SSSS : un voilier revolutionnaire

Un voilier révolutionnaire

SSSS : The Semi Submerged Sail Ship

Un voilier semi immergé !

Voici une idée que j'estime intéressante pour l'architecture navale et la conception de voiliers ultra rapides :
On part de la constatation suivante : un voilier (mais tout navire) rencontre deux sources principales de résistance à l'avancement :

La résistance de frottement dans l'eau, proportionnelle en gros au carré de la vitesse, et qui peut être diminuée en réduisant la surface mouillée,
La résistance de vague, qui est la plus importante à haute vitesse, et qui est due au fait que la coque du navire crée une onde, dont la longueur croît avec la vitesse, et qui en pratique limite la vitesse à celle nécessaire pour créer une onde de la longueur de la ligne de flottaison : le navire traîne alors dans l'eau une vaque de poupe dont la masse est son propre poids ! c'est dire qu'il est quasiment impossible avec une navire "classique" d'aller plus vite

En pratique la vitesse max. en noeuds (ou kts, 1 kt = 1.852 km/h) est donnée par
Vmax = 2,2 sqrt(L) où L est la longueur du navire à la ligne de flottaison, en mètres.
Trois solutions à ce problème sont classiques et connues :

Construire des bateaux très longs et fins : les "clippers", voiliers qui faisaient la course du thé au XIXième siècle, mesuraient jusqu'à 100m , ce qui leur permettait de faire 22 kts. Idem pour les premiers voiliers de la coupe América.
Faire "déjauger" le navire, c'est à dire le faire "planer" sur l'eau, solution adoptée sur les dériveurs légers, les planches à voile et les bateaux à moteur rapides, mais impraticable pour un gros navire car il faut pour faire déjauger le bateau aller à un instant donné plus vite que la limite imposée par la résistance de vague...
Réduire la masse apparente du bateau en l'équipant de foils, surfaces portantes actives. Ces surfaces engendrent une traînée, mais elle est égale à la masse à porter divisée par la finesse du foil, qui est en général bien supérieure à 1 (5 environ)

Je propose ici une quatrième solution : immerger complètement la plus grosse part du navire, de manière à n'avoir au niveau de la ligne de flottaison qu'une surface insignifiante. C'est le principe du navire semi immergé (Semi submerged ship ou S3).
SSSS : un voilier revolutionnaire

On voit que c'est très simple : le navire est porté par deux flotteurs immergés, dont la surface mouillée est réduite et qui n'engendrent qu'une traînée d'onde négligeable.

C'est extrêmement simple dans le principe, même si les détails sont compliqués (pbs de résistance de la structure, pb de manoeuvrabilité, pb de stabilité...).

La stabilité est ici obtenue en utilisant deux mats séparés latéralement, ce qui diminue le couple engendré par les portances des voiles.

De plus les foils, même s'ils ne participent pas ici à la portance (qui est obtenue simplement par la poussée d'archimède sur les flotteurs immergés) sont équipés d'ailerons commandés par ordinateur et qui participent activement à la stabilisation. Il est possible qu'une très petite "vraie" coque soit nécessaire pour assurer la stabilité à faible vitesse et à l'arrêt. (dans la solution montrée ici, on suppose que la portance des flotteurs est très légèrement supérieure à la masse du navire, ce qui fait qu'il doit "plonger" partiellement pour trouver son allure de croisière).

J'estime qu'un tel navire pourrait attendre 40 noeuds en croisière. Pourquoi personne n'en n'a-t-il construit un ? Il serait sûr de gagner la transat' !

Dernière minute (Avril 2010) : J'avais ecrit ce qui précède il y a près de 10 ans, et je suis fier de voir que ce principe de bateau semi-immergé SSS a été repris pour le plus grand navire solaire jamais construit, le Tûranor PlanetSolar (25 m de long, 30 tonnes), qui vient de sortir du chantier à Kiel en Allemagne: