Le Pilote 5/6 : Les pilotes automatiques des champions



Le Pilote 5/6 : Les pilotes automatiques des champions



Article publié sur Actunautique le 04/10/2019


Auteur : François MEYER


Les systèmes de pilotage automatiques embarqués à bord des Ultim et autres Imoca diffèrent assez fortement de ceux présents sur nos voiliers de croisière.
Quelles sont leurs différences et en quoi réside leur performance ?






Des capteurs à foison


Par rapport à nos installation, les compétiteurs ont besoin de davantage de données sur leur bateau pour mieux comprendre son état et ses réactions et en optimiser la marche. 
Ces informations proviennent de capteurs embarqués, différents de ceux présents à nos bords.
La prise en compte d’un maximum de paramètres par seconde autorise une meilleure compréhension des réactions du bateau.

La bonne connaissance d’une masse de données issue des réactions du bateau aide le skipper dans le réglage des voiles et la définition de la meilleure route.


  • Centrale inertielle 3 axes



Une centrale NKE

Le cap est mesuré par un centrale inertielle 3 axes qui situe le bateau dans les trois dimensions.

Ce capteur mesure également, en plus du cap, l'accélération, la vitesse de giration, le lacet, le tangage et le roulis afin de fournir à la centrale, à haute fréquence (25 fois par seconde) des données de réaction du bateau.
La prise en compte de ces données par la centrale de navigation autorise, par exemple, le pilote à réagir à une survente qu'il aura diagnostiquée en tenant compte des données de gîte et d'accélération.



  • Compas Fluxgate gyro-compensé.







Ce types de compas est utilisé dans les hautes latitudes ou les phénomènes magnétiques affolent les magnétomètres et faussent les données de cap. Ici un compas KVH insensible à de telles variations.


  • Speedo à ultrasons
Ces appareils fonctionnent de manière linéaire jusqu’à 50 nœuds, vitesse à laquelle les speedos à aube ont perdu leur étalonnage en raison de la cavitation que subit leur roue à haute vitesse.
Les aubes des speedos classiques cavitent à 25 noeuds !



  • Capteur de mouvement 3D HD

Il fournit des indications HD sur les embardées réalisées par le bateau permettant ainsi au calculateur d’agir et d'anticiper pour les éviter.



  • Anémomètre

Il est installé sur un support le positionnant 1,50 m au-dessus de la tête de mât. Ainsi placé,  il évite les perturbations dans l'écoulement de l'air (le vent) générées par le gréement. C'est un appareil haute fréquence 25 Hz émettant 25 mesures par seconde.

Anémomètre NKE

  • GPS Haute fréquence (25 Hz, 25 relevés par seconde)

La haute fréquence de mesure de ce GPS lui permet de remplacer le speedo. A raison de 25 mesures par seconde le calcul de vitesse est réalisé par différence de position via la centrale de calcul.



  • Capteur d’angle de mât

Donne l’angle et le twist du mât (torsion). Utile pour les logiciels d’aide aux choix et au réglage des voiles.



  • Capteur d’angle de gouvernail

Cet accessoire permet, même sur les systèmes à vérins électro-hydrauliques, de connaître avec précision, et à chaque instant (25 fois par seconde) l’angle de gouvernail.


Des centrales intelligentes

La forte multiplication des données issues des capteurs nécessite de la puissance de calcul. C’est le rôle des centrales à haute fréquence qui sont des micro-ordinateurs.


  • Centrale de calcul à haute fréquence





C'est le cerveau ou la véritable unité centrale du système. Equipée d’un processeur faisant tourner les logiciels qui permettent de traiter les centaines de signaux reçus, chaque seconde, des capteurs.

La partie logiciel permet de “débruiter” les données (les moyenner).
Un algorythme reconnait ensuite instantanément un scénario auquel il s'adapte afin de fournir des actions correctives au à la centrale de pilotage automatique (Gyropilote).



  • Centrale de pilotage automatique



La centrale de pilotage automatique proprement dite reçoit ses informations de la centrale de navigation et les transmet au vérin qui agit sur le ou les gouvernails.

Celle-co peut utiliser bien-sûr les modes "automatique", "waypoint", "route" et vent apparent, mais aussi des modes vent réel ou polaire.

Elle dispose de scénarios programmables permettant de configurer une séquence d'action en réponse au vents forts et ou à la présence de rafales.


  • Des actionneurs très robustes



Les actionneurs (voir article Les différents types de pilotes ) montés sur les bateaux de compétition sont des actionneurs électro-hydrauliques intégrés.

Sans tuyau ni réservoir, robustes et puissants, ils sont des versions “heavy-duty” de ceux installés sur nos voiliers.


  • Des interfaces omniprésentes et multifonctions





Plusieurs interfaces sont installées à différents points stratégiques à bord.

Ils sont complétés par des télécommandes individuelles (permettant de déclencher les modes MOB (homme à la mer) et/ou de prendre la main sur le pilote, où que l’on se trouve à bord du bateau.







  • Des équipements redondants


La redondance est en navigation un gage de sécurité et les capteurs peuvent avoir différentes fonctions.

Sur le Vendée Globe 2009, Michel Desjoyeaux s’est servi de son GPS HD pour remplacer un de ses speedos, défectueux. L’appareil, déjà interfacé avec le processeur de la centrale lui a instantanément fournit une vitesse précise, mesurée 25X par seconde.




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