Une bouée orange en forme de fer à cheval orne les flancs du long bassin. « Normes de sécurité obligent… » sourit Jean-Michel Kobus du Laboratoire de Mécanique des fluides¹ (LMF) de l'École centrale de Nantes. Pourtant, personne ne trempe le moindre orteil dans cette piscine de rêve. Elle est strictement réservée aux bateaux et aux voiliers, ou plutôt à leurs maquettes, notamment les modèles réduits au 1/7e, de deux à quatre mètres de long, des futures stars de la Coupe de l'América. « Nous testons effectivement les coques des voiliers destinés à ce type de compétition », se réjouit Bertrand Alessandrini du LMF, un fan de ces prestigieuses courses de match racing² où la victoire se joue sur quelques mètres. Pour s'allier au mieux la vague, le vent, les turbulences créées par le concurrent, etc., les coques sont donc dessinées au millimètre par les cabinets d'architecture navale. Mais aujourd'hui, ces pros du design mettent rarement un bateau à l'eau sans l'expertise des mécaniciens des fluides. Et le LMF figure en haut de leur liste.

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© LMF

Simulation numérique d'un voilier. Les points modélisent la trajectoire des particules d'air.

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« Nous effectuons d'abord des simulations numériques pour visualiser et évaluer les différents projets », explique Bertrand Alessandrini, « notamment grâce à Icare, notre code de calcul le plus adapté au problème de la résistance à l'avancement dans l'eau ». Mais les équations de la mécanique des fluides sont d'une telle complexité qu'il faut établir quantité d'approximations des conditions réelles, bref simplifier le problème. « Au final, les calculs demeurent impossibles ou imprécis dans de nombreux cas ». C'est là qu'il faut se jeter à l'eau… « Grâce au bassin de carène de 140 m, le deuxième en taille en France après celui de la DGA³, nous faisons naviguer réellement les bateaux pour en tester les qualités hydrodynamiques… et valider nos logiciels », s'enthousiasme Bertrand Alessandrini. Ce bassin a ainsi déjà vu la naissance des Penduick, Jet Service, Elf Aquitaine, Areva, etc., et autres bateaux qui se sont lancés à l'assaut des courses transatlantiques, du trophée Jules Verne ou de la Coupe de l'América.  Quant à la cuve à houle de 30 m sur 50 m, autre fleuron du laboratoire, elle est surtout adaptée aux essais d'embarcations à moteur et de structures offshore. « Mais on pourrait tout à fait y tester les conditions de sécurité à bord de voiliers lors de courses autour du monde », souffle le chercheur alors que d'impressionnantes vagues de près de 1,50 m déferlent et secouent le bassin devenu véritable mer démontée ! Bien sûr, lors de tous les essais en bassin, c'est un docile chariot qui tracte les maquettes. Alors qu'en situation réelle, c'est le vent qui souffle dans les voiles… « Mais c'est bien trop complexe à réaliser en laboratoire, insiste Jean-Michel Kobus. D'ailleurs, pour en rendre compte, nous travaillons sur un simulateur numérique de match racing dont le vent constitue un paramètre essentiel ».  Surtout, lors d'une course, si les navigateurs savent comment le vent va tourner dans les minutes suivantes, la manche est quasiment gagnée… « Nous avons donc démarré une collaboration avec les chercheurs de l'équipe “Dynamique de l'atmosphère habitée”, une autre branche du LMF, pour travailler sur la prévision du vent à très court terme », explique Jean-Michel Kobus, fondateur et longtemps président du club nantais qui compte dans ses rangs l'équipage actuellement troisième du circuit mondial de match racing. À partir d'une poignée de points de mesures autour d'un site de régate, il s'agit de calculer grâce à des modèles météos les caractéristiques du vent que le voilier va rencontrer un peu plus tard sur sa route.

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© LMF

Pour évaluer la tenue de la maquette tractée dans le bassin, ses mouvements de roulis et de tangage sont relevés grâce à des capteurs.

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Quelques campagnes de mesures du vent et de validation du simulateur ont déjà été réalisées en collaboration avec les chercheurs de l'ENV⁴. La première a eu lieu lors des Internationaux de France de match racing, à Pornichet, en juillet 2003, notamment grâce à une batterie d'anémomètres5 (capteurs de vent) placés en haut des mâts de petites embarcations disposées sur la route d'un voilier test. Le filon semble prometteur. D'ailleurs une thèse sur le sujet démarre cette année dans le cadre de l'Action de recherche coordonnée « Voile sportive », créée l'an dernier. « À présent, on aimerait lancer une collaboration avec des laboratoires d'aérodynamique, pour mieux tenir compte de l'action du vent dans les voiles », explique Jean-Michel Kobus. La performance est au bout de l'équation.

Charline Zeitoun