Voile (navire)

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).

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 laminaire

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.

Sous ce type d'allure, la performance de la voile est maximale lorsque les écoulements sont laminaires. Les marins cherchent donc à régler la voile de manière à obtenir la forme qui permet d'obtenir ces écoulements laminaires sur la plus grande surface de voile possible. 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.

En fonctionnement laminaire, la voile exerce une force propulsive tant que son angle par rapport au vent apparent reste suffisamment grand (de l'ordre de 30 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.

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 (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 provoquer une force anti-dérive.
La plupart des navires sont aussi munis d'une dérive. Lorsqu'elle est lestée, elle devient une quille.
Les multicoques sont très larges, de manière à améliorer leur stabilité.
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

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 apparent. 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

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 voliers 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

À ses débuts cette voile était peu différente de la voile carrée, sa vergue étant horizontale, mais avec des performances nettement améliorées au près.

Elle connu 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 sardinère, 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 tribord , tandis que le taillevent (au centre du bateau) était hissé sur bâbord. Cela permettait de conserver une voile avec une amure positive s'il n'était pas possible de gambeyer.

Voile latine

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 et , avant d'être détrônée dans cette région par la voile aurique, plus aisée à manœuvrer...

Voile à livarde

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 voile sut séduire au point d'équiper tous les Optimist depuis 1947.

Voile à corne

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 foc(s). La forme de la voile la rend peu efficace au plus près du vent mais permet cependant de porter une grande surface de toile pour un mât court.

Quand la corne est presque droite (25 à 30° du mât), on l'appelle voile houari, du nom du gréement auquel elle appartient.

Surmontée d'une voile de flèche (Flech), elle fait partie du gréement de type "Marconi".

Elle équipe nombre de vieux gréements de travail comme les cotres, 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

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, tout en maintenant une surface de toile conséquente propice à la vitesse (Les premiers arrivés au port obtenaient le prix le plus élevé pour leur pêche, question de fraîcheur aussi).

Voile bermudienne

C'est une déclinaison du système de voile dit « marconi » en référence au gréement généralement nécessaire pour la supporter. C'est actuellement la voile la plus répandue en plaisance du fait de son excellence et de l'aisance que l'on a à la manier. C'est une évolution d'une version antérieure en deux pièces: elle comportait deux voiles, la grand-voile (à corne) et une voile appelée « Flech », frappée sur la corne et hissée au mât. (Dans l'histoire, le système Marconi a lui-même succédé au Houari pour des raisons de gain de vitesse car permettant de déployer plus de toile). Le grément bermudien se passe de la corne tout en esayant de maintenir une surface de toile maximale. On trouve maintenant des voiles entièrement lattées et dont le rond de chute est 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 grées entre les mâts, les voiles d'étai et 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 {numéro}}2 et le tourmentin qui servait pendant les forts coups de vent à assurer le maintien du bateau dans le vent et le garder maneuvrant. Le grammage du tissu va de pair avec sa dimension.

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. Ils sont nommés selon leurs tailles et leurs coupes (du plus petit au plus grand) : tourmentin, yankee, foc, foc ou génois inter,génois et enfin le code0. On parlera pluôt de génois quand il y a un recouvrement de la voile d'avant sur la grand-voile.

Quand plusieurs voiles sont associés 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 2 types: les symetriques et les asymetriques. Elle dérive du « foc ballon » qui était utilisé dans les mêmes conditions de navigation, mais avec une manœuvrabilité et une efficacités 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 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 affaiblisent 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 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 19 ème 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.

Voir aussi

Voile

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