Ratio surface de voile/déplacement (SA/D)

Le SA/D est l'équivalent nautique du rapport poids/puissance. La surface de voilure représente le moteur ; le déplacement est la masse et le volume d'eau que le voilier doit déplacer. Le SA/D combine ces deux notions en un seul nombre sans dimension qui permet de comparer des bateaux de tailles très différentes.

Vous rencontrerez le SA/D dans les essais de magazines et les fiches techniques des courtiers, car c'est ce qui se rapproche le plus d'une puissance moteur théorique pour un voilier. Le numérateur est simple : la surface de voilure en pieds carrés. Le dénominateur demande une étape supplémentaire. On convertit le déplacement en volume d'eau de mer déplacé par le bateau, puis on élève ce volume à la puissance deux tiers pour obtenir une valeur comparable à une surface. Cela rend le ratio cohérent, qu'il s'agisse d'un daysailer de 24 pieds ou d'un voilier de voyage de 80 pieds.

Formule

En unités impériales, avec le déplacement en livres :

• SA — Surface de voilure en pieds carrés (grand-voile + 100 % du triangle avant — voir la mise en garde ci-dessous)
• D — Déplacement en livres
• 64 — Poids d'un pied cube d'eau de mer en livres
• V — Volume de déplacement en pieds cubes, soit D / 64

Le ratio est sans dimension — une surface divisée par une surface — il fonctionne donc également en unités métriques, à condition de convertir le déplacement en volume avec la densité de l'eau de mer appropriée. Il est comparable quels que soient la taille du bateau et le système d'unités.

Pourquoi la puissance 2/3 ?

Diviser le déplacement par 64 convertit les livres en pieds cubes d'eau déplacée. Élever ce volume à la puissance 2/3 le transforme en une surface équivalente, afin de pouvoir le comparer à la surface de voilure. Sans cette étape, un voilier de 25 pieds et un autre de 50 pieds ne pourraient pas être comparés équitablement.

Ce qu'il prédit

Le ratio SA/D prédit principalement l'accélération et les performances par petit temps à brise modérée. Il indique avec quelle facilité le bateau se met en marche et à quelle vitesse il s'approche de sa vitesse de déplacement normale avant que la physique de la vitesse de coque ne devienne prédominante.

Il ne renseigne pas sur les performances par brise soutenue, la capacité de remontée au vent ou la stabilité sous voiles — ces éléments dépendent de la forme de la carène, de la position du lest et de la courbe GZ, et non du seul rapport puissance/poids.

Interprétation

La classification de Ted Brewer, résumée dans Ted Brewer Explains Sailboat Design et largement reprise, divise le spectre du SA/D en types de bateaux bien distincts :

Les voiliers de course au large en classe ouverte (IMOCA 60 et anciennes générations de bateaux de course en solitaire) évoluent dans une tout autre catégorie — des valeurs de SA/D comprises entre le haut des 30 et le milieu des 40 sont courantes, et les bateaux modernes de la Volvo ou de la Coupe de l'America montent encore plus haut.

Une règle empirique utile datant de l'époque de la jauge IOR (années 1970-1980) : un SA/D supérieur à 17 était considéré comme rapide, en dessous de 16 comme lent (Sail Magazine, Comparing Design Ratios). Les mâts, gréements et voiles modernes permettent aux voiliers de croisière de série de porter des gréements plus grands que leurs prédécesseurs, poussant de nombreux croiseurs modernes près de 20. Un bateau qui semblait surtoilé en 1985 peut sembler tout à fait standard aujourd'hui.

Pour le propriétaire : recherchez-vous un voilier de croisière tranquille ou un bateau qui s'anime à la moindre risée ? Votre réponse permet de cibler la bonne plage de valeurs et donne une idée du travail de réglage et de réduction de voilure qui vous attend.

Mise en garde : l'inflation de la surface de voilure

La plus grande source de distorsion lors de la comparaison du SA/D entre différents voiliers réside dans la façon dont la surface de voilure est mesurée. La convention standard et comparable est la suivante :

Surface de grand-voile + 100 % du triangle avant

Le triangle avant est calculé à partir des dimensions du gréement I (hauteur du triangle avant, du pont au point d'ancrage de l'étai) et J (base du triangle avant, de l'emplanture du mât au point d'ancrage de l'étai à l'étrave) :

Les brochures commerciales gonflent fréquemment la surface de voilure publiée en :

• Utilisant un génois à recouvrement de 130 % ou 150 % au lieu du triangle avant à 100 %.
• Incluant le rond de chute — la surface arrondie supplémentaire sur la chute d'une grand-voile moderne entièrement lattée.
• Sur les gréements en cotre, en additionnant à la fois le foc yankee et la trinquette.

L'effet peut être important. Le ratio SA/D affiché d'un voilier moderne peut sembler 15 à 25 % plus élevé que celui d'un classique de puissance similaire, simplement en raison de la méthode de calcul de la surface de voile. Normalisez les deux voiliers selon le standard triangle avant à 100 % + grand-voile nominale avant de comparer.

Attention à la sensibilité à la charge utile

Le ratio SA/D repose sur le déplacement indiqué sur la fiche technique. Les voiliers à déplacement léger sont très sensibles à l'ajout de matériel de croisière : chaîne d'ancre, dessalinisateur, panneaux solaires, outils et avitaillement. Ce poids peut enfoncer le tableau arrière, augmenter la surface mouillée et diminuer le ratio SA/D réel. Les voiliers à déplacement lourd absorbent cette même charge avec beaucoup moins de changements. Si vous cherchez un voilier équipé pour la vie à bord, réduisez mentalement le ratio SA/D publié sur les plans très légers.

Le ratio frère : SA/WS (surface de voilure / surface mouillée)

Pour les performances pures dans le petit temps, le ratio frère du SA/D est le SA/WS — la surface de voilure divisée par la surface mouillée totale (carène + quille + safran) :

Lorsque le vent fait à peine bouger l'air, la traînée de vague est négligeable et la traînée de frottement (due au glissement de la carène dans l'eau) domine. Le ratio SA/WS exprime le rapport puissance/traînée qui en résulte. L'ouvrage Elements of Yacht Design de Skene donne des valeurs typiques de SA/WS pour les voiliers de quille d'environ 1,9–2,4 pour une LWL de 25 pieds, et jusqu'à 2,9–3,3 pour une LWL de 80 pieds.

Le problème est que la surface mouillée est rarement publiée, ce qui rend le ratio SA/WS difficile à trouver. De plus, les voiliers de voyage hauturier possèdent une surface de coque, de quille et de safran suffisante pour supporter de réelles charges, de sorte que leur surface mouillée a tendance à être élevée. Les coureurs entre trois bouées dans les zones de petit temps s'intéressent de près au SA/WS ; les voyageurs au long cours privilégient généralement le ratio SA/D.

Interpréter ce chiffre en tant qu'acheteur

Il n'est pas nécessaire de vous focaliser sur les données de calcul lors de vos recherches. Si une annonce indique le ratio SA/D — ou si vous le calculez ci-dessous —, utilisez-le pour imaginer le comportement du voilier sous voiles.

Ce que l'on ressent à la barre selon le chiffre :

• SA/D ≈ 14 – 16 — Vous naviguerez plus souvent au moteur dans le petit temps estival. Par une brise de 10 nœuds, le bateau avance, mais sans vivacité. L'avantage : le gréement subit peu de contraintes, les prises de ris sont rares et le bateau pardonne si un grain arrive à l'improviste.
• SA/D ≈ 17 – 19 — Le juste milieu pour la croisière standard. Le voilier marche correctement par 5 à 8 nœuds de vent, accélère convenablement en sortie de virement de bord et ne demande à réduire la voilure que lorsque le vent dépasse 18 à 20 nœuds. C'est la tranche idéale pour un couple naviguant en équipage réduit sans stress.
• SA/D ≈ 20 – 22 — Vous sentirez que le voilier ne demande qu'à partir dès le moindre souffle. Attendez-vous à prendre un ris plus tôt que vos voisins de ponton et à accorder plus d'attention au réglage des voiles. La navigation dans le petit temps devient un vrai plaisir plutôt qu'une corvée.
• SA/D > 22 — À considérer comme un voilier de performance. Le gréement surpuissant fera gîter la coque bien avant que la plupart des plaisanciers ne pensent à réduire la voilure. Anticipez une gestion active des voiles comme faisant partie intégrante de l'expérience, et non comme une contrainte.

Comment l'utiliser comme filtre :

1. Déterminez votre programme de navigation. Des fins d'après-midi tranquilles en été sur un lac ? Un SA/D inférieur à 17 convient parfaitement et s'avère même préférable. Des sauts de puce côtiers où vous tenez à naviguer à la voile par des après-midi de 8 nœuds ? Visez 18 et plus. Des régates animées le week-end ? 20 et plus.
2. Normalisez toujours les données. Si la brochure d'un bateau annonce un génois à 150 % et une autre le triangle avant à 100 %, le premier paraîtra 15 à 25 % plus vif qu'il ne l'est en réalité. Utilisez le calculateur ci-dessous avec la valeur (triangle avant à 100 % + grand-voile) pour les deux modèles.
3. Comparez avec le déplacement. Un SA/D élevé sur un bateau lourd est synonyme de vraie puissance. Un SA/D élevé sur un voilier ultra-léger est un signal d'alarme : le bateau aura besoin de vent et d'une navigation active pour bien se comporter.

Exemple rapide : Le Catalina 30 (~16) se comporte comme un croiseur familial sain et facile à mener. Vous ferez peut-être du moteur par matinée calme, mais le bateau est parfaitement autonome dès 12 nœuds de vent. Le J/109 (~22) avancera plus tôt dans les risées et demandera à réduire la voilure plus tôt. Le Melges 24 (~33) appartient quant à lui à une tout autre catégorie.

Calculateur

Voici quelques exemples de voiliers avec leur surface de voilure et leur déplacement. Saisissez la valeur correspondant à la formule 100 % du triangle avant + grand-voile pour obtenir un résultat comparable aux autres bateaux présentés ici.