Le NCSM Bras d'Or (FHE 400) est un hydroptère expérimental de la Marine royale canadienne. Il a été conçu dans les années 1960 pour détecter les sous-marins soviétiques susceptibles d'approcher les côtes canadiennes pendant la guerre froide. Doté d'une technologie avancée pour l'époque, il est destiné à combiner vitesse et furtivité afin d'améliorer la lutte anti-sous-marine.
De par sa conception, un hydroptère est plus rapide et moins bruyant qu'une embarcation standard. Le NCSM Bras d'Or est le prototype d'un navire d'escorte pouvant profiter de cette vitesse.
Étymologie Hydroptère: Préfixe «hydro» = eau Suffixe «ptère» = aile
Définition Navire rapide dont la coque munie d'ailes portantes se soulève hors de l'eau à grande vitesse.
L’hydroptère est souvent confondu avec les aéroglisseurs et les hydroglisseurs. Les premiers sont portés par des «coussins d’air» et propulsés par des hélices ou des réacteurs. Les seconds sont constitués d’une barge à fond plat et propulsés par une hélice aérienne ou un moteur à réaction. gauche|vignette|Aéroglisseur de la Garde côtière canadienne|251x251pxvignette|246x246px|Hydroglisseur. Fargo, ND, March 29, 2009 -- The Red River Valley Water Rescue team|centré
Vue sur les inventeurs Membre de l’Aeronautical Society of Great Britain, l’ingénieur anglais Thomas William Moy (1828-1910), est souvent associé à la découverte fortuite des premières manifestations de la technologie des hydroptères. En 1861, il étudie le profil aérodynamique des ailes pour les premiers avions. Moy équipe alors son bateau de structures en forme d’ailes afin d’observer les tourbillons sous-marins qu'elles créent. Durant un test sur le canal de Surrey, le navire remorqué s’élève hors de l’eau, marquant un début prometteur dans la technologie des hydroptères. vignette|238x238px|Photographie de «l'Aerial Steamer»,1875 Thomas Moy est aussi reconnu pour ses prototypes, notamment l'Aerial Steamer, une invention destinée à voler sans pilote, exposée au Crystal Palace près de Londres en . Le prototype mesurait 4,2 mètres (14 pieds) de long. Cependant, celui-ci n’a pas atteint la vitesse nécessaire pour décoller. Mais il a tout de même contribué à l’avancement de la technologie aéronautique. gauche|vignette|L'un des premiers hydroptères qu' Enrico Forlanini a conçu sur le lac Majeur en 1910.|284x284px Par la suite, de nombreux inventeurs et ingénieurs à travers le monde ont continué à expérimenter et à améliorer cette technologie. Cependant, ce n’est qu’en 1898 qu’Enrico Forlanini (1848-1930), ingénieur italien, inventeur et pionnier de l’aviation a créé ce qui serait le premier hydroptère. Celui-ci fit l'objet de brevets déposés et construisit en 1905 le premier bateau complet testé sur le lac Majeur en 1906. Il a ensuite poursuivi ses recherches, réalisant plusieurs essais atteignant des vitesses de plus de 70 km/h sur le Lac Majeur en Italie, entre 1905 et 1911.
Historique
Alexandre Graham Bell et Frederick Walker Baldwin L'intérêt des Canadiens pour les hydroptères est bien antérieur au FHE-400. Il remonte en effet à la première décennie du siècle, lorsqu’Alexander Graham Bell (1847-1922) et l’ingénieur Frederick Walker Casey Baldwin mènent leurs propres expérimentations en marge des travaux des autres chercheurs. Ils travaillent notamment sur le HD-4 en utilisant des surfaces hydrocurves pour améliorer la stabilité et la vitesse des embarcations.
Dès 1908, Alexandre Graham Bell et Frederick Walker Baldwin s’adonnent à différentes expériences liées à la technologie de l’hydroptère sur le lac Bras d’or dans la province de la Nouvelle-Écosse. Le premier hydroptère de Bell, le HD-1, atteint des vitesses de 72 km/h en 1911 et de 80 km/h en 1912. Le HD-2 se brise, puis apparaît le HD-3 en 1913. La Première Guerre mondiale impose un moratoire sur le perfectionnement des hydroptères.
Leurs expériences les mènent à la mise au point d’un premier prototype en 1918. Le HD-4 est le premier véritable hydroptère de recherche. Conçu et construit au chantier naval Bell à Beinn Bhreagh en Nouvelle-Écosse, il établit un record mondial de vitesse en mer de 61.6 nœuds ou 114.01 km/h, le , alors que les navires à vapeur les plus rapides du monde n'atteignent encore que 48 km/h. Ce record de vitesse demeura jusqu’en 1929, mais restera en tête des records d’hydroptère jusqu’à la fin des années 1950Stéphane Morissette, « Hydroptère Bras d’or 400 : Document de formation », dans Cahier de formation : Musée maritime du Québec Capitaine J.E. Bernier (textes revus et corrigés par M. Alain Franck et . Louis Alain, L’Islet, Musée maritime du Québec, 2015. Il a fallu 11 ans à Bell et Baldwin pour achever le HD-4.Une réplique du HD-4 se trouve au Alexander Graham Bell Museum, Baddeck en Nouvelle-Écosse. gauche|vignette|HD-4, Essai sur le lac Bras d'Or 1919 |281x281px
Casey Baldwin a poursuivi la conception et la construction d’hydroptères, de cibles de remorquage et de générateurs de fumée pour les essais en mer. Plus tard, il est devenu député à l'Assemblée législative de la Nouvelle-Écosse et a participé au développement du parc national des Hautes-Terres-du-Cap-Breton, dans le nord du Cap-Breton.
gauche|vignette|393x393px
Dans les années 1950 et 1960, la Marine royale canadienne a commencé à concevoir des hydroptères navals expérimentaux:
Gauche: R-100 (Massawippi, KC-B): Première tentative du gouvernement canadien de construire un hydroptère .Un navire expérimental de 14 mètres et 5 tonnes, construit au Québec et testé dans le port d'Halifax.
Droite: R-103 (Bras d'Or, renommé Baddeck): Bras d’Or (Baddeck) Commandé par le Defence Research Board (DRB) du ministère fédéral de la Défense et construit par la société britannique Saunders-Roe au Pays de Galles.
En bas à gauche: Essai du RX dans le port de Halifax. Navire dont les essais ont été effectués pour tenter de corriger l’instabilité du Baddeck.
Prototype du FHE-400 vignette|HCMS Bras d'Or - Musée maritime du Québec. L’hydroptère FHE-400 représente la concrétisation de plusieurs années de travaux menés par le National Research Establishment (NRE), relevant du Ministère canadien de la défense. Vers 1960, le NRE conclut que le projet est devenu possible grâce aux avancées technologiques dans la fabrication des groupes propulseurs.
Cet organisme reconnaît aussi que les avionneurs étaient qualifiés pour étudier ce type de navire, vu leur expérience dans la construction de structures légères. Les installations utilisées permettaient également de procéder aux différents essais dans des conditions ambiantes simulées. La société de Havilland Aircraft of Canada a donc été chargée d’effectuer les premières études. Celles-ci comprenaient des essais approfondis de maquettes et des simulations au moyen de calculateurs analogiques, pour la conduite de navire sur ses plans porteurs par mer calme et houleuse.
Enfin, La Royal Canadian Navy a estimé que les résultats de ces travaux étaient satisfaisants. Un contrat a donc été conclu avec la société De Havilland en pour la mise au point et la construction d’un prototype. Initialement dessinée par cette société, la coque a été modifiée pour réduire la traînée et obtenir une meilleure répartition des charges causées par l’impact des vagues. Le FHE-400 devait en effet effectuer des croisières assez longues sans déjauger. Grâce aux plans porteurs en navigation normale, la coque a pu être affinée. Des efforts ont aussi été déployés pour réduire au maximum la traînée générée par le support des ailes.
Plans porteurs et le système de propulsion L’hydroptère FHE-400, un prototype d’environ 200 tonnes, fait l’objet d’essais pour évaluer sa performance en haute mer. Ces tests visent à vérifier sa capacité à évoluer sur ses plans porteurs dans presque toutes les conditions atmosphériques et à déterminer sa capacité à remplir des missions de lutte anti-sous-marine. Pour ce faire, le FHE-400 sera doté d’un équipement expérimental complet pour la détection et la poursuite des sous-marins, incluant un sonar remorqué et des torpilles légères à tête chercheuse.
Fonctionnement L’hydroptère représente un mélange d'hydrodynamique et d'aérodynamique. Il combine les caractéristiques d’un bateau à grande vitesse et d’un avion. On le décrit d’ailleurs comme un croisement entre un navire et un avion.
Les effets de l'air sur une aile et de l'eau sur un hydroptère sont identiques: ils créent tous deux une portance et réduisent la traînée, permettant ainsi à un avion de s'élever dans le ciel et à un engin nautique de s'élever hors de l'eau .
Le Bras d’Or fonctionne à deux vitesses différentes, avec deux systèmes de propulsion distincts. À basse vitesse, la coque du navire est immergée. La poussée provient des grandes hélices supérieures à pas variable, et la propulsion est assurée par un moteur diesel Paxman 16YJCM variant de 2000 cv. à 2400 cv. Cette vitesse de propulsion est utilisée pour les opérations de surveillance et de détection, opérations demandant une certaine discrétion. C’est également ce moteur qui génère l’électricité, le système de refroidissement et la pression hydraulique à basse vitesse.
Pour atteindre une vitesse suffisante permettant de soulever la coque hors de l'eau, une turbine à réaction, semblable à celle d'un avion, fournit la vitesse de rotation nécessaire pour faire tourner les hélices supercavitantes situées sur l'aile principale.
Le bras d’Or se déplace grâce à la portance engendrée par des ailes immergées, fonctionnant exactement comme les ailes d'un avion. Au fur et à mesure que la vitesse augmente, ces volets sous-marins, reliés à la coque par des jambettes verticales (sortes d'entretoises) tendent à soulever la coque hors de l’eau. La friction entre la surface de l'eau et la coque étant réduite, l'appareil prend de la vitesse. À une certaine vitesse, les ailes sortent de l'eau et la portance se réduit au poids du bateau. La résistance au mouvement vers l’avant demeure constante à une vitesse accrue, tandis qu'elle augmente dans le cas d'un bateau classique. Le passage du mode navire à celui d’hydroptère se fait tout en douceur.
La coque du Bras d’Or est en aluminium, tandis que les «ailes» sont en acier. Ce prototype très spécial utilise des caractéristiques et technologies issues à la fois de l’aéronautique et de la science nautique. C’est pourquoi le pilote devait posséder à la fois un brevet de pilote d’avion et un brevet de navigation. Le poste de pilotage est très semblable à celui utilisé dans le secteur aéronautique. Il n’y aucune roue à bord pour gouverner; Le Bras d’Or est piloté comme un avion.
Dans les années 1960, comme aucun grand hydroptère n’a été construit, l’équipe ignore la façon dont le bateau se comportera dans différentes conditions d’utilisation, de même que son niveau de confort. C’est pourquoi on construit des maquettes à l’échelle humaine, afin de concevoir un intérieur adapté au mouvement du navire en mode hydroptère, notamment pour le sommeil, l’alimentation et les postes de travail. Une série de tests sont effectués à l’Institut de médecine aéronavale des Forces canadiennes (Canadian Forces Institute of Aviation Medicine).
Construction C’est en 1963 qu’un contrat est octroyé à la Société De Havilland pour la construction du Bras d’Or. Deux ans plus tard, on dote le navire d’un système d’armement intégré permettant d’évaluer sa navigabilité et ses possibilités au chapitre de la lutte anti sous-marine. La mise au point et l’installation du système de communication sont confiées à la Canadian Westinghouse. La construction et l’installation des équipements du navire reviennent à la firme Marine Industries, de Sorel.
Le contrat comprenait trois phases principales: