QFX Lake Racer - L'ingénieur suisse Thomas Jundt a décidé de miser sur la tradition et d'intégrer une coque entre le gréement et les foils… Un yacht à foils de 35 pieds sans compromis, conçu pour les courses sur lacs européens.
Le QFX a poussé une équipe internationale composée de marins, de concepteurs et de constructeurs à repousser les limites de la technologie, dans le cadre d’une collaboration qui s’est même étendue à ce que l’on pourrait qualifier de « tromperie positive » pour atteindre ses objectifs. Chargé de concevoir et de produire ce gréement de 14,5 m, Tim Willetts, de C-Tech, explique qu’ils ont rapidement compris que « l’objectif de Jundt était de nous pousser jusqu’au point où nous nous mettrions à couiner et à nous tortiller comme des cochons à l’abattoir ».
Cependant, malgré les difficultés et une situation financière précaire, cette aventure s’accompagne d’une certaine exaltation et de gains importants. Ainsi, cette incursion dans la construction de mâts pour voiliers à quille a permis à l’entreprise néo-zélandaise d’étendre ses capacités à un niveau supérieur, ce qui porte déjà ses fruits sous la forme de nouvelles commandes de mâts de taille similaire.
Si le projet QFX de Thomas Jundt, basé à Genève, était une carte de navigation d’autrefois, il serait représenté par la « terra incognita » , où rôdent dragons et monstres marins. En tête du cahier des charges rédigé par Jundt figure cette injonction inhabituelle : « Je n’ai besoin d’aucune garantie contre la casse ».
Jundt est un ingénieur civil sur le point de prendre sa retraite, bien connu dans le milieu des courses sur lac pour son goût de l’exploration de nouvelles frontières. Son précédent projet chez Mirabaud, par exemple, visait à vérifier l’hypothèse selon laquelle les bateaux à foils pourraient se passer de coque. La solution Mirabaud consistait en une structure en carbone composée de treillis tubulaires soutenant un gréement et des foils, avec une stabilité statique pratiquement nulle. Lorsqu’il volait, il était très rapide, mais ses performances dépendaient d’un ensemble de conditions très spécifiques et limitées. « Néanmoins, c’est le seul bateau à avoir remporté la course Rolle-Genève en volant tout au long du parcours et il détient toujours le record de la course en monocoque », explique Jundt.
Le projet QFX vise à créer un bateau polyvalent sur lac, capable de performances de haut niveau dans des conditions de vent comprises entre 0 et 30 nœuds. Le concept repose sur un bateau extrêmement léger doté de trois modes distincts : il doit être très efficace en mode de déplacement par vent de 5 à 6 nœuds, qui prédomine sur les lacs ; lorsque la vitesse du bateau atteint environ 10 nœuds, il utilise la technologie DSS de Hugh Welbourn pour naviguer en semi-portance ; et à 15 nœuds, il doit voler.
La stabilité provient d’une quille en bulbe profonde et de trois, voire quatre, membres d’équipage suspendus à des trapèzes. La consigne donnée par Jundt à tous ses partenaires technologiques était de réduire le poids au strict minimum. « Je suis ingénieur civil », explique-t-il. « Depuis 40 ans, j’ai dû construire des ouvrages avec de larges marges de sécurité. Résultat : tout est surdimensionné, trop grand, bien trop lourd, avec beaucoup trop de matériaux. » À l’inverse, il admire la philosophie qui a présidé à la conception du Mosquito, cet avion d’attaque de la Seconde Guerre mondiale construit en bois lamellé-collé, à l’image d’un voilier. « Il avait été conçu avec un coefficient de sécurité de 0,8 et, lorsqu’il tombait en panne, on le réparait. C’est exactement l’approche que j’adopte pour ce projet. »
La réputation et l’expertise de C-Tech reposent sur son implication étroite dans la voile en skiff, un domaine qui n’est certainement pas réservé aux timides. Cependant, même dans un milieu habitué à repousser les limites, il existe une certaine tension entre l’admiration sincère pour l’ambition audacieuse de Jundt et l’appréhension face à ses implications concrètes.
« Une approche technique classique prévoit un coefficient de sécurité de 2,75, explique Willetts. « Les projets de la Coupe de l’America se situent entre 1,3 et 1,5 environ. Thomas souhaite descendre en dessous de 1. »
En collaboration avec Chris Mitchell, d’Applied Engineering Services, et avec Doyle Sails New Zealand – dont le logiciel « Sail Pack » a fourni des cas de charge précis pour le gréement –, Willetts a élaboré une première conception dont le poids s’élevait, selon lui, à un minimum de 30 kg. Après de longues discussions – ponctuées de nombreux cris et de beaucoup de remuements –, ce chiffre a été ramené à 22 kg. Au cours de ce processus, les deux parties ont eu recours à quelques subterfuges. « J’ai dit à Tim que je réduisais le moment de redressement, ce qui ferait baisser les charges », raconte Jundt en riant. « Pour éviter de me disputer avec lui, je lui ai donné un moment de redressement erroné. »
D'autre part, Willetts a également intégré discrètement quelques éléments de sécurité provisoires au cas où il s'avérerait que la section supérieure du mât, non soutenue, ait besoin d'un renfort lorsque le Code Zero de 90 m², qui génère une charge au guindant de 1 800 kg avec un vent de seulement cinq nœuds, sera inévitablement utilisé pour remonter au vent, par exemple ; ou lorsqu'un étai intérieur sera nécessaire pour équilibrer une grand-voile fortement arisée.
Décrivant certains des défis liés à la fabrication avec des tolérances aussi serrées, Willetts explique : « La section du mât est assez importante, ce qui signifie que la paroi ne fait que 2 mm d’épaisseur, ce qui augmente le risque de flambage. Les mâts qui cèdent par flambage sont extrêmement spectaculaires et provoquent un véritable carnage, mais le flambage est assez difficile à modéliser avec précision. L’éviter impose une forte contrainte au stratifié et nécessite une fabrication d’une précision extrême pour obtenir les propriétés de flambage requises. » Dans un établissement où la précision était déjà une priorité absolue, ce projet a exigé un niveau de rigueur encore supérieur tout au long du processus de fabrication. Dans un premier temps, la pratique habituelle aurait consisté à utiliser un profilé de mât en aluminium standard comme mandrin. Cependant, les formes des profilés disponibles dans le commerce ont été jugées trop plates au niveau des parois latérales, ce qui augmentait le risque de flambage.
« Nous avons pris toutes les précautions possibles », explique Willetts. « Nous avons tout d’abord utilisé du carbone à module ultra-élevé, puis nous avons mis en œuvre toutes les mesures nécessaires pour optimiser au maximum les propriétés connues du préimprégné et de l’époxy. Nous étions parfaitement conscients qu’en l’absence de marge de sécurité, la moindre erreur dans le processus de fabrication pourrait compromettre l’intégrité du mât. Tout devait être aussi proche que possible de 100 % de la perfection. »
Afin de repousser les limites de poids, certaines pièces ont été imprimées en 3D sur mesure en titane. Même le système de finition habituel a été abandonné et le mât a simplement été recouvert d’une couche d’apprêt noir pour le protéger des UV. Des débats similaires ont eu lieu concernant la bôme. Jundt souhaitait une bôme ne pesant pas plus de 4 kg. La première version proposée par C-Tech pesait 10 kg et le compromis final s’est établi à 6 kg.
Malgré leurs « divergences créatives », Jundt affirme avoir apprécié sa collaboration avec Willetts. « C'était génial. Je lui ai envoyé un e-mail pour lui dire que je trouvais toujours le résultat trop marqué, mais il a fait un travail magnifique et les détails sont fantastiques. J'ai été très satisfait de C-Tech. »
Le sentiment est réciproque. « Ce fut à la fois un cauchemar et un plaisir, ce qui est exactement ce qu’on recherche », déclare Willetts à propos de ce projet qui a poussé l’entreprise à repousser ses limites. « Ce genre de projet est, de loin, la partie la plus passionnante et la plus gratifiante du métier de fabricant de mâts. C’est une mine d’or en termes d’apprentissage. » Dès la livraison du mât et de la bôme, Jundt et son équipage n’ont pas perdu de temps pour prendre la mer. Sans les foils, qui seront achevés cet hiver, ils ont participé en septembre aux courses de la Centomiglia et du Trofeo Goria sur le lac de Garde, terminant deuxième monocoque sur 100 voiliers lors de la première et quatrième lors de la seconde. La brise de la Centomiglia a varié d’un vent très faible à 16 nœuds, tandis que le Trofeo Goria s’est déroulé dans des conditions difficiles avec des vents de 30 nœuds.
« Au cours des 15 dernières minutes environ, alors que nous approchions de la ligne d’arrivée, nous étions un peu en mode survie », explique Jundt. « Nous étions très concentrés. Nous naviguions essentiellement au foc et laissons la grand-voile battre au vent, mais nous maintenions tout de même une vitesse de 6 à 7 nœuds au près. C’était gérable. « Dans ces conditions, nous aurions été ravis de disposer du système DSS. Nous aurions pu abattre et générer davantage de moment de redressement. »
Sous l’impulsion de la passion de Jundt, des tensions créatives similaires ont marqué l’ensemble du projet QFX. Pour la conception de la coque, il a fait appel à Hugh Welbourn, car il admirait ses monocoques Q28 et Q30 DSS. « Ses coques présentent une très faible traînée et j’avais le sentiment qu’il avait bien compris ce qu’exigeait la navigation sur lac. » Une fois la longueur hors tout fixée à 35 pieds, la conception de la coque s’est avérée assez simple. « Hugh a repris le concept du Q30, qui est fantastique, l’a extrudé et y a apporté quelques modifications mineures. Nous avons très rapidement défini les dimensions générales et le moment de redressement. En ce qui concerne les foils, en revanche, nous avons eu de nombreuses discussions. Finalement, je lui ai dit qu’il ne devait livrer que la coque et le pont, et que nous finirions le bateau en Suisse. »
Le problème venait de l’insistance de Jundt pour que, en mode « vent faible », l’aileron se rétracte complètement hors de l’eau, ce qui impliquait que le point de sortie inférieur devait se trouver au-dessus de la ligne de flottaison. « En réalité, nous n’utiliserons le système DSS que 20 à 30 % du temps. Nous devons donc être capables de bien naviguer pendant la majeure partie du temps, soit 70 à 80 %, et cela n’est pas possible si l’aileron traîne dans l’eau. »
Il a fallu beaucoup de travail pour obtenir la géométrie et les formes nécessaires aux deux modes de navigation sur foil – le « skimming » DSS et le vol à pleine vitesse – puis pour pouvoir rétracter complètement le foil sans gêner le gréement et les voiles au-dessus du pont. Une fois que Jundt eut conçu ce qu’il souhaitait, Welbourn s’est attelé à la construction du foil.
La stratégie consiste, lors d’une navigation par vent modéré, à déployer l’aileron jusqu’à un premier niveau, ce qui permet d’activer le mode « skimming » du DSS. Lorsque le vent forcit, l’aileron est enfoncé plus profondément jusqu’à un deuxième niveau, ce qui transforme son angle : il passe d’une configuration en « L » à une forme en « V » autorégulée en vol complet. Pour la navigation en déplacement, le foil est relevé pour venir s’ajuster contre la coque au-dessus de la ligne de flottaison ; le palier supérieur situé dans le pont est alors conçu pour coulisser vers l’intérieur, laissant l’arbre du foil appuyé contre le mât et à l’écart des voiles. « Cela signifie que le bateau peut gîter jusqu’à 15° sans que l’extrémité du foil ne touche l’eau », explique Jundt. « Si nous n’avions pas pu y parvenir, le projet aurait été impossible. »
S'adaptant aux différents modes de navigation, la configuration du gréement fait également preuve d'une grande souplesse. Il s'agit essentiellement d'un gréement fractionné à double barre de flèche, avec une grande voile d'artimon et un petit foc placés en retrait de l'étrave, offrant la possibilité d'arborer des voiles d'avant plus grandes sur des enrouleurs, soit en mode fractionné au-dessus des taquets de mât et descendant jusqu'à l'étrave, soit en tête de mât et s'étendant jusqu'à l'extrémité d'une grande bôme.
Les voiles d’avant ont une superficie comprise entre 90 m² et 12 m², tandis que la grand-voile de 40 m² est prévue pour deux ris. Jundt envisage qu’en mode « foiling », la grand-voile soit arisée jusqu’aux pointes de ris, formant ainsi un triangle avec le foc afin d’abaisser le centre de pression. Ces expériences sont prévues pour le prochain été boréal, lorsque Jundt et son équipage ont hâte de s’envoler à pleine vitesse. « Nous avons tous la soixantaine et naviguons ensemble depuis de nombreuses années. Au club nautique, on nous surnomme les "fous" », dit-il en riant. « À nous tous, nous avons apporté à ce projet une grande expérience de la navigation sur lac. »
« L'équipage est ravi, car avec le projet Mirabaud, on en avait un peu marre de chavirer et de ne pas terminer les courses », explique Jundt. « Dès à présent, le bateau se comporte mieux que je ne l'aurais imaginé. »
