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Les centrales de navigation de nouvelle génération, des pilotes intelligents

Nous connaissons tous les pilotes automatiques capables de conserver un cap, ou une allure au vent. Quand la mer est formée, ils embardent et obligent souvent le skipper à barrer, de longues heures durant.

Comment font les amateurs de grande croisière rapide ou les coureurs au large pour naviguer, des semaines entières sous pilote, à des vitesses folles, de jour comme de nuit ?

Les centrales de navigation de nouvelle génération, des pilotes intelligents

Les pilotes conventionnels

Un pilote automatique conventionnel tire ses informations de trois capteurs.

Un gyrocompas fournit des informations d'accélation 3 axes, de direction 3 axes
et de lacet, 3 axes.

Une girouette, ou capteur de direction du vent est utilisée pour le mode vent.

Un capteur d'angle de barre qui permet au pilote de "connaitre" l'axe dans lequel se trouve le gouvernail.

Ces informations sont interprétées par leur centrale de navigation commandent un actinneur, un vérin sur le système de gouvernail.

L'exploitation de ces seules informations ne permettent pas de distinguer une risée, un effort trop important dans le gréement ou une situation exceptionelle comme un enfournement, un fort coup de gîte ou un départ au lof.

Les pilotes dits "conventionnels" manquent tout simplement d'entrées d'information diversifiées...

Raymarine Evolution, un bon pilote conventionnel

Raymarine Evolution, un bon pilote conventionnel

Les pilotes automatiques de nouvelle génération

Au cœur des tous derniers systèmes de navigation, comme le NKE HR, le Madintec Madbrain et l'Exocet, de Pixel-sur-Mer, il y a un calculateur capable de collecter et d'exploiter toutes les données des capteurs branchés sur le réseau NMEA 2000, ou en analogique, du bord.

Et des données, il y en a !

  • Le loch ou les lochs, un par coque ou par bord, tant la largeur des monocoques est importante.
  • Le capteur de vent. Au-delà de la direction du vent, un capteur de vent est capable d'indiquer, avec plus ou moins de fiabilité, suivant le capteur, la direction du vent
  • Les informations d'accélération, de cap et de lacet de la centrale inertielle
  • Des informations de position de l'antenne GPS
  • Des informations de profondeur avec le sondeur
  • Pression atmosphérique
  • Angle du mât par rapport à la verticale
  • Des informations de charge sur le gréement ou une manœuvre avec un capteur de tension

A la réception de ces données, les calculateurs (ou centrale de navigation) commencent par les débruiter. Débruiter c'est supprimer les données parasites et redondantes qui lui parviennent plus de 50 fois par seconde (fréquence de fonctionnement).

Dans le même ordre d'esprit, la centrale de navigations de l'Exocet Gold (DAME Award au Metstrade 2021) est capable de détecter un capteur défaillant pour basculer sur un autre.

Le système Madbrain de Madintec

Le système Madbrain de Madintec

La gestion du vent vrai

Pour obtenir le meilleur des performances d'un voilier en course, une bonne connaissance du vent vrai est prépondérante.

Les girouettes, quand le bateau gîte ou tangue, connaissent des contraintes mécaniques qui conduisent à délivrer des informations inexactes. Un élément des centrales de navigation est capable de repérer et corriger ces dysfonctionnements afin d'éviter au pilote de délivrer des consignes de barre basées sur des données inexactes. Ce sont les Processeur HR chez NKE, l'Exocet Silver de Pixel-Sur-Mer ou le MadBrain Wind.

En collant au plus près avec le vent vrai, ces pilotes, dont la finesse de barre est incomparablement plus élevée que celle des conventionnels permet de naviguer à des allures optimales, en terme de réglages et d'atteindre des vitesses supérieures.

Les centrales de navigation de nouvelle génération, des pilotes intelligents

La survente et le changement de cap

Dans une rafale, le bateau bien réglé gîte. Avec un pilote conventionnel, il faut le débrayer et reprendre la main.

Avec un pilote comme le nke HR, l'Exocet ou le Madbrain, les capteurs de vent et de gîte détecte la rafale.

La prise en compte de ces données peut alors déclencher un scénario comportant une abattée au près, un lof au portant ou, rien du tout au travers, avec, à la clé, une remise en route automatique au cap antérieur.

3D Sensor, la centrale inertielle de nke

3D Sensor, la centrale inertielle de nke

Le mode surf


Chez nke, le "supermode surf" cherche à reproduire le comportement d’un barreur quand le bateau surfe. Le barreur va alors abattre pendant le surf pour conserver le contrôle de sa vitesse puis, à la fin du surf, le barreur va lofer pour relancer le bateau. 


Les capteurs d'assiette, de vent et vitesse vont permettre aux pilotes modernes de réaliser ces actions. Au surf, avec un pilote conventionnel, les embardées vont se succéder sans cesse.

 Avec un pilote moderne, on peut même jouer, sur le gain, la sensibilité, spécifiquement pour cette situation, afin de définir si le pilote doit se conduire plus ou moins agressivement et réagir plus ou moins rapidement...

Le processor HR de nke Marine Electronics capable de gérer finement les surventes et les surfs

Le processor HR de nke Marine Electronics capable de gérer finement les surventes et les surfs

Une nouvelle couche logicielle intelligente 

Les nouveaux calculateurs intégrés dans les solutions de MAdintec et de Pixel-Seur-Mer permettent la réponse complexe à des situations qui ne le sont pas moins. 

Débruitées, les données vont être interprétées selon des scénarios qui vont être mis en œuvre par la partie puissance des pilotes automatiques qui peuvent être des éléments du système ou des pilotes conventionnels

La partie puissance (la commande du vérin de barre) comporte, sur les Exocet Red et Madintec MadBrain plusieurs sorties.

Pourquoi plusieurs sorties ?

Parce que le pilote peut interagir avec plusieurs commandes du bateau.

La servocommande de puissance peut commander le vérin de barre, mais aussi des vérins de foils, ou, plus intéressant pour la croisière, des largueurs ou des winches électriques

Un largueur est en général un mousqueton à commande électrique ou pneumatique qui possède la faculté de s'ouvrir, sous charge, à distance...

Les surcouches logicielles de Madintec et de Pixel-sur-Mer sont compatibles avec les principaux pilotes et afficheurs du marché.

Mais le gros avantage de ces calculateurs réside dans leur faculté d'édition et de gestion des scénarios que ces centrales de navigation dernier-cri sont capables de gérer...


La survente et le largage automatique

Reprenons notre exemple de survente, et imaginons un autre scénario, sur un catamaran équipé d'un winch électrique ou d'un largueur d'écoute et d'une centrale de navigation Madintec ou Pixel-Sur-Mer. Les catamarans n'aiment pas la gite.

La survente est détectée et le pilote, plutôt que de jouer sur le cap a été programmé pour choquer ou larguer l'écoute de grand-voile et/ou celle de voile d'avant. 

 

Un mousqueton capteur largueur pneumatique TEPSS d'ocean data System

Un mousqueton capteur largueur pneumatique TEPSS d'ocean data System

Le suivi de la charge du gréement

Hors les cas de collision, quand un voilier démâte, le démâtage résulte du dépassement des paramètres de résistance d'un ou plusieurs composants de son gréement.

Des capteurs de charge sur l'étai ou sur les haubans, un capteur de compression sur le pied du mât, peuvent déclencher un scénario d'abattée ou de larguage de façon à protéger l'intégrité du bateau. Ici, ce n'est pas la gite qui est monitorée, mais la charge dans tel ou tel partie du gréement.

Un capteur de tension Ocean Data System

Un capteur de tension Ocean Data System

La détection d'OFNI

De plus en plus fort : les caméras, optiques et thermiques, arrivent à bord d'un nombre grandissant de navires engagés en course au large.

Un système comme Oscar est capable de détecter et d'interpréter la présence d'un OFNI.

Une fois cette détection effectuée, un pilote nouvelle génération sera capable de déclencher un scénario d'évitement, avec changement de cap à la clé.

Plus fort encore, en faisant intervenir la cartographie GPS, un tel scénario d'évitement peut se dérouler tout en évitant une direction dangereuse, comme le relèvement d'une balise, d'une côte ou d'un autre navire...

Détection d'obstacles avec la caméra thermique Oscar

Détection d'obstacles avec la caméra thermique Oscar

MOB

En solitaire ou en équipage réduit, la chute à la mer emporte souvent la disparition de la victime.

Les pilotes dernier-cri pourraient bien changer la donne :

En cas de chute d'homme à la mer, imaginons une situation dans laquelle la victime dispose d'une balise AIS individuelle.

A la chute de celle-ci, un scénario peut se déclencher sur le pilote conduisant le bateau à chercher à s'approcher de la balise AIS, puis à s'immobiliser face au vent, en utilisant les informations de position GPS transmises automatiquement par la balise AIS.

En plus de s'approcher, le bateau va perdre de la vitesse optimisant les chances du malchanceux de s'approcher du bateau. Le largage, automatisé d'engin flottant peut suivre cette séquence.

En solitaire, ce genre de système peut sauver des vies, pour autant qu'il y ait un moyen de remonter à bord depuis la surface de l'eau.

Une balise AIS individuelle

Une balise AIS individuelle

 

nke Marine Electronics. 6 rue Gutenberg – Z.I. Kerandré. 56700 Hennebont www.nke-marine-electronics.fr

Madintec 15 Rue Alfred Kastler, 17000 La Rochelle www.madintec.com

Pixel-sur-Mer 7 Rue Lieutenant de Vaisseau Bourely, 56100 Lorient www.pixelsurmer.com

Les Exocet de Pixel-sur-Mer

Les Exocet de Pixel-sur-Mer

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