Les Bateaux

Groupama Team France - 35th America's Cup
Groupama Team France - 35th America's Cup

Le Class AC Groupama Team France

Le Class AC en bref : 

Longueur : 15 mètres
Largeur : 8,47 mètres
Tirant d’eau maximum : 2,40 mètres
Hauteur de l’aile : 23,60 mètres
Surface de l’aile : 100 m2
Poids de l’aile : 445 kg
Poids de la plate-forme : mini 1887 kg – maxi 1987 kg
Poids total : mini 2332 kg – maxi 2432 kg
Poids équipements média et sécurité imposés par l’organisation : 149 kg
12 voiles d’avant
2 safrans en T
4 foils autorisés
peut naviguer entre 5 et 25 nœuds de vent
vol au près à partir de 10 nœuds et au portant à partir de 8 nœuds de vent
vitesse de pointe 45 nœuds.

La jauge

Exit les grandes araignées de 22 mètres qui surplombaient le plan d’eau de San Francisco en 2013. Adieu l’AC62 qui avait été pressenti à un moment. Place aux Class AC… Le 1er avril 2015, il a été décidé que la 35ème édition de la Coupe de l’America se tiendrait sur des catamarans à aile rigide d’une quinzaine de mètres de long, bien plus petits que ceux de l’édition 2013 mais tout aussi rapides car dotés de foils qui transforment les multicoques en avions de chasse. Compte tenu des progrès réalisés dans la conception des appendices, les vitesses sont quasi identiques.

Certains éléments du bateau sont communs à tous les concurrents, quand d’autres parties peuvent faire l’objet de développement.

 

Le cadre donné par le règlement officiel pour la jauge Classe America’s Cup (Class AC) 

  • Le Class AC doit mesurer 15 mètres. 
  • La largeur maximum autorisée est de 8,48 mètres.
  • Le tirant d’eau maximum est de 2,40 mètres.
  • L’aile doit mesurer 23,60 mètres de haut à partir du pied de mât.
  • Sont monotypes la forme de la carène, la largeur et la surface de voilure, les cockpits ou encore le Pod sur lequel repose l’aile
  • Sont libres la structure de l’aile, les appendices (safrans et foils), les systèmes de contrôle électroniques et hydrauliques et les carénages.

 

 

Légende : 
- blanc : parties monotypes
- rouge : parties monotypes en forme et libres en structure
- bleu : parties où le développement est libre

 

A partir de ce cadre, les ingénieurs de Groupama Team France, organisés en différents secteurs, ont chacun travaillé à optimiser les performances du bateau dans la limite du règlement.

La jauge des Class AC

L'aile

L’aile du Class AC Test est composée de 3 parties :

1 • le mât qui est monotype et qui vient se poser sur une boule de 60 millimètres de diamètre positionnée sur la plateforme.

2 • la partie avant, volet 1

3 • la partie arrière (volet 2) qui comprend elle-même trois morceaux dénommés Flaps

La partie avant de l’aile, dont une bonne partie est monotype et contrainte par des règles de jauge, a été pour partie construite en Nouvelle-Zélande chez Core Builder Composites qui a déjà réalisé les ailes de Oracle Team USA et de SoftBank Team Japan. Néanmoins, l’équipe Groupama Team France a beaucoup travaillé sur la partie basse de ce volet 1 qui abrite les systèmes de commande de l’aile.

Eloi Stichelbaut/GroupamaTeamFrance

 

 

Une attention plus particulière s’est portée sur les trois volets arrière qui peuvent être twistés. Leur structure est faite à partir de nombreuses nervures de carbone dont le positionnement est régi selon des critères aérodynamiques.

D’ailleurs, la mise en œuvre de la technologie TPT (Thin Ply Technology) a permis au Design Team de Groupama Team France, d’optimiser les grammages et les orientations des plis de carbone lors du drapage des volets arrières de l’aile. In fine, un peu de poids sur chaque flap a été gagné.

Ces nervures ont ensuite été enveloppées sous un film identique à celui utilisé dans l’agro-alimentaire qui est une matière facile à tendre et à rigidifier.

Eloi Stichelbaut/GroupamaTeamFrance

 

 

Le système de contrôle de l’aile

Entre le volet 1 et le volet 2 sont positionnées des charnières permettant d’orienter les différents éléments. Pour tourner chaque articulation, on utilise un quadrant. 
La partie avant de l’aile étant figée, tout l’enjeu est d’être capable de twister et cambrer les flaps en mettant des angles différents si nécessaire, et ce de manière rapide puisque sur une course les bords sont courts !

Le système dont les pièces ont été fabriquées au chantier CDK et la mécanique chez GUELT doit être simple d’utilisation et s’adapter aux contraintes facilement.

 

Il y a deux amplitudes possibles : la cambrure et le twist.


  • La cambrure : Quand il n’y a pas ou peu de vent, on met de l’angle pour creuser l’aile. Quand il y a du vent, on cherche à aplatir l’aile.
  • Le twist : ce mouvement est effectué lorsqu’on ne souhaite pas avoir le même niveau de force à chaque niveau de l’aile.
En haut de cette dernière notamment, le flap peut travailler « à l’envers », à la différence d’une voile classique pour augmenter la performance de l’aile.

Concevoir l\'aile du Class AC - par Gwénolé Bernard

L'aérodynamique

L’aérodynamique du Class AC est divisé en deux :

  • Aérodynamique de l’aile

  • Aérodynamique de la plateforme (ou Windage)

 

Aérodynamique de l’aile

L'équipe travaille sur trois axes :

  • Calcul des charges

Cette partie se concentre sur l’étude des charges dans l’aile, le gréement et les voiles. Les ingénieurs simulent donc toute l’aile et les voiles dans des logiciels de fluides/structures (« couplage aéro-élastique »). Ces derniers permettent de trouver l’équilibre entre les forces aérodynamiques et la structure de l’aile/voiles. Il en ressort les efforts internes que va devoir supporter l’aile, mais aussi les charges dans les haubans, ligne de contrôle, écoutes etc... Ces charges sont utilisées pour le rigging, mais aussi pour dimensionner l’hydraulique. Dans cette partie nous pouvons apprécier la forme que va avoir l’aile une fois qu’il y aura du vent sur elle. Il faut envisager différents cas de navigations pour s’assurer qu’elle se déforme de manière optimale dans différentes forces de vent. Mais aussi qu’elle ne casse pas !

  • Etudes CFD

Julien Pilate utilise des logiciels CFD (code à panneau et Rans) afin de simuler le vent autour du bateau. Il en ressort des efforts (Forces/Moments). L’équipe peut ainsi explorer différents types de réglages de l’aile et de configurations de voiles.

  • North VPP

Cet outil de prédiction permet de déterminer les formes optimales qui ont été précédemment calculés avec la CFD. C’est un process essentiel dans la phase de design afin de quantifier l’impact de différents réglages sur les performances du bateau. Une fois le bateau à l’eau, cet outil permettra également de répondre à des questions des navigants, mais aussi d’optimiser le Class AC Test, puis le Class AC.

Aérodynamique de la plate-forme (le Windage)

Les études sur le windage consiste à étudier des carénages appelés aussi fairings pour diminuer la trainée du bateau. C’est l’équipe de Juan Kouyoumdjian qui travaille sur ce sujet. L’équipe Groupama Team France intervient avec le VPP, un outil de prédiction pour quanti er les performances de différents candidats de plateforme.

Eloi Stichelbaut / GroupamaTeamFrance

Les appendices

Les appendices s’appuient sur l’eau et permettent au bateau de se lever avec la vitesse. Ils sont de deux types:

  • Les foils en forme de L, orientables, rétractables et positionnés derrière le bras avant.
  • Les safrans en forme de T, également réglables et positionnés à l’arrière des coques.

Les foils de l'AC 45 Series

Exemple d'un safran en T (AC 45 Series)

 

Zoom sur les foils tout en carbone . 

Les foils sont constitués de deux parties.


  • La partie haute de l’appendice est appelé SHAFT

  • La partie basse s’appelle TIP.

  • La jonction entre les deux est dénommée le coude ou le genou.

Le règlement impose un nombre maximum de Shaft et de Tip:


  • Sur le bateau d’entrainement, l’équipe peut construire 6 Shafts et 12 Tips
  • Sur le Class AC, seuls 4 hauts et 8 bas sont autorisés.

La partie basse, le Tip, ne doit pas représenter plus de 30% du poids du foil, mais n’est pas limitée en longueur.

 

Groupama Team France, comme ses concurrents, adapte les foils en fonction des ranges de vent et en construit de deux sortes :


  • Les foils de petit à moyen temps dont le Tip est plus long

  • Les foils avec un Tip plus court, optimisés pour les vitesses plus élevées

Martin Fischer : « La jauge n’oblige pas une configuration symétrique du bateau en course. Nos foils bâbord et tribord peuvent donc être différents. Ce qui est intéressant car lorsque l’on fait des simulations de course, on constate que le parcours n’est pas symétrique. Il y a plus de tribord amure que de bâbord amure. Il y a deux bords de reaching à haute vitesse en tribord amure. »

L’équipe Groupama Team France, grâce notamment aux logiciels d’ESTECO, réalise des optimisations des formes des foils en intégrant des paramètres de dessin pour optimiser la performance du bateau pour des ranges de fonctionnement différents.

© Eloi Stichelbaut / Groupama Team France

Le foil sous le vent est en position basse (descendu), le foil au vent est en position haute (relevé).

Le système de commande des foils

Eloi Stichelbaut / GroupamaTeamFrance
Eloi Stichelbaut / GroupamaTeamFrance

Ce système permet de contrôler et d’imposer les mouvements des foils. Trois sortes de mouvements sont identifiés :

  • En longitudinal = le rake

  • En latéral = le cant

  • L’extension verticale = l’up and down

Stéphane Chatel : « Les marins sont moteurs quand il s’agit de mettre les foils en mouvement. C’est pourquoi afin qu’ils ne perdent pas d’énergie inutilement, nous devons éviter le plus possible les frictions. Nous devons nous assurer de la fluidité du cheminement des foils, par exemple par le choix de matières permettant un bon glissement. Trois vérins permettent d’actionner le foil et de l’orienter comme l’équipage le souhaite, dans la limite basse de 2,40 mètres. »

Le barreur a à sa disposition 27 commandes pour actionner les systèmes, régler les foils et donc stabiliser le vol du Class AC.

Eloi Stichelbaut / GroupamaTeamFrance

Partenaire titre

Partenaire officiel

Fournisseurs exclusifs

Fournisseurs officiels

  • Unique armateur français de navires de croisières et n°1 mondial des croisières polaires, PONANT a été fondé en 1988 par une douzaine d’officiers de la marine marchande. La compagnie s’impose aujourd’hui comme la référence d’un nouveau style de croisières de luxe à travers une conception unique du voyage en mer alliant itinéraires d’exception et prestations hôtelières 5 étoiles, à bord de luxueux navires à taille humaine.

    Le rayonnement de la France et de ses savoir-faire à l’étranger étant essentiel pour PONANT, la compagnie s’engage aux côtés du Club Team France pour promouvoir l’excellence de la filière française au plus haut niveau mondial.

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  • Les ingénieurs de l'équipe française menée par Franck Cammas, Olivier de Kersauson et Michel Desjoyeaux pourront s'appuyer sur la technologie de pointe d'optimisation d'ESTECO pour améliorer les performances hydrodynamiques et aérodynamiques de leur Class AC.

    ESTECO SpA, fournisseur international de solutions numériques d'optimisation, apporte à Groupama Team France son logiciel de pointe, modeFRONTIER, en vue de perfectionner la conception du catamaran à foils de l’équipe de France engagée sur la 35ème Coupe de l’America.

    Avec des spécifications techniques toujours plus exigeantes et des délais de tests physiques très serrés, les technologies d'ingénierie jouent un rôle essentiel dans la course pour la Coupe de l’America.

    
La technologie ESTECO, également utilisée par Luna Rossa dans le passé et par l'équipe Ben Anslie Racing dans le cadre de cette 35ème édition, permet aux concepteurs de tirer le meilleur parti des données de simulation et de s'appuyer sur des processus d'optimisation puissants pour affiner les paramètres de conception.

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CLUB TEAM FRANCE

FOURNISSEURS ET PRESTATAIRES

SOUTIENS OFFICIELS

CLUB CHALLENGER

  • La «Société d'Encouragement pour la Navigation de Plaisance», nom auquel est ajouté peu après le titre de «Yacht Club de France», est créée avec le haut parrainage de l'empereur Napoléon III le 15 juin 1867. Par l'intermédiaire de ses instances dirigeantes, le Yacht Club de France agit en toutes circonstances pour développer, organiser et arbitrer les activités susceptibles de favoriser toutes activités nautiques conformes à l'éthique qu'il défend. Il oeuvre également pour préserver le patrimoine que constituent les eaux et côtes françaises et communautaires. Le Yacht Club de France est club challenger d’un défi français pour la 6e fois de son histoire (1983, 1992, 1995, 2010, 2013, 2017).

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