Théorie des vagues et conduite par mer forte

Prérequis

Vous devez avoir suivi la leçon sur la conduite à grande vitesse, afin de savoir régler l'assiette d'un bateau, utiliser les trim tabs et virer en toute sécurité à grande vitesse. Vous devez également posséder les connaissances météo et de marée attendues au niveau Intermediate Powerboat : savoir lire les prévisions côtières et les bulletins maritimes, connaître l'échelle de Beaufort, et déterminer la direction et la vitesse du courant de marée à partir d'un atlas des courants ou des losanges de marée. Vous devez aussi avoir donné (ou reçu) un briefing de sécurité complet, avec les places assises, les mains courantes et les signaux, comme le couvre la première leçon de ce cours.

Objectifs d'apprentissage

À la fin de cette leçon, vous devez être capable de :

• Définir la hauteur, la longueur, la période et la cambrure d'une vague, et estimer la longueur d'onde et la vitesse d'une vague à partir de sa période.
• Expliquer comment la force du vent, le fetch, la durée, la marée et la profondeur influencent l'état de la mer, y compris la hauteur significative et la hauteur maximale des vagues.
• Expliquer pourquoi un vent contraire à la marée et les clapotis de courant (overfalls) produisent des mers dangereuses, et planifier pour les éviter.
• Conduire un bateau rapide en toute sécurité dans une mer de face, de travers et de l'arrière, en utilisant la manette, l'assiette et le cap.
• Expliquer comment un bateau se met en travers dans une mer de l'arrière et comment l'éviter.
• Expliquer le risque de blessures par impact (slamming) pour les passagers (bulletin de sécurité MAIB 3/2023), et comment le réduire par la position assise, le maintien, le briefing et la vitesse.

Théorie des vagues

Mesurer une vague

Le schéma ci-dessous montre les parties d'une vague et la façon dont un vent contraire à la marée les modifie.

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• Hauteur (H) : distance verticale entre le creux et la crête.
• Longueur (L) : distance horizontale entre une crête et la suivante.
• Période (T) : temps en secondes entre le passage de deux crêtes en un point fixe, comme une bouée. On peut la mesurer avec une montre.
• Cambrure : hauteur divisée par longueur (H/L). Une vague devient instable et commence à déferler lorsque sa cambrure atteint environ 1 sur 7.

Période, longueur et vitesse

En eau profonde, la longueur et la vitesse d'une vague ne dépendent que de sa période :

• Longueur en mètres ≈ 1,56 × T au carré
• Vitesse en nœuds ≈ 3 × T

Ces chiffres comptent pour un bateau rapide. Sur un semi-rigide de 7 m à 25 nœuds, vous êtes plus rapide que la plupart des vagues de vent. En navigant vent arrière, vous dépasserez les vagues devant vous ; au vent, vous les rencontrez à la somme de votre vitesse et de la leur. Une mer courte et cambrée, de période 4 secondes, rencontrée de face à 25 nœuds, frappe l'étrave toutes les 1 à 2 secondes.

Ce qui forme une mer

La hauteur des vagues dépend de :

• La force du vent. En mer pleinement développée, la hauteur des vagues augmente à peu près comme le carré de la vitesse du vent ; deux fois plus de vent peut donc signifier jusqu'à quatre fois plus de hauteur de vagues.
• Le fetch. La distance de mer libre sur laquelle souffle le vent. Un fort vent de terre donne une mer plate près de la côte et une mer forte à quelques milles au large.
• La durée. Depuis combien de temps le vent souffle. Une mer met des heures à atteindre sa pleine hauteur pour un vent donné.
• La houle. Les vagues issues de conditions météo lointaines s'ajoutent à la mer de vent locale, parfois venant d'une autre direction, ce qui produit une mer confuse.
• La profondeur. Lorsque les vagues entrent dans une eau moins profonde que la moitié environ de leur longueur, elles ralentissent, se raccourcissent et se cambrent. Sur un haut-fond ou un banc, une houle modérée peut déferler.
• Le courant de marée. Traité plus bas : c'est souvent le facteur le plus important pour la navigation côtière en bateau à moteur.

Hauteur significative et hauteur maximale des vagues

Les prévisions donnent la hauteur significative des vagues : la hauteur moyenne du tiers le plus haut des vagues. Les vagues individuelles varient beaucoup. Sur quelques heures, attendez-vous à des vagues occasionnelles presque deux fois plus hautes que la hauteur significative. Une prévision « modérée, 1,25 à 2,5 m » peut inclure des vagues individuelles de plus de 4 m. Lors de la préparation, pensez à la plus grosse vague que vous pourriez rencontrer, et non à la moyenne.

Vent contraire à la marée

Lorsque le vent souffle contre le courant de marée, les vagues se déplacent à l'encontre de l'eau en mouvement. Le courant ralentit effectivement les vagues, qui se serrent : leur longueur diminue et leur hauteur augmente. Le résultat est une mer courte, cambrée et déferlante. Avec le vent et la marée dans le même sens, c'est l'inverse : les vagues s'allongent, deviennent plus basses et plus régulières.

À titre indicatif, un courant de 2 nœuds contre une force 5 peut transformer une mer modérée en mer forte, et sur un cap où le courant porte 4 nœuds ou plus, un vent contraire à la marée peut produire des mers dangereuses pour tout petit bateau.

Planification pratique

• Repérez le moment où le courant s'inverse à chaque cap de votre route, à l'aide de l'atlas des courants de marée ou des losanges de marée portés sur la carte. Votre temps de passage peut être court, mais un cap peut être calme à 10 h et dangereux à 11 h.
• À grande vitesse, vous pouvez souvent régler l'heure de votre passage pour doubler un cap à la renverse de courant ou avec le vent et la marée dans le même sens.
• Si le vent prévu est contraire à la marée de vive-eau dans un raz, envisagez une route côtière (si le guide nautique en recommande une), une large route au large, ou l'attente.

Clapotis de courant et raz de marée

Les clapotis de courant (overfalls) sont des zones d'eau déferlante et confuse, où un courant de marée passe sur un fond irrégulier, un talus, un brusque changement de profondeur, ou longe un cap. Ils sont marqués sur les cartes par un symbole de ligne ondulée et nommés dans les guides nautiques. Des exemples bien connus au Royaume-Uni comprennent le Portland Race, le St Alban's Ledge, et les raz au large des îles Anglo-Normandes.

Les clapotis sont au plus fort :

• Lors des marées de vive-eau, lorsque les courants sont les plus forts.
• Avec un vent contraire à la marée.
• Au débit maximal du courant, généralement environ trois heures après la renverse.

Ils peuvent être dangereux même par vent faible. Les vagues dans un raz peuvent être courtes, cambrées, déferlantes et venir de plusieurs directions à la fois. Un bateau rapide peut être projeté par une vague dans une direction et écrasé contre une autre. Évitez-les en :

1. Planifiant votre route pour les contourner, à l'aide de la carte et du guide nautique.
2. Passant à la renverse de courant, ou bien à l'écart du raz.
3. Si vous devez traverser une eau déferlante, en réduisant fortement la vitesse et en la traitant comme une mer forte de face, l'équipage assis et cramponné.

Conduite par mer forte

Le principe est simple : ralentissez jusqu'à ce que le bateau reste sur l'eau et que l'équipage soit à l'aise, puis conduisez activement, en agissant sur la manette et l'assiette à chaque vague. Un bateau rapide en mer forte se conduit d'une main sur la barre et d'une main sur la manette.

Le schéma ci-dessous montre la technique pour les mers de face et de l'arrière.

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Mer de face

Dans une mer de face, le danger est de décoller de la crête et de s'écraser dans le creux ou sur la vague suivante.

1. Rentrez un peu l'assiette et abaissez légèrement les trim tabs. Cela maintient l'étrave basse et permet à la partie avant effilée du V de couper les vagues.
2. Réduisez la vitesse jusqu'à ce que le bateau cesse de quitter l'eau.
3. Prenez les vagues en biais, à 20 à 40 degrés de l'étrave, plutôt que de face. Le bateau rencontre chaque vague sur une plus grande longueur de coque, et la crête arrive moins brutalement. Zigzaguez si nécessaire pour garder le cap moyen.
4. Travaillez la manette sur chaque vague : gaz pour monter la face, relâchez juste avant la crête pour que l'étrave ne décolle pas, puis remettez les gaz lorsque le bateau passe par-dessus, pour lever l'étrave et retomber sur le dos de la vague, et non sur son nez.
5. Regardez devant les vagues plus grosses. Les vagues arrivent par groupes (séries) ; ralentissez avant l'arrivée des plus grosses.

Mer de travers

Avec les vagues par le travers, le bateau roule, et une grosse vague déferlante par le travers peut chavirer un petit bateau.

• Surveillez les crêtes déferlantes du côté au vent. Si un gros rouleau approche, présentez l'étrave (ou l'arrière) vers lui pour qu'il ne prenne pas le bateau par le travers.
• Zigzaguez à travers la mer : alternez de courtes branches avec les vagues par l'avant et par l'arrière, plutôt que de courir par le travers.
• Gardez le bateau réglé en fonction du comportement des vagues, et maintenez le poids de l'équipage bas et au centre.

Mer de l'arrière

Une mer de l'arrière semble d'abord facile car le mouvement est plus doux. C'est en réalité la mer la plus dangereuse pour un bateau rapide, à cause du risque de mise en travers (broaching).

Comment se produit une mise en travers. Une vague venant de l'arrière soulève la poupe. L'étrave est enfoncée dans le dos de la vague qui précède, ou dans le creux. L'étrave s'accroche à l'eau (elle fait pivoter le bateau), tandis que la poupe, sur la crête, a peu de prise. Le bateau pivote latéralement, se retrouve par le travers à la mer, et peut être couché par la vague suivante ou submergé.

Comment conduire dans une mer de l'arrière :

1. Sortez un peu l'assiette pour garder l'étrave haute.
2. Restez sur le dos de la vague qui précède. Adaptez votre vitesse à la sienne, avec votre étrave juste derrière la crête.
3. Ne dépassez pas la vague qui précède. Si vous franchissez sa crête, vous descendez sa face avant abrupte dans le creux, avec la vague suivante qui soulève votre poupe : une mise en travers classique.
4. Ne laissez pas non plus la vague suivante vous rattraper. Gardez assez de puissance en réserve pour rester devant une crête déferlante à l'arrière.
5. Regardez régulièrement vers l'arrière, ou faites-le faire par le guetteur.

Résumé du travail à la manette

Impacts et blessures des passagers

Pourquoi les impacts blessent

Lorsqu'un bateau rapide retombe d'une vague, la coque heurte l'eau et stoppe sa chute presque instantanément. Toute personne assise sur un siège rigide est violemment plaquée contre lui. La colonne vertébrale encaisse la force, et si l'impact est suffisamment fort, il peut provoquer des fractures par écrasement des vertèbres, en général dans le bas du dos. Les personnes ayant déjà des problèmes de dos, les personnes âgées et les femmes enceintes sont plus exposées. Les chocs répétés de faible intensité et les vibrations de tout le corps provoquent une fatigue et des blessures à long terme : la MCA traite des effets des chocs et impacts sur les petits navires dans le MGN 436.

Où les forces sont les plus fortes

L'accélération verticale lors d'un impact est bien plus forte à l'avant qu'à l'arrière, parce que le bateau tangue autour d'un point situé vers l'arrière du milieu du navire. L'avant se soulève davantage et retombe plus bas. Le schéma ci-dessous montre l'effet sur un semi-rigide transportant des passagers.

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Bulletin de sécurité MAIB 3/2023

Le 7 juin 2023, un semi-rigide de safari en mer transportant 12 passagers et 2 membres d'équipage a quitté son ponton et, après le briefing de sécurité, a augmenté sa vitesse dans une mer agitée. Le semi-rigide a rencontré une vague à flanc abrupt, a décollé et s'est écrasé dans le creux. Un passager assis à une place avant a été projeté vers le haut et a subi une lésion médullaire qui l'a laissé paraplégique.

Le MAIB a publié le bulletin de sécurité 3/2023 en septembre 2023. Ses principales conclusions étaient les suivantes :

• Les passagers assis à l'avant des semi-rigides courent un risque nettement plus élevé de fractures vertébrales, quelle que soit la vitesse.
• Les passagers assis peuvent avoir peu ou pas de compréhension de la manière dont le bateau va bouger ou de la façon de réduire ses effets.

Le MAIB a fortement conseillé aux propriétaires et exploitants de petits navires commerciaux à passagers de revoir d'urgence leurs opérations et leurs évaluations des risques, et d'aligner les briefings des passagers sur les recommandations actuelles, notamment le code de bonne pratique volontaire de la RYA sur la sécurité des passagers à bord des petits navires rapides commerciaux et des balades à grande vitesse, ainsi que le MGN 436.

Ce bulletin fait suite à plusieurs accidents similaires. Les enseignements s'appliquent à tout bateau rapide transportant des personnes, et pas seulement aux sorties commerciales.

Positionnement et maintien

• Faites asseoir les passagers à l'arrière de la console, là où le mouvement est le plus faible. Laissez les places avant vides à grande vitesse, ou ne les utilisez qu'en eau calme et à faible allure.
• Les sièges de cavalier (sièges à califourchon) permettent d'absorber le choc par les genoux pliés et les pieds, plutôt que par la colonne vertébrale. Debout ou en demi-assise, genoux fléchis, pieds dans les sangles ou sur un repose-pied, et les deux mains sur les mains courantes.
• Les sièges amortisseurs (sièges suspendus) réduisent les accélérations maximales. Un banc rigide, ou s'asseoir sur le boudin, ne le fait pas.
• Ne vous asseyez jamais sur le boudin avant à grande vitesse dans la houle.
• Utilisez le briefing pour expliquer le mouvement, demander si quelqu'un a des problèmes de dos ou est enceinte, et proposer une place plus à l'arrière ou une sortie plus lente.

Conduire pour protéger l'équipage

• Ralentissez. Le facteur le plus important est la vitesse dans la mer. Diviser la vitesse par deux réduit fortement l'impact.
• Prévenez l'équipage des grosses vagues (« vague ! »), pour qu'il puisse s'arc-bouter.
• Surveillez l'équipage, et pas seulement la mer. Si des personnes sont soulevées de leur siège, vous allez trop vite.
• Convenez d'un signal de « ralentir » que n'importe qui peut donner à tout moment, et auquel on obéit immédiatement.
• Évitez les sillages d'autres bateaux à grande vitesse ; prenez-les en biais après avoir ralenti.

Exemple commenté : doubler un cap avec un vent contraire à la marée

Vous commandez un semi-rigide de 7,5 m avec trois équipiers, et vous doublez un cap situé à 10 milles de votre port d'attache. La prévision est sud-ouest 4 à 5, état de la mer léger à modéré, hauteur significative d'environ 1 m. Votre route autour du cap est de 090 degrés, puis nord-est. L'atlas des courants indique qu'au cap le courant porte à l'ouest-sud-ouest à 3 nœuds en vive-eau, et s'inverse vers l'est-nord-est à 14 h 30. C'est la vive-eau.

Évaluation de la mer. À 13 h 00, le courant au cap porte à pleine force vers l'ouest-sud-ouest, directement contre le vent de sud-ouest. Attendez-vous à des mers courtes, cambrées et déferlantes au large du cap, bien pires que ne le suggère la prévision de 1 m. Le guide nautique signale des clapotis à 1 mille de la pointe en vive-eau.

Options.

1. Partir maintenant, ralentir et franchir la zone agitée avec prudence.
2. Attendre dans une baie abritée jusqu'vers 14 h 30, lorsque le courant s'inverse pour porter dans le sens du vent.
3. Emprunter le passage côtier décrit par le guide nautique, si c'est sûr pour votre tirant d'eau et les conditions.

Vous choisissez d'attendre que le courant s'inverse. À 14 h 45, avec le vent et la marée dans le même sens, la mer au large du cap s'est allongée et fait environ 1 m avec une période de 5 secondes.

Mer de l'arrière. Après avoir doublé le cap, vous passez au nord-est, la mer étant désormais par l'arrière. Une vague de 5 secondes a une vitesse d'environ 3 × 5 = 15 nœuds et une longueur d'environ 1,56 × 25 = 39 m. À votre vitesse de croisière de 24 nœuds, vous dépasseriez chaque vague et risqueriez de dévaler sa face avant. Vous sortez légèrement l'assiette et réduisez à environ 15 nœuds, en restant sur le dos d'une vague. Le guetteur surveille l'arrière pour repérer les crêtes déferlantes.

Arrivée. La navigation prend plus de temps, mais le bateau et l'équipage arrivent au sec, indemnes et avec suffisamment de carburant. C'est la mesure d'une bonne conduite par mer forte.

Erreurs courantes

• Se fier uniquement à la hauteur significative prévue et oublier que des vagues individuelles peuvent être presque deux fois plus hautes.
• Ignorer la marée. Une force 4 contre un courant de vive-eau à un cap peut être pire qu'une force 6 avec la marée dans le même sens.
• Conduire à la vitesse du bateau plutôt qu'à celle de la mer. Si le bateau quitte l'eau, ralentissez.
• Prendre une mer de face droit sur l'étrave au lieu de la prendre en biais.
• Dépasser la crête qui précède dans une mer de l'arrière, ce qui provoque une mise en travers.
• Des passagers assis sur les places avant à grande vitesse. C'est précisément ce que déconseille le bulletin de sécurité MAIB 3/2023.
• Ne pas surveiller l'équipage. Des personnes qui s'arc-boutent fortement, sont soulevées de leur siège ou ont l'air effrayées sont un signal pour ralentir.
• Laisser l'assiette et les trim tabs réglés pour l'eau calme lorsque la mer change.

Résumé

• La hauteur d'une vague va du creux à la crête, sa longueur d'une crête à la suivante, et sa période est le temps entre deux crêtes. Les vagues déferlent à une cambrure d'environ 1 sur 7.
• En eau profonde, longueur ≈ 1,56 × T au carré (m) et vitesse ≈ 3 × T (nœuds). Un bateau rapide dépasse souvent les vagues de vent.
• La hauteur des vagues dépend de la force du vent, du fetch, de la durée, de la houle, de la profondeur et de la marée. Attendez-vous à des vagues presque deux fois plus hautes que la hauteur significative.
• Un vent contraire à la marée raccourcit et cambre les vagues ; les clapotis sont au plus fort en vive-eau, au débit maximal du courant et avec un vent contraire à la marée. Prévoyez de passer à la renverse de courant ou de rester à l'écart.
• Mer de face : rentrez l'assiette, ralentissez, prenez les vagues à 20 à 40 degrés de l'étrave, et travaillez la manette sur chaque vague.
• Mer de travers : zigzaguez ; ne prenez jamais un brisant par le travers.
• Mer de l'arrière : sortez l'assiette, restez sur le dos de la vague qui précède, ne dépassez jamais sa crête ; cela évite la mise en travers.
• Les forces d'impact sont les plus fortes à l'avant. Placez les passagers à l'arrière, arc-boutez-vous genoux fléchis, faites-leur le briefing et ralentissez. Le bulletin MAIB SB 3/2023 montre le prix de l'erreur.

Vérifiez votre compréhension

1. Vous mesurez 6 secondes entre le passage de deux crêtes devant une bouée. Quelle est à peu près la longueur des vagues et à quelle vitesse se déplacent-elles ?

Réponse : Longueur ≈ 1,56 × 36 = environ 56 m. Vitesse ≈ 3 × 6 = environ 18 nœuds.

1. La prévision donne une hauteur significative de 1,5 m. Quelle est la plus grosse vague à prévoir sur quelques heures ?

Réponse : Presque le double de la hauteur significative, soit environ 3 m. La hauteur significative est la moyenne du tiers le plus haut des vagues, et les vagues individuelles peuvent être bien plus grandes.

1. Pourquoi un vent contraire à la marée rend-il la mer plus cambrée ?

Réponse : Les vagues se déplacent contre le courant, qui les ralentit. Elles se serrent : leur longueur diminue tandis que leur énergie reste la même ou augmente, si bien qu'elles deviennent plus hautes, plus cambrées et peuvent déferler.

1. Quand les clapotis sont-ils généralement les plus forts ?

Réponse : En vive-eau, au débit maximal du courant (environ trois heures après la renverse), et lorsque le vent est contraire à la marée.

1. Décrivez la technique de manette pour une mer de face courte et cambrée.

Réponse : Rentrez légèrement l'assiette, ralentissez, et prenez les vagues à 20 à 40 degrés de l'étrave. Sur chaque vague, remettez les gaz pour monter la face, relâchez juste avant la crête pour que l'étrave ne décolle pas, puis remettez les gaz lorsque le bateau passe par-dessus, pour lever l'étrave et retomber sur le dos de la vague.

1. Expliquez comment se produit une mise en travers dans une mer de l'arrière.

Réponse : Une vague venant de l'arrière soulève la poupe pendant que l'étrave plonge dans le dos de la vague qui précède ou dans le creux. L'étrave s'accroche à l'eau alors que la poupe, haute sur la crête, perd sa prise ; le bateau pivote latéralement et se retrouve par le travers, où il peut être couché ou submergé.

1. Comment devez-vous conduire dans une mer de l'arrière pour éviter une mise en travers ?

Réponse : Sortez légèrement l'assiette pour garder l'étrave haute, adaptez votre vitesse à celle des vagues, et restez sur le dos de la vague qui précède sans dépasser sa crête. Gardez de la puissance en réserve pour rester devant une vague déferlante à l'arrière, et maintenez un guetteur vers l'arrière.

1. Quelles étaient les deux principales questions de sécurité identifiées dans le bulletin de sécurité MAIB 3/2023 ?

Réponse : Les passagers assis à l'avant des semi-rigides courent un risque nettement plus élevé de fractures vertébrales, quelle que soit la vitesse, et les passagers assis peuvent avoir peu ou pas de compréhension du mouvement du bateau ni de la manière de réduire ses effets.

1. Donnez quatre moyens de réduire le risque de blessure vertébrale pour les passagers d'un semi-rigide rapide.

Réponse : Faire asseoir les passagers à l'arrière de la console et laisser les places avant vides à grande vitesse ; utiliser des sièges de cavalier ou amortisseurs, genoux fléchis et pieds calés ; faire le briefing des passagers sur le mouvement et leur demander s'ils ont des problèmes de dos ou sont enceintes ; ralentir dans les vagues et prévenir des grosses vagues ; et obéir immédiatement à tout signal de « ralentir ».

Pour aller plus loin

• MAIB Safety Bulletin 3/2023, blessure grave d'un passager sur un semi-rigide rapide
• MCA, Passenger Safety on Small Commercial High Speed Craft (code de bonne pratique), et MGN 436 (M+F) sur les vibrations de tout le corps
• RYA Advanced Powerboat Handbook (G108)
• RYA Powerboat Handbook (G13)
• RYA Weather Handbook (G1), Chris Tibbs
• R.M. Frampton et P.A. Uttridge, Meteorology for Seafarers (Brown, Son and Ferguson)
• Reeds Nautical Almanac (Adlard Coles), pour les raz de marée et les clapotis de courant