HYDROcontest

Projet concours alliant optimisation hydrodynamique et construction légère, dont l’objectif est de sensibiliser le public aux technologies et à la consommation du transport maritime.

Le transport maritime représente la 5^ème source de pollution atmosphérique mondiale. Chaque pourcent de fuel économisé par la flotte mondiale représente alors une diminution de 42 millions de tonnes de ses rejets de CO2 par an. Le potentiel est donc considérable et a conduit la Fondation Hydros à initier et organiser, sur 5 ans, le concours HYDROcontest, un évènement dédié à l'efficience énergétique nautique, ouvert aux étudiants des écoles d’ingénieurs et universités du monde entier. Après trois éditions à Lausanne (2014, 2015 et 2016) et deux à St-Tropez (2017 et 2018), la HEIA-FR a repris l’organisation avec l’aide de la HEIG-VD et de l’EPFL, pour organiser une dernière édition en 2019, à Yverdon.

Il s’agissait d’imaginer l’embarcation télécommandée la plus rapide et la moins gourmande en énergie, à l’aide d’une motorisation et d’une batterie prédéfinies, identiques pour tous les concurrents, sur laquelle seules l’hélice et l’hydrodynamique pouvaient être travaillées. Les équipes engagées participaient ainsi à trois épreuves différentes, avec deux géométries de bateaux possibles, et pour chacune, une charge utile spécifique à embarquer :

• la charge légère ou « embarcation personnelle », figurant le transport de personnes sur un bateau de plaisance, avec 20 kg ;
• la charge lourde ou « transport de masse », simulant le déplacement d'un cargo, avec 200 kg ;
• l’endurance (1 à 2h de course suivant les années), représentant le transport longue distance, pour une énergie donnée et avec 20 kg.

Durant les six ans de cette aventure, le Team de la HEIA-FR, sous l’égide des instituts SeSi et iSIS, a dessiné, conçu et fabriqué pas moins de 11 embarcations différentes (6 bateaux de catégorie légère et 5 bateaux de catégorie lourde). A l’image des bateaux participants aujourd’hui au Vendée Globe ou à l’America’s Cup, les points-clés du projet que sont la conception de type structure légère et la technique des foils hydrodynamiques (ailes profilées immergées, générant par leur déplacement dans l'eau une force de portance) ont continument été améliorées.

Afin d’obtenir un ensemble fonctionnel, différents éléments ont été développés et testés, parmi lesquels :

• Un outil de conception simulant simultanément l’hydrodynamique (la traînée s’opposant à l’avance du bateau dans l’eau), la stabilité (équilibrage du tangage et du gîte) ainsi que la topologie des bateaux (répartition optimale de la matière dans un volume soumis à des contraintes) ;
• Des géométries diverses, pour le bateau léger comme pour le lourd (monocoque, catamaran, trimaran) ;
• Un outil de dimensionnement et de conception d’hélices ;
• Un procédé rapide de fabrication des coques en fibres de carbone par infusion (coques creuses, compartimentées et étanches) ;
• Une carte électronique centrale permettant de contrôler l’ensemble du bateau (commandes moteur, gouvernail et foils) en fonction des paramètres reçus de la télécommande et des valeurs mesurées sur le bateau ;
• Une régulation du courant moteur afin d’éviter que le driver moteur n’entre en limitation de courant et permettant une gestion optimale de l’énergie consommée (principalement pour la course d’endurance).
• Une transmission des paramètres du bateau au pilote et à ses assistant·es, en temps réel, pour l’aide au pilotage (état de la batterie, consommation instantanée, angle des foils et du gouvernail, etc.).

L’association de ces développements a porté ses fruits puisque la HEIA-FR a été présente sur pas moins de 13 podiums, dont 4 victoires de rang (en 2015 et 2016 dans la catégorie endurance et en catégorie légère en 2017 et 2018), et ce malgré une adversité de 15 à 25 équipes suivants les années.

En termes de performances, pour le bateau charge légère, cela se traduit par une réduction de masse passant de 60 kg en 2015 à 20 kg en 2019, la vitesse de pointe, dans le même temps, passant de 18 km/h à plus de 30 km/h dans sa configuration finale.

La suite logique de cette aventure est la création de la startup FRI-FOIL, par deux anciens étudiants de l’HYDROcontest. Elle a pour ambition de mettre sur le marché une technique de navigation spectaculaire et énergétiquement très intéressante sur la base des développements effectués par la HEIA-FR sur ces bateaux charge légère. Un premier prototype, équipé de foils, permet déjà aujourd’hui de transporter une personne sur l’eau à près de 30 km/h avec un moteur de 5 kW.

En parallèle, l’interruption de ce concours a depuis laissé place à une nouvelle compétition, l’Eco-marathon Shell (compétition automobile annuelle mondiale dont le but est de parcourir la plus longue distance avec un litre de carburant), dans laquelle la HEIA-FR et l’institut SeSi espèrent bien trouver le même succès que pour l’HYDROcontest.