Voile (navire)

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Voile latine Une voile est une pièce de tissu, dont la taille peut varier de quelques mètres carrés à plusieurs centaines de mètres carrés, qui, grâce à l'action du vent, sert à faire avancer un véhicule. Les voiles sont utilisées sur des voiliers, planches à voile, mais aussi sur des véhicules terrestres (chars à voiles).
Voile (navire)

Voile latine Une voile est une pièce de tissu, dont la taille peut varier de quelques mètres carrés à plusieurs centaines de mètres carrés, qui, grâce à l'action du vent, sert à faire avancer un véhicule. Les voiles sont utilisées sur des voiliers, planches à voile, mais aussi sur des véhicules terrestres (chars à voiles).

Structure

Grand-voile d'un gréement bermudien Une voile est caractérisée principalement par sa forme, son grammage et le(s) matériau(x) dont elle est composée. Les trois angles de la voile (sur une voile à forme triangulaire) ont une appellation spécifique :
- Le point de drisse (1) désigne l'angle situé au sommet de la voile une fois celle-ci hissée : c'est l'endroit ou la drisse est frappée.
- Le point d'amure (10) désigne l'angle attaché au point fixe du bateau : lorsque la voile est en position, le point d'amure est sur l'avant du bateau.
- Le point d'écoute (12) désigne l'angle de la voile auquel est frappée l'écoute (foc) ou non loin duquel est passée l'écoute (grand-voile) Chacune des extrémités de la voile reçoit un renfort (3) constitué de plusieurs épaisseurs de tissus cousues ensembles parfois renforcées par une structure rigide. La têtière (3) est la partie renforcée de l'extrémité supérieure de la voile. Un œillet situé à chacun des angles permet de fixer la voile au gréement. Les côtés d'une voile triangulaire sont :
- La bordure (11) est le côté de la voile parallèle au pont : c'est le bas de la voile lorsque celle-ci est hissée. Sur la grand-voile la tension de la bordure (passée dans la bôme) est modulée selon la force du vent.
- Le guindant (6) est le côté de la voile solidaire de l'étai (foc) ou du mât (grand-voile)
- La chute (5) est le côté de la voile situé vers l'arrière, toujours libre : sa tension est réglée par un nerf de chute (8) Sur la grand-voile (sur les voiles d'avant c'est beaucoup plus rare) on trouve également 2 à 3 bandes de ris (9) - zones horizontales en partie renforcées et comportant des œillets aux extrémités qui sont utilisées pour réduire la surface de la grand-voile lorsque le vent forcit (prise de ris) Une voile est généralement composée de laizes (7) bandes de tissus cousues, découpées de manière à répartir l'effort en faisant éventuellement varier le grammage et positionner le creux de la voile (une voile n'est pas plate sauf s'il s'agit d'une voile de tempête comme le tourmentin). La chute de grand-voile est arrondie : c'est le rond de chute qui est raidi par 3 à 4 lattes (4). Le guindant de la grand-voile est rendu solidaire du mât soit grâce à des coulisseaux (2) fixés à la voile et passés dans la gorge du mât soit grâce à une ralingue (c’est-à-dire un cordage cousu le long de la voile). La bordure de la grand-voile est également tenue par une ralingue passée dans la gorge de la bôme. Sur un spinnaker, symétrique par définition, point d'amure et guindant sont côté tangon (après empannage ces termes ne désignent donc plus la même partie de la voile).

Fonctionnement

Le principe de fonctionnement d'une voile dépend de l'allure du navire, c'est-à-dire de la direction du navire par rapport au vent.

Écoulement sur une voile

Lorsque le navire remonte par rapport au vent, l'écoulement du vent le long de la voile crée une différence de pression entre le côté au vent (intrados) et le côté sous le vent (extrados). En fait, une dépression se forme sur l'extrados, ce qui « tire » le navire, et lui permet de remonter au vent. C'est ce même phénomène, appliqué à une aile d'avion, qui lui permet de voler. De même qu'en aéronautique, lorsque les écoulements autour de l'aile décrochent, la voilure perd de son efficacité; les marins soucieux de performances savent qu'à cette allure une voile développe sa plus grande force lorsqu'elle est proche du décrochement. C'est pourquoi les régatiers modifient sans cesse leurs réglages pour garder leur voile le plus proche possible du décollement, sans pour autant la faire décrocher. Ceci demande une attention constante, car le réglage doit être adapté aux variations de vitesse, de cap, et aux changements du vent. Afin d'améliorer les performances des voiliers, les architectes de bateaux de course jouent aussi sur la forme du mât (cintrage, mâts aile), afin d'améliorer encore ces écoulements. Aux allures du près, la voile exerce une force propulsive tant que son angle par rapport au vent apparent reste suffisamment grand (de l'ordre de 20 degrés). Ceci à pour conséquence qu'il est possible, avec un véhicule offrant une faible résistance à l'avancement, d'aller plus vite que le vent réel. C'est le cas par exemple des planches à voiles, des multicoques, de certains monocoques conçus pour déjauger, et des chars à voiles. Les engins à voile les plus rapides étant les chars à glace capables d'atteindre 4 à 5 fois la vitesse du vent. La force exercée par le vent sur la voile est à peu près perpendiculaire à la corde du plan de voilure. La composante de cette force qui est parallèle à l'axe du navire est la force propulsive. L'autre composante, perpendiculaire à l'axe du navire, à tendance à le faire dériver, mais peut aussi provoquer une gîte (bande) (le navire penche sur le côté), et peut compromettre dangereusement son équilibre, voire le faire chavirer. Pour compenser cet effet néfaste, plusieurs stratégies sont utilisées :
- La forme de la coque des navires est étudiée pour compenser la gîte aux faibles angles (stabilité de forme)
- La plupart des navires sont munis d'un lest (quillards, dériveurs lestés, dériveurs intégraux) (stabilité de poids)
- Les multicoques compensent l'absence de lest par leur largeur.
- Les marins peuvent aussi déplacer des poids (ballast mobile) sur le navire, de manière à l'équilibrer. Lorsque les forces mises en œuvre sont suffisamment faibles (embarcations de petite taille), ils peuvent faire contrepoids avec leur propre corps, et se mettant au rappel, ou au trapèze.

Allures portantes

Un voilier sous spi Lorsque le navire s'éloigne du vent, les écoulements le long de la voile deviennent turbulents. Le vent pousse littéralement la voile. Pour obtenir une propulsion maximale, il faut alors orienter différemment la voile de manière à ce qu'elle soit perpendiculaire à l'axe du vent. Il faut aussi régler la voile de façon à ce qu'elle soit la plus creuse possible. Des voiles extrêmement creuses ont été conçues à cet effet, telles les spinnakers (ou « spis ») ou les gennakers. Si le bateau est au vent arrière, la vitesse à tendance à réduire le vent apparent. Ainsi, contrairement à l'intuition, cette allure n'est pas la plus rapide, car il n'est pas possible d'aller plus vite que le vent réel. La façon la plus rapide pour aller à un point sous le vent consiste alors parfois à tirer des bords dans une direction légèrement éloignée de l'axe du vent (grand largue), ce qui augmente le vent apparent. Aux allures portantes, la force du vent sur la voile à tendance à enfoncer l'avant du bateau. Cela peut être dangereux, particulièrement sur les multicoques, et provoquer un enfournement. La coque sous le vent plonge alors brutalement sous l'eau. Le ralentissement violent qui en résulte peut faire chavirer le bateau sur l'avant (sancir). À grande vitesse, cette allure nécessite une attention soutenue de l'équipage. Pour éviter ces enfournements et aussi lorsque le vent forcit, on déplace le centre de gravité vers l'arrière: déplacement de l'équipage, utilisation de ballasts, par exemple, selon la taille du bateau. On recule et oriente également le centre de poussée vélique (inclinaison ou quête du mât).

Types de voiles

En fonction de l'époque et du lieu, la forme des voiles varie significativement.

Voile carrée

Voile carrée Le Sagrès disposant de voiles carrées sur le mât de misaine et le grand mât. C'est le type de voile le plus ancien en Europe. Très simple, son efficacité (maximale au vent arrière) diminue grandement à mesure que l'on se rapproche du lit du vent (par effet de vent apparent). Elle fut utilisée de manière connue dès l'antiquité, de la Baltique à la Méditerranée sur les navires marchands et militaires, qu'ils soient de mer ou de rivière. Au l'introduction de la voile latine amorce le déclin de cette voile en Méditerranée où le régime des vents est trop irrégulier pour pouvoir l'utiliser. En Atlantique elle perdure au-delà même du Moyen-âge, des Drakkars des Vikings au Kogs Hanséatiques, en passant par les nefs Françaises et Anglaises. Les siècles suivants confirment son maintien comme en témoignent les vaisseaux produits tant pour le commerce que pour le combat. Lors de l'essor de la marine à voile (-) avec l'augmentation de la dimension des navires, on a considérablement augmenté la hauteur des mâts et, du coup, on a multiplié le nombre de voiles carrées sur chaque mât (on a eu jusqu'à 7 étages) afin qu'elles restent cargables (repliables) par un nombre acceptable de marins. De plus, sur les longs bords de portant, les capitaines de clippers faisaient quelquefois gréer en plus, à l'extérieur, des rallonges de vergues pour porter des voiles appelées bonnettes qui permettaient de gagner un petit peu de vitesse. Cette opération délicate et risquée était redoutée des gabiers car la chute était la promesse d'une mort certaine par noyade, le navire étant incapable de faire demi-tour pour venir le rechercher. La compilation et la publication au milieu du par le capitaine américain Ch. Maury des wind charts (somme des statistiques des vents dominants par secteurs) sur des cartes marines a permis de déterminer des routes où les vents portants (trade winds, les vents commerciaux) étaient les plus réguliers et où ces gréements puissants étaient efficaces. Il a ainsi contribué à l'essor des grands voiliers dits à « phares carrés » (pour l'aspect général qu'ils avaient rappelant la silhouette d'un phare). C'est au cours de la première moitié du que disparaît peu à peu cette voile, en particulier avec la fin des grands voiliers à prime, une des générations les plus abouties en matière de taille et de vitesse, dont le Belem est l'un des survivants. La machine à vapeur et le moteur à combustion interne auront eu raison de cette voilure plus que millénaire.

Voile au tiers

Voile au tiers Sinagot dans le golfe du Morbihan. À ses débuts cette voile était peu différente de la voile carrée, sa vergue étant horizontale, mais avec des performances nettement améliorées au près, notamment par « apiquage » de la vergue, c'est-à-dire que la vergue devient plus verticale en se rapprochant de l'axe du mât. Elle connut son heure de gloire avec les bateaux de pêche côtière du et au début du , surtout en Bretagne, avec par exemple le sinagot du Morbihan ou la chaloupe sardinière, qui régnait de Concarneau en pays Bigouden, à la rade de Brest en Cornouaille. Jusqu'en 1940, on la retrouve encore sur certaines unités motorisées comme les pinasses (inspirées du sud-ouest, mais adaptées aux conditions de travail et de mer de la région), soit en appoint, soit en gréement complet. Le rendement d'une voile au tiers est meilleur sur une amure que sur l'autre. On parle d'amure lorsque la vergue est sous le vent venant de bâbord (gauche) ou de tribord (droite), cela a amené les chaloupes sardinières, puis les pinasses qui ont conservé le gréement au tiers, en particulier celles de Douarnenez, à adopter un gréement inversé : La voile de misaine (à l'avant du navire) était hissée sur bâbord , tandis que le taillevent (au centre du bateau) était hissé sur tribord. Cela permettait de conserver une voile avec une amure positive s'il n'était pas possible de gambeyer.

Voile latine

Voile latine Boutre à Karachi. Apparue au , d'inspiration arabe, elle était surtout répandue en Méditerranée. Sa grande vergue se nomme antenne. Pour rester compétitive sur les deux amures, il est nécessaire de la changer de côté à chaque virement. Cette manœuvre consiste à gambeyer. Elle remplaça vite les voiles carrées utilisées depuis le temps des Romains, tant sur les navires marchands, felouques, boutres, que militaires, galères, chébecs, car plus adaptée aux régimes de vent de cette région où elle perdure toujours sur des embarcations comme les felouques du Nil ou les pointus de Provence. Elle est devenue aux environs du la voile auxiliaire des navires « ronds » de l'Atlantique, comme les caraques, les caravelles, puis les galions du et enfin les grands vaisseaux du , avant d'être détrônée dans cette région par la voile aurique, plus aisée à manœuvrer…

Voile à livarde

Voile à livarde Profil d'un Optimist. La livarde est également connue sous le nom de balestron, un espar qui permet de tendre la voile aurique en partant du mât vers le haut. Cette voile connut ses heures de gloire dans la marine fluviale: simple à mettre en œuvre, elle était adaptée aux mâts rabattables ou amovibles de diverses embarcations, comme les chalands, les barges et certaines péniches. Parmi les embarcations ayant porté ce gréement à la perfection, nous comptons les barges de la Tamise dont certains exemplaires naviguent encore aujourd'hui à la plaisance, tandis que d'autres sommeillent dans un musée. Assez peu répandue aujourd'hui, ce type de voile sut séduire au point d'équiper tous les Optimist depuis 1947.

Voile à corne

Voile à corne Voiles à corne sur ce bateau traditionnel hollandais. Cette voile est aussi appelée voile aurique. Évolution de la voile au tiers, elle augmente encore les performances en ramenant toute la surface en arrière du mât, libérant la partie avant de celui-ci pour l'installation d'une trinquette et de focs. La forme de la voile qui déverse beaucoup au niveau de la corne, la rend peu efficace au plus près du vent mais permet cependant de porter une grande surface de toile pour un mât court. Dans la partie supérieure peut être gréé le « flèche », ce qui permet d'augmenter la voilure notamment par petit temps… Elle équipe nombre de vieux gréements de travail comme les côtres, les dundees thoniers, les coquilliers… Des reconstitutions de navires militaires de petit tonnage comme le Renard (cotre corsaire) ou la goélette Recouvrance mettent en évidence son utilisation sur ces unités vouées à la rapidité.

Voile houari

Voile houari Flotte de L-boote gréement houari C'est une voile à corne dont le pic s'approche d'environ 25 à 30 degrés de la verticale ; il ne permet pas l'usage de la voile de flèche (Flech). Ce mode de gréement précède le type « Marconi ». On le retrouve au début du en France, dans le nord Finistère, en particulier sur nombre de cotres de pêche de la baie de Morlaix, ex. : Jeanne d'Arc lancé en 1909. L'avantage de ce gréement simple à mettre en œuvre, est une certaine légèreté, d'excellentes performances aux allures du près tout en maintenant une surface de toile importante propice à la vitesse (Les premiers arrivés au port obtenaient le prix le plus élevé pour leur pêche, question de fraîcheur aussi).

Voile bermudienne

Voile bermudienne Cat-boats à voiles bermudiennes. C'est l'ancêtre à mat à haubannage traditionnel, les mats étant le plus souvent inclinés vers l'arrière et voile au départ sans rond de chute maintenue au mat par un transfillage, précédant le système de haubannage dit « marconi » , (mat vertical et voile maintenue par coulisseaux sur un rail) en référence au gréement à barres de flèches nécessaire pour la supporter qui ressemblaient aux premières antennes de radio. C'est actuellement la voile la plus répandue en plaisance du fait de sa polyvalence et des ses performances notamment aux allures du près et de la facilité et simplicité de manoeuvre. C'est une évolution des versions antérieures en deux pièces: la grand-voile (à corne) et une voile appelée le « flèche », frappée sur la corne et hissée au mât, système dur et complexe à manoeuvrer et moins performant. Le système Bermudien/Marconi a lui-même succédé au Houari aux performances assez proches . L'on trouve maintenant des voiles entièrement lattées et dont le rond de chute est beaucoup plus important.

Les différents focs

Cette voile d'avant (et ses déclinaisons en voiles d'étai) est retenue (endraillée) par un câble (souvent un étai) sur son envergure. Elle est amurée à l'avant sur le pont, le bout-dehors ou le beaupré. Elle est intéressante à deux titres : d'une part, sa forme très aérodynamique (car non retenue par un espar rigide) la rend très efficace et, d'autre part, comme elle peut être bordée très plat, elle permet, aux allures de près, de bien remonter au vent. Sur les voiliers anciens, on pouvait en avoir cinq ou six qui portaient les noms de : trinquette, petit foc, grand foc, foc volant, faux foc, clin-foc. De même, des voiles similaires étaient gréées entre les mâts, les voiles d'étai, qui favorisaient la remontée au vent des voiliers à gréement carré. Sur les voiliers de plaisance modernes, le foc est souvent devenu la plus grande voile du système propulsif. Un voilier de plaisance traditionnel en avait trois ou plus: génois, inter, foc 1, foc 2 et le tourmentin qui servait pendant les forts coups de vent à assurer le maintien du bateau dans le vent et le garder manœuvrant. Plus la surface de la voile diminue, plus le grammage de la toile augmente, et moins il y a de creux (coupe de voile) Maintenant les génois sont souvent pris sur un enrouleur qui sécurise les réductions de voilure. Les spinnakers ou « focs ballons » sont des très grandes voiles légères utilisées aux allures portantes. Les « tri-radials » ou gennakers sont des intermédiaires, se portant comme un génois mais d'une très grande surface.

Noms des différentes voiles

La voile située à l'arrière du mât est nommée grand-voile. Elle peut être à corne ou bermudienne. Dans un gréement classique, les voiles situées à l'avant du mât sont nommées focs. Elles sont nommées selon leur taille et leur coupe (de la plus petite à la plus grande) : tourmentin, yankee, foc, foc ou génois inter, génois et enfin le code0. On parlera plutôt de génois quand il y a un recouvrement de la voile d'avant sur la grand-voile. Quand plusieurs voiles sont associées en avant du mât on parle de trinquette pour la première, de focs pour les suivantes. La voile ronde légère et généralement colorée utilisée par vent venant de l'arrière est nommée spinnaker ou spi. Il en existe deux types: les symétriques et les asymétriques. Elle dérive du « foc ballon » qui était utilisé dans les mêmes conditions de navigation, mais avec une manœuvrabilité et une efficacité moindres.

Fabrication

Les voiles à l'ancienne sont fabriquées en forte toile de coton et sont formées de plusieurs largeurs ou laizes cousues côte à côte. Pour la consolider, on la munit d'un ourlet (ou gaine) renforcé par un cordage appelé ralingue. Les cosses aux points hauts, bas, intérieurs et extérieurs, servent à recevoir les cordages ou manœuvres courantes destinées à établir la voile elle-même. Pour les rendre résistantes aux moisissures, intempéries et UV, elles sont régulièrement passées dans un bain chaud appelé tannée ou cachoutage : le traitement est obtenu par décoction de poudres riches en tanin, le meilleur produit étant le cachou, issu d'un arbre exotique. Elles ressortent colorées de tons allant du brun-rouge au marron-noir ; frottées afin de bien les imprégner, elles sont ensuite trempées dans l'eau de mer, le sel agissant comme fixateur. Elles sont ensuite gréées sur le navire où elles sèchent au vent. C'est parti pour environ un an... Les voiles modernes sont constituées de fibres synthétiques. Les voiles grand public sont en majorité fabriquées en polyester (ou dacron). Les voiles constituées de carbone, Mylar ou de kevlar sont utilisées pour les compétitions. Ces fibres permettent de diminuer le poids des voiles tout en augmentant leur rigidité mais elles sont peu résistantes aux UV qui affaiblissent leur souplesse et leur solidité.

Montages

Voiliers modernes

Sur les voiliers modernes les voiles d'avant sont fréquemment installées sur un enrouleur (ou à emmagasineur) c'est-à-dire qu'elles s'enroulent autour d'un tube pour diminuer leur surface exposée. Ce système permet de réduire considérablement le nombre de voiles nécessaires, et de manœuvres pour les gréer. Grâce à ce dispositif, on n'utilise plus qu'une seule voile d'avant au lieu des 4 ou 5 précédentes : génois, inter, foc, trinquette, tourmentin. Il est à noter qu'une voile ainsi réduite est moins efficace qu'une voile entière de surface équivalente. En effet, le centre de voilure se retrouve plus haut et, de plus, la coupe obtenue n'est pas optimale. Un système approchant existe aussi pour la grand-voile qui s'enroule cette fois à l'intérieur de la bôme ou du mât, permettant de réduire la toile. Ces matériels permettent de remplacer mécaniquement l'opération de diminution de toile sur une voile classique qui se nomme prendre un ris. Le problème est la propension de ces systèmes à se coincer, du fait d'un enroulement défectueux ou de l'action oxydante des sels marins. La voile utilisée de cette manière est soumise à une usure plus rapide que la voile manœuvrée de manière classique : plus de frottements, de mauvaises tensions, accumulation d'une humidité résiduelle, macération due aux sels marins...

Voiliers traditionnels

Sur les voiliers traditionnels, compte tenu des qualités très différentes des tissus employés avant l'arrivée des matériaux synthétiques, les voiles sont généralement « enverguées » c'est-à-dire fixées en partie haute et/ou basse sur un espar (en bois ou en métal) appelé vergue et qui sert à la déployer. Dans les voiliers à gréement carré, la vergue étant retenue par le milieu, ses deux extrémités sont dirigées par des bras (bras au vent et bras sous le vent) et les deux angles inférieurs de la voile par des écoutes (sous le vent) et des amures (au vent) qui servent à brasser (régler l'incidence par rapport au vent) la voilure. Jusqu'au 19ème siècle, les voiles étaient réduites ou ferlées (repliées) par un grand nombre de gabiers (matelots) qui devaient remonter à la main des surfaces importantes de tissu lourd, souvent mouillé, voire gelé ce qui était très difficile et dangereux. Au cours du temps, avec l'augmentation des tonnages des navires et la nécessité d'améliorer la vie à bord des marins, on a progressivement de plus en plus divisé les surfaces de voile en augmentant le nombre de vergues, notamment sur les basses voiles, les plus grandes, et on a pu simplifier les opérations de réduction en installant des « cargues », cordages qui servent à retrousser les voiles depuis le pont. On les appelle « cargue-point », « cargue-fond » ou « cargue-bouline » selon le point d'attache sur la voile.

Annexes

Bibliographie

- Bertrand Chéret, Les voiles. Comprendre, régler, optimiser, Gallimard, 2000 ===
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