stall : An Aerodynamic Model“. Écrit par Ernest van Nierop, Silas Alben et Michael Brenner, la publication s‘appuie sur des essais en soufflerie et des calculs théoriques qui mettent en évidence que plus les protubérances sont importantes sur le bord d’attaque d’un profil, plus le décrochage est retardé. Paul Bieker conçoit un safran avec trois bosses dans sa partie supérieure, et Kevin est ravi, plus de décrochage ! En fait, la nageoire s’avère un excellent “Hydrodynamic Model“.
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Variations sur un safran
De gauche à droite,
le safran de l’Icon 65, de Paul Bieker, celui de Juan K sur Rambler 88, avec trois protubérances sur sa partie inférieure, enfin un safran directement inspiré des formes et des bosses de la nageoire pectorale de la baleine à bosse.
© François Chevalier |
Pour ses safrans, Juan K a préféré privilégier la partie inférieure, où les trois bosses recollent les filets de la partie supérieure, présentent l’avantage d’un accroissement de portance et réduisent l’effet de vortex sur l’extrémité. De plus, la partie immergée du second safran, qui présente un angle avec celui qui est immergé et dans l’axe de la route, offre, grâce aux bosses, une amélioration de la traînée de l’ordre de 10%, comme l’a démontré le professeur Fish.
La première sortie de Rambler 88 était à l’occasion de la Fort Lauderdale à Key West Race qui s’est déroulée du 14 au 15 janvier dernier. Il n’y avait pas de concurrent à sa hauteur, et c’est sans effort qu’il s’est octroyé la première place à l’arrivée. Courant avec son petit génois, il a parcouru les 160 milles en 11 heures 51 minutes à la moyenne de 13,5 nœuds dans un temps de demoiselle, et se place second en temps compensé derrière le Carkeek C40 Spookie qui est arrivé plus de quatre heures après lui. Il ne lui a manqué que cinq millièmes de nœuds pour le devancer en temps compensé.
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Carte de la RORC Caribbean 600
Record largement battu par Rambler 88 en 1 jour 19 heures et 5 minutes, soit 12 heures devant le Nomad IV de 100 pieds conçu par Finot.
© François Chevalier |
Dès le mois suivant, le Maxi de George David prenait part à la RORC Caribbean 600, qui tourne autour des iles entre les Saintes et Saint Martin en partant d’Antigua. Premier monocoque à l’arrivée, Rambler 88 s’octroie un nouveau record, en 1 jour 19 heures et 5 minutes, battant le record établi en 2011 par le Rambler 100 du même George David de près de quatre heures. Le voilier courait avec son grand génois en bout de son bout-dehors, et tous ses spis, lui pénalisant son rating IRC, et se classe troisième derrière le Mini Maxi 72 Bella Mente et le TP 52 Sorcha.
La rencontre la plus attendue restait dans ce périmètre assez idyllique des îles Caraïbes, avec les Voiles de Saint Barth du 14 au 18 avril, avec des parcours adaptés aux conditions météo et aux séries chaque jour. Le suspense venait de la confrontation de Comanche avec le nouveau venu. Il a manqué 3,50 mètres à Rambler 88 pour tenir le rythme en temps réel de l’épouvantail de Jim Clark mené par Ken Read et conçu par les architectes français VPLP et Guillaume Verdier. Cependant Juan K a réussi son pari de battre l’ogre planant en temps compensé, pour le plus grand plaisir de son skipper Brad Butterworth et de son propriétaire, George David. Celui-ci déclare : “Bien sûr, il était devant nous en temps réel et j'avoue que je suis impressionné par leur vitesse“. Pour sa victoire en série Maxi 1 et 2, l’équipage de Rambler 88 reçoit une des montres les plus chères du marché offertes par le sponsor de l’événement, Richard Mille, la RM 60-01 Chronographe Flyback Régate, estimée au prix d’un voilier de 40 pieds… Cette montre poignet a quand même l’avantage pour son prix d’une autonomie de 55 heures et elle a la faculté de se caler aussi bien dans l’hémisphère nord que l’hémisphère sud.
Juan Kouyoumdjian a réussi avec le 88 à réaliser un voilier plus rapide dans toutes les conditions que Rambler 100 qui date de 8 ans déjà. Il n’oublie pas de féliciter les concepteurs de Comanche qui ont “pousser la barre très haut“ et retourne à sa planche avec un nouveau projet, un 100 pieds avec 7 mètres de tirant d’eau !
Plus les protubérances sont importantes, plus la limite de décrochage est repoussée. Alors que le profil lisse décroche brutalement à 12 degrés, les profils munis de bosses ont des courbes sans point de rupture.
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L’appellation baleine à bosse n’a pas de rapport avec les bosses de ses nageoires pectorales ou celles qu’elles a autour de la mâchoire ou sur la tête, mais lorsqu’elle plonge, elle laisse apparaître un dos rond au-dessus de la surface de l’eau qui fait comme une bosse.
© François Chevalier |
Parmi les cétacés, la baleine à bosse a toujours étonné par sa virtuosité à exécuter toutes sortes de figures pour le plus grand plaisir des observateurs.
Malgré ses trente tonnes, elle est capable de faire des pointes de 15 nœuds et de virer sur place, sortir de l’eau et tourner sur elle-même.
De couleur noire, avec des taches blanches distinctes, chaque individu est reconnaissable aisément. Le dessin de ses nageoires pectorales et leur couleur sont uniques et permettent également de l’identifier. Les nageoires des baleines à bosse ont fait l’objet de plusieurs études, celle du professeur en biologie Frank E. Fish et Juliann M. Battle, de l’Université de West Chester en Pennsylvanie, publiée en 1995, reste la référence. La description détaillée de la nageoire d’une jeune baleine de 9 mètres, et son analyse hydrodynamique à travers les publications des ingénieurs aéronautiques, mettent en évidence les qualités exceptionnelles de cet appendice, particulièrement doué pour exécuter les manœuvres les plus invraisemblables compte tenu de la masse de l’animal.
Caractéristiques :
Longueur : entre 9 et 18 mètres, 4 mètres à la naissance.
Déplacement : de 10 à 40 tonnes.
Plongée : de 5 à 30 minutes.
Profondeur : jusqu’à 120 mètres.
Longévité : de 30 à 50 ans.
Population : env. 35 000 individus, présents dans tous les océans.
Nourriture : plancton et petits poissons.
Technique de pêche : en surface, bouche grande ouverte, ou en créant des bulles pour rassembler les bancs de poissons, seul ou en groupe.
Nageoires pectorales : entre le quart et le tiers de la longueur totale, de 2,50 et 6 mètres, comportant des bosses sur le bord d’attaque.
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© François Chevalier
Si, comme Frank Fish, on découpe la nageoire selon des sections de haut en bas, il apparait évident que les formes sont loin d’être régulières, il n’y en a pas deux qui se ressemblent. Les courbes des bords d’attaque varient de façon presque aléatoire. Cependant, il est possible d’isoler une courbe et d’en étudier le profil en cherchant à quelle classe il appartient. On constate alors que cette section, par exemple, correspond au profil Naca 634-24, dans la bible des profils de Mess. Abbott et Dœnhoff et que sa courbe est celle qui donne le meilleur coefficient de portance pour des angles d’attaque de plus de quinze degrés, alors qu’un profil de safran classique décroche à 12 degrés dans les mêmes conditions d’étude. La Naca, fondée en 1915, est l’ancienne institution américaine de la Nasa, qui a défini dans les années 1930 la plupart des profils utilisés en aérodynamique et en hydrodynamique.
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| © François Chevalier |
En sectionnant les faces externes et internes de la nageoire étudiée par Fish, comme pour une demi-coque, on constate que les lignes sont loin d’être lissées ou symétriques. La sous-face présente une légère zone convexe sur la partie arrière. En fait, cet appendice est tellement torturé qu’il est un défi aux lois de l’hydrodynamique. Comme si cette complexité de forme était un élément indispensable pour une plus grande efficacité !
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| Notion de décrochage - © François Chevalier |
Jusqu’à 10 degrés, la couche limite colle au profil, mais son point de rupture avance le long du profil. À un certain angle proche de 12 degrés, suivant la vitesse, la viscosité du milieu et l’état de surface, la couche limite se décroche et le point de rupture remonte sur l’avant du profil, la portance décroit subitement, on dit qu’il y a décrochage.
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| Ecoulement perturbé ou laminaire - © François Chevalier |
Relevé à un certain niveau sous l’eau, pour un angle important d’attaque du safran, les filets partent en remous sur le profil classique, alors qu’ils restent linéaires et efficaces sur un profil muni de protubérances.
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| Variation de la Portance en fonction de la valeur relative des protubérances - © François Chevalier |
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| © François Chevalier |
En 2001, le professeur Frank Fish a publié, avec le Docteur Philip Watts, fondateur de la société Californienne Applied Fluids Engineering, un papier remarquable au sein de son Université dans lequel ils matérialisent les effets de tubercules ajoutées sur le bord d’attaque d’une aile orientée de 10 degrés avec le fluide. Ils ont constaté que l’ajout de bosses augmentait la portance de 4,8% et réduisait la traînée de 10,9%. Il semble que le fait de dévier les filets les recolle à la surface, retardant leur décollement.
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Rambler 88 dans la RORC Caribbean 600
Photo © Tim Wright |
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Comanche – Rambler 88 – Perpetual Royal
© François Chevalier |
– Caractéristiques :
Rambler 88
Maxi 88 pieds
Sloop
Architecte : Juan Kouyoumdjian
Chantier : New England Boatworks, Rhodes Island (USA)
Mise à l'eau : 10 décembre 2014
Longueur : 27 m
Flottaison : 26,26 m
Bau : 7,10 m
Tirant d'eau : 6 m
Tirant d'air : 41,40 m
Bout-dehors : 3,10 m
Déplacement léger : 22 t
Lest : 7,9 t
Surface de la GV : 318 m2
Voilure au près : 512 / 638 m2
Voilure au portant : 980 m2
Rating IRC : 1,817/1,869
Comanche
Maxi 100’
Sloop
Architectes : VPLP et Guillaume Verdier.
Constructeur : Hodgdon Yachts, Boothbay, Maine, USA
Baptême : 27 septembre 2014
Longueur : 30,48 m
Longueur hors tout : 30,48 m
Longueur à la flottaison : 30,25 m
Largeur : 7,85 m
Tirant d’eau : 6,67 m
Tirant d'air : 45,75 m
Bout-dehors : 3,70 m
Déplacement : 29,5 t
Surface de la GV : 410 m2
Voilure au près : 760 m2
Voilure au portant max : 1 400 m2
Rating IRC : 1,901
Perpetual Loyal (ex-Rambler 100, ex-Speedboat)
Maxi 100 pieds
Sloop
Architecte : Juan Kouyoumdjian
Chantier : Cookson Boat, Auckland (N-Z)
Mise à l'eau : 17 avril 2008
Longueur : 30,48 m
Flottaison : 29,99 m
Bau : 7,35 m
Tirant d'eau : 6,22 m
Tirant d'air : 47 m
Bout-dehors : 5 m
Déplacement : 30,6 t
Ballast : 8 t
Surface de la GV : 375 m2
Voilure au près : 660 m2
Voilure au portant max : 1 340 m2
Rating IRC : 1,895
Après avoir parcouru toutes ces publications sur les bienfaits des tubercules sur les profils aérodynamiques et hydrodynamiques, on peut se demander pourquoi les hélices des éoliennes, les ailes d’avion et tous les profils dans l’air ou la mer ne sont pas équipés de bosses. Et bien certains y pensent réellement et le monde du profil lisse est peut-être bien en passe de devenir obsolète…
François Chevalier
