Jouer avec le vent apparent

Lorsque l'on dispose d'un bateau suffisamment rapide, on peut jouer avec le vent apparent : celui qui est créé grâce à notre vitesse.
On pourra ainsi remonter au vent aussi vite que lui et même dépasser largement la vitesse du vent aux allures portantes.

Pour éclaircir ces propos nébuleux, quelques schémas explicatifs s'imposent.
 

 

Le vent vitesse

Imaginez qu'il n'y ait absolument rien comme vent. Pas la moindre petite parcelle d'air en mouvement.
Vous voilà complètement immobile sur l'eau, les penons inertes, pendants sans vie. Les "particules" d'air tout autours de vous (les gros points bleus) sont immobiles, aucun courant d'air n'est perceptible sur votre visage.
 

 

Agacé, vous démarrer le moteur et filez tout droit à la vitesse de 4 nœuds (la flèche rouge indique dans quel sens vous vous déplacez, sa longueur "en tirets" est proportionnelle à votre vitesse : 4 tirets = 4 noeuds).
 

Vous foncez alors à 4 nœuds au milieu des particules d'air immobiles et vous les sentez alors glisser sur la peau de votre visage, comme si chacune de ces particules d'air était animée d'une vitesse et vous fonçait dessus à 4 nœuds.

Le vent est nul et pourtant, vous le ressentez sur votre visage et dans vos cheveux. Ce vent n'existe par réellement, il s'agit du vent vitesse que vous vous créez lorsque vous vous déplacez.

Notez que seules les personnes à bords du bateau qui est en train de se déplacer peuvent le ressentir. Pour les pauvres bougres restés sur la plage, c'est toujours la pétole intégrale.
 

 

Le vent réel

Le vent se lève enfin. Il arrive du nord et les personnes allongées sur la plage peuvent le percevoir.
Ce vent est réel. Il correspond au mouvement réel des particules d'air qui se déplacent à, disons, 5 nœuds (5 tirets).
 

 

 

Le vent apparent

Remontons à bord de notre voilier. Puisque le vent s'est levé, on coupe le moteur (enfin) et les voiles sont hissées. Cap à l'ouest !

 

Le vent du nord qui souffle à 5 nœuds (flèche verte) nous permet d'avancer au vent de travers à 3 nœuds (flèche rouge). Les voiles (en jaune) sont réglées pour le vent de travers, la bome ouverte à environ 45 degrés.
 

Puisque l'on se déplace à 3 nœuds vers l'ouest, on a vu dans le premier chapitre que l'on se créait un vent vitesse de 3 nœuds dirigé en sens opposé, vers l'est (flèches bleues).

Mazette, nous voilà bien ! Avec un seul vent, c'est déjà pas simple de régler les voiles mais avec 2 vents soufflants dans 2 directions différentes, on n'est pas sauvé…
 

Heureusement pour nous, il ne reste au final qu'un seul vent. Car la particule d'air qui descend du nord à 5 nœuds (le vent réel que l'on subit), c'est la même que celle dans laquelle on se cogne à 3 nœuds à cause de notre vitesse vers l'ouest (le vent vitesse que l'on se crée).

Et notre barreur dans le cockpit, il reçoit en pleine poire cette particule d'air dont la vitesse et la direction sont la combinaison directe du vent réel (flèche verte) et du vent vitesse (flèche bleue).

Le vent perçu par l'équipage et reçu par les voiles, ne vient donc ni du nord ni de l'est mais du nord-est. Et sa vitesse n'est pas de 5 nœuds, ni de 3 mais de 6 nœuds (longueur "en tirets" de la flèche noire).

Il s'agit du fameux vent apparent (flèche noire = flèche verte  prolongée par la flèche bleue).

 

Changement de décor

 

A bord, le constat n'est plus le même. Le vent réel que l'on percevait au départ (5 nœuds provenant du nord), s'est transformé, à cause de notre vitesse, en vent apparent plus fort (6 nœuds) et vient maintenant du nord-ouest. Il n'est plus perpendiculaire à notre route mais arrive un peu plus de face.

Du coup, nos voiles qui étaient bien réglées pour le "vent de travers" se retrouvent mal réglées pour ce vent de direction "bon plein". Elles se mettent à faseyer et il faut les border un peu plus (la bome se retrouve ouverte avec un angle d'environ 25 degrés).

 

Accélération

 

Vous n'avez pas oublié que le vent apparent reçu par les voiles était plus fort que le vent réel de départ (6 nœuds au lieu de 5). Donc, puisque le vent est plus fort, la vitesse du bateau augmente. Nous voilà maintenant en train d'avancer à 4 nœuds au lieu de 3 initialement. Nous avons gagné 33% de vitesse.

Pourtant le vent réel est toujours le même (provenant du nord à 5 nœuds) et notre direction n'a pas changé (plein ouest)… c'est la magie du vent apparent.

 

Et la magie continue

 

Profitant de notre vent apparent, nous avons augmenté notre vitesse sur l'eau à 4 nœuds (flèche rouge). Donc le vent vitesse qui en résulte (flèche bleue) n'est plus de 3 mais de 4 nœuds vers l'est.

Du coup, le vent apparent qui combine le vent réel (flèche verte) et le vent vitesse (flèche bleue) profite de cette augmentation et passe maintenant à 6,5 nœuds (flèche noire).

Mais sa direction est également modifiée et il arrive maintenant à 45 degrés par rapport à notre route vers l'ouest. Il a donc fallu border les voiles à bloc et celles-ci se retrouvent réglées comme si nous étions au près serré.

Profitant de ce vent apparent un peu plus fort, notre vitesse est maintenant passée à 4,5 nœuds. Comparée aux 3 nœuds du départ, on va 50% plus vite alors que le vent réel est resté le même et que notre cap n'a pas bougé.

 

Tout a une fin

 

Poursuivons notre raisonnement si profitable jusqu'à présent pour la vitesse du bateau.

Notre vitesse sur l'eau ayant augmenté à 4,5 nœuds, notre vent vitesse s'accroît d'autant (mais dans le sens opposé) et le vent apparent (celui reçu par les voiles) augmente donc encore un peu.
Accro à la vitesse, on se verrait bien poursuivre ce raisonnement en boucle jusqu'à se générer un vent nous permettant de franchir le mur du son !

Mais il y a un hic. Car plus le vent apparent augmente en force, boosté par le vent vitesse, et plus sa direction s'oriente face à nous.
Tant et si bien qu'arrive le moment où les voiles, même bordées à bloc, ne sont plus capables d'utiliser ce vent pour faire avancer le bateau. On se retrouve "bout au vent" ou presque… Ce qui réduit notre vitesse.
Fin de l'escalade.

 

Exercices

Maintenant que la théorie a été décortiquée, voyons comment mettre en pratique ces quelques principes :
 

• lorsque j'avance, je me crée du vent qui s'ajoute au vent réel
• le vent apparent que je reçois est dirigé plus "face à moi" que ne l'est le vent réel

 

 

Le record de vitesse

 

Voilà comment procéder pour enregistrer un "high score".
Pour cela, reprenons l'exercice précédant, où nous avions déjà augmenté de 50% notre vitesse grâce au vent apparent.

Nous avons vu que l'augmentation de vitesse grâce à l'augmentation du vent apparent finissait par s'arrêter à cause de la direction que prenait ce vent apparent (trop "dans l'pif").

Pour continuer d'accélérer, il suffit donc de modifier notre trajectoire (abattre vers le sud) pour que le vent apparent soit de nouveau convenablement orienté par rapport à notre route et que nous puissions ainsi continuer d'obtenir le meilleur rendement de nos voiles.

Regardez ci-contre comment, en abattant d'une quinzaine de degrés vers le sud-ouest, on a réussi à augmenter la vitesse du vent apparent à 7 nœuds et celle du bateau à 6 nœuds.

Le vent réel est toujours de 5 nœuds et notre vitesse initiale qui était de 3 nœuds a augmenté de 100% pour atteindre une valeur supérieure à la vitesse du vent.
Magique !

Mais ne vous emballez pas en imaginant qu'il suffit de continuer à abattre vers le sud pour continuer d'augmenter notre vitesse…
Voyez ce qu'il se passe si nous abattons encore : cette fois, la combinaison du vent réel et du vent vitesse nous fait diminuer notre vent apparent à seulement 4 nœuds ce qui réduit notre vitesse sur l'eau à 4 nœuds également.

La direction du vent apparent est presque travers à notre route. Il faut donc modifier le réglage des voiles en ouvrant la bome à environ 45 degrés.
 

 

Le coup de fouet

Poursuivons notre cap au sud-ouest… à 4 nœuds, ce n'est pas très grisant. Jouons alors un peu avec le vent apparent pour pimenter la balade.

 

On commence par prendre de l'élan. Pour cela, on lofe vers l'ouest (travers au vent réel) en bordant un peu les voiles. L'angle de 90 degrés entre le vent réel et le vent vitesse étant plus favorable, le vent apparent augmente sensiblement (8 nœuds) ce qui nous permet de grimper de nouveau à 6 nœuds. Normalement, il faudrait border un peu les voiles car l'angle du vent apparent a également été modifié.
 

Au lieu de cela, on va abattre doucement, comme vu précédemment.

L'angle entre le vent réel et notre vent vitesse est un peu moins favorable ce qui réduit la force du vent apparent à 4,8 noeuds. Du coup, notre vitesse rétrograde également à 4,8 nœuds ce qui reste quand même mieux que les 4 noeuds de tout à l'heure.

Bilan des courses :
 

• on est revenu quasiment sur le même cap sud-ouest qu'au départ
• on a gagné 20% de vitesse en plus

 
L'explication de ce tour de magie se résume en un principe : il faut accélérer pour se créer le vent qui nous permettra d'augmenter notre vitesse.

 

Ce tour de passe-passe demande un peu d'habitude car pour le réussir, il faut parfaitement doser l'abattée pour conserver un vent apparent suffisant pour maintenir la vitesse au mieux. Pour s'aider, il est utile de disposer d'un speedo ou d'un GPS capable d'indiquer les variations de vitesse au dixième de nœuds près.
 

 

Le faux près

Si l'on consulte un manuel classique de voile (valable pour les voiliers monocoques pas spécialement rapides), on trouve un réglage de voile pour chaque orientation possible du bateau par rapport à la direction du vent réel (chaque allure).

 

Lorsque l'on est obligé de border les voiles à fond pour qu'elles se gonflent, on sait que l'on est au près serré, à environ 45 degrés du vent réel.
 

Mais si l'on reprend le schéma de notre pointe de vitesse à 6 nœuds, on s'aperçoit que nous naviguons au largue puisque notre route (flèche rouge) fait un angle d'environ 100 degrés par rapport au vent réel (flèche verte) qui arrivent légèrement dans notre dos.

Pourtant, le vent que l'on reçoit à bord (le vent apparent, flèche noire) arrive face à nous avec un angle de 45 degré. Pour garder les voiles gonflées, nous devons d'ailleurs les border comme si nous étions au près.

Alors quelle est notre allure : le largue ou le près ?

Je répondrais : "les 2 mon général !".
Nous sommes au largue "réel" et au près "apparent".

Moralité : il ne faut pas se fier au réglage des voiles ni à la direction de la girouette ou des penons pour dire que l'on navigue "au près".

 

Réglage unique

Plus un voilier est capable d'aller vite et plus il va se créer un vent apparent important.

 

Pour les plus rapides, comme les catamarans de sport par exemple, ce vent apparent est tellement prépondérant que, quelque soit leur allure réelle (entre le près et le grand largue), ils se retrouvent au "près apparent". Le réglage de la voile reste donc quasi le même (très bordé) et une personne non habituée aura l'impression d'être toujours au près.

La figure ci-contre nous montre le même bateau à 3 allures différentes. A chaque fois, le vent réel (flèche verte) est identique. Idem pour l'angle du vent apparent perçu (flèche noire) par rapport à la direction du bateau (flèche rouge). Du coup, le réglage des voiles (en jaune) reste le même.
Ce qui change entre ces 3 allures : la force du vent apparent et la vitesse du voilier.
 

 

Histoire de VMG

Il est temps d'introduire cette notion barbare qu'est le VMG. Velocity Made Good en anglais que l'on pourrait traduire par Meilleur Gain au Vent.

 

L'idée est de déterminer qui arrivera le premier au bistrot du port lorsqu'il faut tirer des bords pour rentrer.

Facile, me direz vous, le premier qui arrive, c'est forcément celui qui va le plus vite !... Hé ben non, pas toujours. Car, comme aurait pu l'écrire La Fontaine : "Rien ne sert de courir, il faut remonter à point".
 

Prenons l'exemple de 3 voiliers identiques qui se tirent la bourre pour chopper la meilleure place au comptoir du café du port :
 

• Le premier (le vert) décide de serrer au maximum le vent pour raccourcir son chemin.
• Le second  (le bleu) abat et profite du vent apparent pour avancer 2 fois plus vite.
• Le 3^ème (le rouge) adopte une allure intermédiaire.

 
Voici leur position une heure après être partis en même temps du même endroit :
 

• le bleu s'est créé un vent apparent de 10 nœud qui lui permet d'avancer à 6 nœuds soit 2 fois plus vite que le vert
• le vert n'avance qu'à 3 nœuds car son vent apparent est tellement "dans le nez" que le rendement de ses voiles est médiocre. Mais sa route moins écartée de l'objectif lui permet d'être le plus près du bar.
• Le rouge bénéficie d'un vent apparent de 9 nœuds qui lui permet d'atteindre une vitesse de 4,5 nœuds. Il n'est ni le plus rapide, ni le plus près de l'objectif.

 

Les 3 voiliers virent de bord en même et refont un bord identique dans l'autre sens : même cap par rapport au vent et même vitesse. Une heure plus tard, ils ont parcouru une distance équivalente à celle de la première heure.

Résultat des courses :
 

• le rouge arrive le premier et se siffle la chope de bière.
• Le vert et le bleu arrivent ensuite en même temps

 
Deux morales à cette histoire :
 

• Ce n'est pas le plus rapide qui gagne à tous les coups
• Ce n'est pas celui qui remonte le plus le vent qui a tout bon. Le bleu n'est peut être pas arrivé avant le vert mais, au moins, il s'est fait plaisir à débouler à 6 nœuds au lieu de 3.

 

Et notre VMG dans tout cela ?
Il s'agit tout simplement de la "vitesse d'approche de l'objectif" de chaque bateau. On l'obtient en regardant la distance parcourue "en direction de l'objectif" :
 

• 5 nœuds pour le rouge
• 4 nœuds pour le bleu et le vert

 
Le rouge se rapproche 25% plus vite de l'objectif que ses petits collègues. Il a donc bien mérité sa bière.
 

 

 

La même à l'envers

 

Ca marche aussi dans l'autre sens !

Une fois nos compères abreuvés, ils décident de retourner jeter l'ancre dans la jolie crique qu'ils avaient quittée 2 heures auparavant :

 

• le premier (le vert), obstiné, fonce tout droit vers la crique puisque le plein vent arrière lui permet d'y aller droit dessus.
• le second (en bleu), joue du coup de fouet (voir quelques chapitres plus haut) et parvient à maintenir un cap au sud-ouest
• le troisième (le rouge) se dit qu'il va encore jouer la carte du compromis qui lui avait réussit précédemment. Il opte pour un cap intermédiaire entre ceux de ses voisins

 

 
Le vert au vent arrière a ouvert ses voiles en grand et en ciseau pour ne pas déventer le foc avec la grand-voile. Son vent vitesse vient annuler une partie du vent réel ce qui lui laisse un vent apparent (dans le dos ) de 2,5 nœuds seulement qui le fait avancer à 2,5 nœuds.

Le bleu, grâce au truc du "coup de fouet", profite d'un vent apparent de 4,8 nœuds qui le propulse près de 2 fois plus vite.

Quant au rouge, son vent apparent n'est que de 2,5 nœuds, tout comme pour le vert, mais son orientation est un peu plus favorable que plein vent arrière et il avance ainsi à 3 nœuds.

Alors, qui va être le premier à jeter l'ancre dans la crique ?
Pour le savoir, il suffit, comme dans l'exercice précédant, de comparer les vitesses d'approche de l'objectif :
 

• le vert et le rouge s'approchent à la même vitesse de 2,5 nœuds
• le bleu, lui, s'approche à la vitesse de 3 nœuds

 
Non seulement le bleu est le premier arrivé mais en plus, il se fait plaisir à naviguer à presque 5 nœuds au lieu de se traîner deux fois moins vite comme les autres.

 

Moralité : le plus court chemin n'est pas toujours le plus rapide.

L'exercice consiste donc à trouver le bon compromis entre le cap et la vitesse. Il est parfois bénéfique de prendre un cap moins direct ou de perdre un peu en vitesse si au final, le VGM est meilleur.
 

 

Défier la pétole

Un dernier petit exercice à tester lorsque la pétole s'installe…

 

Car voilà ti pas que notre vent réel joue les timides en s'époumonant à 2 malheureux petits nœuds.
Sur le plan d'eau, tout le monde a jeté l'éponge, roulé ses voiles et mis en route le moteur.

Prenant notre courage à deux mains, on place le bateau au vent de travers. Il fini par décoller à la vitesse extraordinaire de 1 nœud.
Le vent apparent, lui, n'est guère plus important en force que le vent réel.
 

Maintenant que le bateau bouge, on peut le diriger et l'orienter au près, à 45 degrés du vent réel.

Cette fois, le vent apparent profite pleinement de notre petit nœud de vitesse pour se renforcer à 3 nœuds, soit 50% plus fort que le vent réel tout de même.
 

Profitant de ce vent apparent plus fort, le voilier grimpe à 2 nœuds. L'orientation du vent par rapport à la route du bateau oblige à border les voiles au maximum.

Profitant de la vitesse en hausse du bateau, le vent apparent continue de monter et atteint maintenant les 4 nœuds (le double du vent réel).
 

Il nous faut abattre légèrement pour que les voiles ne se mettent pas à faseyer. Notre vitesse finie par se stabiliser à 3 nœuds (le minimum syndical pour éviter que l'équipage ne se mutine) pour un vent apparent de 4,5 nœuds. Pas mal avec un vent réel de 2 nœuds seulement !

Seul hic dans cette histoire, ça ne marche qu'en remontant au près. Comble de l'ironie, il faudra mettre le moteur pour revenir au portant vers son point de départ…
 

 

Fin de la 1ère leçon

 

Ainsi s'achève cette première leçon sur le vent apparent et la manière de jouer avec.

Pour que ces explications restent accessibles aux débutants, j'ai volontairement simplifié le propos (et les chiffres) sans tenir compte d'autres paramètres qui entrent en jeu comme l'influence des vagues, les écoulements d'air laminaires, l'orientation de la poussée vélique, les phénomènes de dérive, etc.

Sachez également que le vent apparent étant généré par la vitesse du bateau, il est d'autant plus important que le bateau est rapide. Ces exercices s'appliquent donc avant tout aux multicoques et aux monocoques rapides comme les sportboats.

Jean-marc Schwartz, mai 2009