La voile : les instruments qui guident le parcours

Lorsque l’on navigue au large sans points de référence, il n’est pas du tout facile de garder le cap. On ne peut que se fier aux données fournies par les instruments de navigation, qui ont toutefois leurs limites. Voyons quels sont les différents capteurs de cap sur un voilier et comment ils fonctionnent.

En théorie, diriger un voilier en ligne droite est assez simple. Il suffit de tenir la barre, non ? Mais comme le savent tous ceux qui ont navigué en mer, de nombreux facteurs peuvent influencer le cap, par exemple le jeu de voiles hissées, la dérive, le courant et le vent lui-même. Même les barreurs expérimentés ont du mal à maintenir une imprécision de cap de moins de 5 degrés lors de sessions de barre de plus de 15 minutes.

De plus, une fois que le bateau est en mer et loin des références visuelles fixes, le pilotage devient une question de confiance dans sa propre capacité de pilotage et, surtout, dans les données que les instruments à bord donnent pour le parcours. La plupart des voiliers modernes sont équipés d’une série d’appareils qui peuvent fournir des informations précises sur le cap. Toutefois, des problèmes surviennent lorsque les compas et les capteurs de cap embarqués commencent à se disputer entre eux ou à agir de manière imprécise. Examinons donc les instruments de navigation, leurs limites et la manière de résoudre les conflits éventuels pour déterminer la meilleure source d’information dans une mer de variables.

S’orienter : la boussole

Parmi les instruments qui indiquent le cap, on trouve les compas magnétiques. Elles ont été développées en Chine pendant la dynastie Han (206 av. J.-C. à 220 ap. J.-C.), suivies environ 2 000 ans plus tard par les boussoles remplies de liquide ou “humides” qui utilisent de l’huile ou un liquide pour amortir le mouvement des pièces mobiles. Comme leurs ancêtres, les boussoles humides pointent vers le pôle Nord magnétique de la Terre (et non vers le véritable pôle Nord qui se trouve à environ 1 000 km). Les boussoles modernes sont montées de manière fixe et contiennent une boussole à cardan qui repose sur un pivot fixe et tourne pour toujours pointer vers le Nord. Les plaisanciers déterminent leur direction en alignant la ligne du compas qui correspond à l’axe du bateau avec le signe le plus proche sur la carte qui indique de 0 à 359 degrés.

Bien que les compas magnétiques soient fiables, ils doivent être ajustés en fonction de deux facteurs. La déclinaison magnétique, connue sous le nom de variation, désigne l’angle, sur un plan plat, entre le pôle nord magnétique de la planète et son pôle nord vrai. Cet angle varie en fonction de la latitude et de la longitude et fluctue dans le temps, les zones proches des pôles connaissant davantage de fluctuations que les zones équatoriales. Comme les cartes marines sont présentées avec une orientation nord vrai vers le haut, les navigateurs doivent corriger cette différence pour déterminer leur meilleure direction. Le deuxième facteur, la déviation magnétique, fait référence aux erreurs introduites localement. Celles-ci sont causées par des métaux ferreux à bord, comme un bloc moteur, à des anomalies magnétiques externes, comme de grands dépôts de fer. Pour corriger les petites déviations magnétiques (causées par les instruments de bord, par exemple), les navigateurs prudents balancent leurs compas et préparent des cartes de déviation qui leur permettent de corriger en temps réel le cap du bateau. Les problèmes plus importants peuvent être corrigés ou la boussole calibrée par des professionnels.

Types de boussoles : fixes, à main et à flux.

Les boussoles sont sous-estimées à l’ère de l’électronique, mais elles fonctionnent réellement lorsque tout le reste échoue, à moins que le globe de verre ne se brise. En cas d’urgence, le compas du bateau est le seul à pouvoir vous ramener à terre. Les boussoles à bille haut de gamme sont précises jusqu’à environ 2,5 degrés, tandis que les boussoles moins chères sont bonnes jusqu’à 5 ou 10 degrés. En outre, les boussoles à billes nécessitent peu d’entretien, hormis des tests d’étalonnage occasionnels. Cependant, au fil des années et des changements climatiques, des bulles d’air ou des fuites de liquide peuvent corroder le pivot du compas et causer des problèmes.

Les compas à main fonctionnent comme les compas de bord, mais sont mobiles. Selon le modèle, les navigateurs peuvent déterminer leur direction à l’aide de la loupe du compas ou des lignes de visée. Une boussole à main est une excellente référence car il n’y a pas beaucoup d’interférences ferreuses constantes. Cependant, il est important de se rappeler que le tremblement des mains réduit la précision de ces boussoles. Alors que les compas magnétiques requièrent un œil attentif, les capteurs de cap modernes, tels que les compas à flux et les compas à semi-conducteurs, fournissent les informations de cap du navire par voie électronique au pilote automatique via des connexions NMEA 0183 ou NMEA 2000, ou via une dorsale de données propriétaire. Les informations de ces instruments de bord peuvent également être transmises à un traceur de cartes et à d’autres instruments en réseau.

Boussoles analogiques et électroniques

Les compas fluxgate ont historiquement été utilisés pour fournir des informations de cap par voie électronique. Ces instruments se composent d’un noyau magnétique qui est enroulé par deux bobines de fil. Ces fils entraînent un cycle alternatif de saturation magnétique à l’intérieur du noyau qui s’annulent mutuellement et permettent à la boussole fluxgate de détecter le champ de fond de la Terre. Bien que plus sophistiqués qu’un compas analogique, les compas fluxgate sont sujets aux mêmes problèmes de déclinaison et de déviation qui affectent tous les instruments à base magnétique.

C’est pourquoi les nouveaux pilotes automatiques utilisent de plus en plus des compas à semi-conducteurs, dont certains s’auto-calibrent et corrigent automatiquement la déclinaison et la déviation. Ces boussoles utilisent des systèmes à semi-conducteurs ou micro-électromécaniques pour mesurer le tangage, le roulis et le lacet. Les capteurs de cap électroniques ont généralement une précision de 1 à 3 degrés, les compas à semi-conducteurs offrant de meilleures performances (1 à 2 degrés) que les modèles à fluxgate, et une précision nettement supérieure à celle des compas à bille analogiques.

Suivre le cap : radar, Gps et applications nautiques

Le radar peut également être utilisé pour déterminer la direction d’un navire en navigation côtière, à condition qu’il y ait une aide à la navigation, un point de repère ou un pont à proximité. Un GPS, en revanche, peut être utilisé pour déterminer la direction du parcours n’importe où et ne dépend pas du magnétisme. Cependant, il est essentiel de comprendre que les récepteurs GPS fournissent des informations sur la trajectoire, et non sur la direction. Grâce aux données fournies par une série de satellites, le Gps suit la latitude et la longitude en temps réel, ce qui lui permet de comparer le temps A au temps B et de signaler la direction de son mouvement. Cependant, à des vitesses inférieures à 1 nœud, on ne peut pas lui faire confiance.

Deux autres sources d’informations possibles sur le cap à bord des voiliers sont les accéléromètres et magnétomètres intégrés aux smartphones et tablettes modernes. Les appareils mobiles utilisent ces capteurs pour orienter correctement leurs images sur l’écran, mais ils génèrent également des informations précises sur le parcours, ce qui en fait d’excellents appareils de sauvegarde. Mais attention : les appareils sans fil ont des haut-parleurs intégrés, ne les mettez donc jamais à proximité d’autres boussoles.

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Où allons-nous ? Les marges d’erreur

Compte tenu des informations sur les itinéraires dont disposent les navigateurs modernes, ainsi que de leurs différents degrés de précision, une certaine marge d’erreur est inévitable. Les chances qu’une boussole électronique corresponde à la boussole à bille sont très minces. Si la différence est énorme, il est probable que ce soit la boussole électronique qui soit défectueuse. Si la différence est de 2 degrés, vous pouvez pointer vers le compas à bille, si la différence est de 20 degrés, vous pouvez pointer vers le compas électronique. En théorie, avec une boussole, on pourrait être capable de mesurer au degré près, mais il est vraiment difficile d’atteindre ce niveau de précision. C’est pourquoi les experts s’accordent à dire que les différences de plus de 3 degrés justifient une enquête, tandis que les différends inférieurs à ce seuil ne constituent pas un problème grave.

Les navigateurs expérimentés ont l’habitude d’utiliser des intervalles de relèvement ou des directions connus pour revérifier les informations de cap données par les instruments. Il est judicieux, par exemple, de prendre des relèvements sur des jetées régulièrement fréquentées et de croiser les informations de la boussole avec ses données historiques pour garantir la précision à long terme. Si des boussoles ou des capteurs de cap préalablement étalonnés commencent à signaler des mesures étranges, à la fois par rapport à eux-mêmes et les uns par rapport aux autres, les experts affirment que les métaux ferreux sont probablement les coupables, alors commencez à dépanner en examinant tous les éléments récemment ajoutés. Dans un monde idéal, les objets ferreux devraient être maintenus à une distance de 90 centimètres à 3 mètres de tous les compas ; la déviation déclenchée par les métaux ferreux peut également être un problème causé par une nouvelle antenne, alors vérifiez au-dessus et au-dessous du pont.

Un autre problème plus courant avec le compas ou le capteur de cap est que lorsque le bateau a quitté ses eaux d’origine et a parcouru 200 miles, il y aura un problème de déclinaison. Il faut alors anticiper ce problème et adapter les calculs en conséquence.

La fiabilité de divers instruments de cours

L’étape suivante dans la recherche d’informations de cap problématiques consiste à comparer les données de toutes les entrées pour voir s’il y a une anomalie. Quelle a été la tendance au cours des huit dernières heures ? Un bon navigateur remarquera d’où viennent les erreurs et fera confiance à ses instruments par ordre décroissant. Les boussoles satellitaires de pointe qui utilisent plusieurs récepteurs Gps internes pour trianguler des informations de direction très précises ou les gyrocompas sont en tête de liste de la fiabilité, suivis par les informations Gps, puis la boussole à bille, puis la boussole à fluxgate ou à semi-conducteurs, puis les boussoles portables et enfin les applications sur les smartphones et les tablettes.

En bref, afin de toujours suivre le bon cap, il est important de vérifier périodiquement les informations de nos instruments de navigation, surtout lors de l’ajout de nouveaux équipements ou dispositifs. Il est également important que tous les membres de l’équipage sachent où se trouvent les compas.

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