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Une brève histoire sur les instruments de navigation

Partie 1: Les débuts

Depuis que le premier bateau (que celui-ci ait été un canoë creusé dans un tronc ou un radeau de branchages) a quitté la plage et s'est éloigné de la terre ferme jusqu'à la perdre de vue, les hommes ont eu besoin d'instruments marins pour savoir où ils se trouvaient et comment rentrer chez eux. 

Avec un compas et un appareil de mesure de la vitesse dans l'eau, il est possible de calculer une route. Ces deux dispositifs sont embarqués dans les navires marchands et militaires depuis des siècles. L'essor massif de la voile récréative au XXe siècle, combiné à une diminution de la taille des bateaux, a entraîné l'apparition d'un marché des instruments de navigation spécialisés à destination des petits bateaux.

Les débuts

Ted Kenyon, brillant inventeur et ami de Lord Francis Herreshoff et Albert Einstein, a été l'un des premiers acteurs de ce marché. Selon la légende, les trois hommes naviguaient chaque année jusqu'à Block Island, au large des côtes de la Nouvelle-Angleterre. Le premier brevet déposé par Ted Kenyon en 1930 portait sur un speedomètre pour bateaux fabriqué par sa société Kenyon Instruments, installée à Boston.

B&G a également été l'un des premiers arrivés sur le marché. En février 1955, le Major R.N. Gatehouse et Ronald Brookes ont lancé la production d'un système de radiogoniométrie qu'ils ont appelé le Heron. L'année suivante, MM. Brookes et Gatehouse ont constitué une société anonyme sous ce nom et se sont établis près de Lymington, sur la côte sud de l'Angleterre. La société est restée dans cette ville jusqu'en 1992.

Les premiers produits proposés étaient tous des aides à la navigation combinant plusieurs nouvelles technologies, comme un système de radiogoniométrie, un sondeur, le speedomètre Hermes ou encore le Harrier, un loch-speedomètre qui est rapidement devenu l'élément le plus populaire de l'entreprise. Le Hestia a été le premier compas électronique fabriqué par B&G (nouveau nom de la société) en 1968, mais c'est en 1971 que le véritable produit révolutionnaire a vu le jour. L'ordinateur DR Hadrian combinait les données du Hestia avec le loch Harrier, ce qui lui a permis d'afficher la déviation du bateau par rapport à sa trajectoire prévue.

L'intégration de deux capteurs comme celui-ci a permis d'indiquer la trajectoire à suivre, bien que son utilisation pour la navigation ait été de courte durée. Le problème de précision de la position a été résolu par le GPS, après que Ronald Reagan a mis le système satellite à la disposition du public, en 1983 (bien qu'il ait fallu un certain temps pour que des appareils commerciaux arrivent sur le marché). Pendant ce temps, les systèmes d'instruments intégrés ont trouvé leur créneau dans les systèmes de performance pour la course.

C'est dans l'écrin de la plus prestigieuse course à la voile que la majeure partie de ces innovations ont été dévoilées : la coupe de l'America. Richard McCurdy, l'un de ces visionnaires, a construit un « calculateur de vent réel » analogique pour le Valiant 12M lors de la coupe de l'America de 1970, et a terminé sa thèse de MSc sur ce sujet en mai de la même année. Dans sa thèse, il s'efforçait de résoudre un problème contre lequel les instruments de navigation continuent de lutter aujourd'hui : le calcul précis du « vent réel » grâce à un compas et à des capteurs embarqués décelant le vent apparent et la vitesse du bateau.

Malheureusement, le Valiant a échoué à conquérir la coupe et, selon des témoignages contemporains, les efforts initiaux de M. McCurdy n'ont pas non plus été très fructueux. Ce dernier est donc allé travailler pour Kenyon Marine et a commencé à développer une nouvelle version de son dispositif pour le syndicat Courageous, qui a participé aux essais de défense de la coupe de l'America en 1974. Au final, la machine de M. McCurdy pesait 60 livres et nécessitait un refroidissement par pompe à eau, mais fournissait 32 canaux de données sur un écran à quatre caractères. Il s'agirait de l'origine d'un nom très célèbre dans la discipline : Ockam.

Image: Eventual 1970 Cup winner - Image by GLaDOS - by Aaron Doucett, CC BY-SA 3.0, 

Pendant ce temps, de l'autre côté du globe, au Royaume-Uni, B&G développait son propre ordinateur de navigation à la voile, Horatio, mis sur le marché en 1972 dans le cadre d'un projet conjoint avec l'Université de Southampton. Cet ordinateur a été suivi du premier compas Halcyon en 1975. L'arrivée des compas électroniques a constitué une étape cruciale dans le secteur. En effet, cela signifiait qu'il était désormais possible de calculer la direction du vent réel sous forme de cap magnétique. Cela a ouvert la voie au développement de l'Hercules 190. Lancé en 1980, le 190 intégrait un compas électronique ainsi que des mesures de la vitesse du vent apparent, de l'angle du vent apparent et de la vitesse du bateau pour donner naissance à un système d'instruments intégré, capable d'afficher toutes ses données sur des écrans disséminés tout autour du bateau.

« Ce fut réellement le premier système commercial facile à obtenir capable notamment de calculer les angles de VMG ou du vent réel ainsi que la vitesse du vent réel », a déclaré Richard Russell, qui a rejoint B&G en 1980 (et a brièvement travaillé avec le Major Gatehouse) avant de devenir responsable de la conception des systèmes pour bateaux jusqu'à son départ en 1992. « Ce système disposait également d'une fonctionnalité de navigation qui permettait de saisir des données représentant des points sur la table de polaires. Ce fut un énorme pas en avant. » Deux ans plus tard, Dick McCurdy a fondé Ockam en collaboration avec Art Ellis. Les deux hommes ont rapidement lancé leur propre système intégré.

Bien que ces deux sociétés aient dominé le marché dans les années 80, elles n'en étaient pas les seuls acteurs. Basée à Los Angeles et toujours en activité, la société Signet Marine Electronics a développé un capteur de vitesse à roue à aubes, ainsi que des écrans LCD et un système intégré basé sur microprocesseur. La société NKE, créée par Noël Kerebel en 1984, est également encore très présente sur le marché (notamment en France).

Les années 80 se sont révélées être une décennie très active dans le domaine de la conception d'instruments de navigation. Les capteurs se sont largement améliorés ; B&G a introduit son système Sonic Speed en 1984 pour éliminer les pièces mobiles d'une roue à aubes susceptibles d'être entravées par des algues. Des girouettes anémomètres verticales sur mesure sont apparues lors de la coupe de l'America de 1987 et sont rapidement devenues des produits de série. Plus de contrôle utilisateur a été ajouté aux systèmes, permettant des changements d'amortissement et d'étalonnage, première étape d'une longue quête de précision. Des canaux linéaires ont été créés pour mesurer la tension de sortie avec des capteurs de charge ou des potentiomètres. Cela a permis de mesurer des fonctions telles que l'angle de barre, la position de la barre d'écoute et la charge de l'étai avant.

Ces améliorations ont encouragé d'autres acteurs à se lancer : les cellules de charge Diverse omniprésentes ont été introduites au milieu des années 80 pour tirer parti des canaux linéaires. En outre, comme les systèmes étaient ouverts et dotés de bus de transfert de données vers des ordinateurs externes, chacun a commencé à écrire ses propres programmes tactiques et de navigation.

En dehors de la Coupe de l'America, nous pouvons citer les contributions du navigateur légendaire et innovateur technologique Stan Honey. Il y a eu le programme DOS Compusail, écrit par Bob Winson et lancé en 1984. Le Tactician de Peter Schofield a quant à lui été développé au cours des années 80 et 90 et existe encore aujourd'hui sous le nom de Seatrack.

Au sein des équipes de la Coupe de l'America, l'un des acteurs les plus notables est sans conteste Graeme Winn, qui a lancé Sailmath Ltd après avoir travaillé pour British Victory Challenge en 1983. Il avait alors développé un système d'analyse des performances basé sur une station ICL PERQ installée sur l'annexe ainsi qu'un système tactique embarqué sous MS DOS. Ces deux éléments ont été développés davantage pour la coupe de 1987 et utilisés par la Nouvelle-Zélande, la Grande-Bretagne et l'une des équipes italiennes.

Le concept de tables de recherche d'étalonnage de l'angle et de la vitesse du vent est né dans cette période (ma propre petite contribution à l'histoire), tout comme le concept Ockam de Wallying (modification de la vitesse cible en fonction des changements de vent). Enfin, tandis que le match du Deed of Gift de 1988 n'a rien fait pour la communauté de la coupe au sens large, le grand bateau Kiwi a fait l'objet d'importantes innovations grâce à l'utilisation de jauges de contrainte pour surveiller les charges du gréement et à une version très précoce du système de mesure de la forme des voiles basé sur caméra, baptisé Sail Vision.

En avril de la même année, j'ai embarqué les 6 kg du Sailmath Deckman, premier système tactique étanche sur pont disponible sur le marché, pour une première régate. De nombreux éléments que nous considérons aujourd'hui comme un système d'instruments pour voiliers de course modernes étaient déjà en place. Ils ne pouvaient que s'améliorer.