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Voilier “PRADA”

DOCUMENT DECOUVRANT QUELQUES ASPECTS DE LA CONCEPTION DES VOILIERS “CLASS AMERICA” ENGAGES DANS LE DEFI DE L’AMERICA’S CUP, PRINCIPALEMENT “PRADA” DU DEFI ITALIEN AVEC DAVID EGAN ET DOUG PETERSON QUI ONT UTILISE Pro/ENGINEER POUR CONCEVOIR LE BATEAU VICTORIEUX DE LA CUP DES CHALLENGERS LORS DU DERNIER DEFI DU SIECLE A AUCKLAND, NEW ZEALAND.

 

DOCUMENT SENSIBLE, ET A LA LIMITE DE LA CONFIDENTIALITE.

Réservé à un public d’avertis,…passionnés de voile et de conception.

Vous excuserez le français peu orthodoxe, résultat de ma traduction, hélas pas très académique.

 

Dans ce document je ne ferai aucune allusion aux résultats ni de commentaires sur leurs interprétations. C’est juste un petit survol de conception, dévoilé, sur le voilier “PRADA” du défi italien. Evidemment que pour le prochain défi 2003, les équipes engagées, et principalement les Design Team, sont déjà au travail, et rien ne doit filtrer ni transpirer. C’est le milieu le plus fermé qui soit dans cette étape de préparation.

 

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La conception d’un voilier moderne de type “Class America” s’appuie sur l’utilisation de simulations numériques de l’écoulement des fluides afin d’obtenir des prestations compétitives. Le calcul des écoulements hydrodynamiques et aérodynamiques autour de la coque du voilier est, de toute manière, extrêmement exigeant; il requiert la technologie informatique et les techniques numériques les plus avant-gardistes. Une certain nombre de problèmes, critiques à la conception de voiliers pour l’America’s Cup, sont discutés, et diverses approches liées à la simulation numérique avancée sont décrites sur les écoulements le long de la coque. Plusieurs hypothèses peuvent survenir à ce stade. C’est le propre de la préconception des études élaborées par les divers défis engagés.

“PRADA” a gagné la coupe Luis Vuitton, sélection des challengers

 

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Quand l’équipe de Prada a finalement défait AmericanOne (5-4) à Auckland, c’était l’aboutissement et le point culminant de trois ans de travail dur. La victoire s’était déjà jouée en conception avec des outils très pointus. Les designers ont poussés aux extrêmes limites les outils de conception 3D, en particulier lors du développement de la coque ainsi que la quille et de ses attributs. Les visions numériques ont permis des éliminations rapides d’hypothèses erronées.

 

Dave Egan, l’un des trois concepteurs du voilier était déjà un spécialiste des modèles de simulation informatique dans l’écoulement des fluides en aéronautique.

 

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Pour la conception structurale de la coque du voilier, Dave a choisi Pro/ENGINEER ®, et utilisé Pro/MECHANICA ® pour les études dynamiques d’écoulements des fluides. Malgré l’utilisation poussée du modeleur comportemental de Pro/ENGINEER ®, l’équipe du Design Team a aussi utilisé Pro/TOOLKIT ® pour les développements surfaciques. Le plus gros problème à été de fixer un choix arbitraire, ou presque, sur le type de comportement du plan d’eau du lieu où le Class America devait évoluer. Ce sont des paramètres de base définis qui servent de références pour tous les tests de pénétration. Ces données ont pu être introduites en amont du logiciel, afin que toutes les sollicitations  implémentent ces paramètres.

 

Pro/MECHANICA, Pro/ENGENEER et Pro/TOOLKIT sont des logiciels de marques déposées par Parametric Technology Corporation

 

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Avec le modeleur comportemental, lorsque le Design Team introduit un nouveau type de mer ou de vagues, le modeleur calcule en amont de la conception le profil idéal. Il reste qu’à fixer quelques paramètres (que la jauge laisse varier dans une certaine limite) pour évaluer des dizaines et des dizaines d’hypothèses. Le rythme, au départ des premières évaluations, était de 30 à 40 changements de conception par jour avec un Team de 3 personnes rodées à l’exercice de modélisation. La ligne de flottaison évolutive, en fonction des écoulements des vagues, est calculée au 1/10 de millimètre près.

 

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Les concepteurs de Prada ont laissé produire des solutions, optimales par des rendus visuels, rendant les essais en bain de carène moins nécessaires pour cette première approche. Les choix sont fait rapidement les études sans un aboutissement prévu sur des performances résultantes sont écartées car l’impact du temps est un élément incontournable dans le projet de participation à l’America’s Cup. En effet, les défis concurrents profitent des techniques similaires et ne se privent pas de faire de l’intox.

 

Longtemps connue comme course de technologie, l’America’s Cup stimule le développement des outils de conception.

 

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Dans le passé, les ingénieurs et les concepteurs examinaient quatre fois moins de carène de leur bateau dans des tunnels de vents pour affiner leur conception. Car très souvent, les résultats, n’étaient pas disponibles pour des semaines. Aujourd’hui, pour examiner 10 à 20 conceptions, il faut une semaine, et en un jour 30 à 40 changements sont exécutés. Le vrai défi du Design Team est de réduire au maximum la trace du sillage en optimisant les surfaces d’attaques.

 

Dave Eggan au travail sur sa station Octane de SGI ® , 3 ans d’efforts, des centaines de conceptions, des dizaines de maquettes développées et 3 bateaux construits.

 

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D.E.: Au départ, il est important de décider avec quel concept vous allez courir. Vous regardez l’éventail des possibilités, prenez une décision et puis vous passez votre temps à optimiser la conception. La difficulté avec la conception d’un bateau, est que vous créez des problèmes supplémentaires avec l’eau. Si vous construisez un avion ou une voiture, l’écoulement est régulier autour de la carrosserie. Tandis qu’avec un bateau il change de vitesse en fonction de la quantité de vagues, leurs écarts, leurs amplitudes, ceci en plus des calculs de frottement.

Les changements de dernière minute peuvent influencer sur le triomphe ou le désastre. Par exemple, la longueur croissante de la ligne de flottaison, augmente la vitesse mais réduit la manoeuvrabilité. Comme une quille lourde est essentielle à la réduction de turbulences, elle est elle-même source de ralentissements. En outre, les caractéristiques très complexes de la jauge permettent aux Design Team de jouer en résumé sur le rapport  entre la longueur le la ligne de flottaison et la surface carrée de la voilure au près. Autant de paramètres que d’hypothèses à réaliser virtuellement afin de procéder à des choix stratégiques avec le skipper.

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Globalement, ont été recherchés: La longueur maximale, la finesse (au sens aéronautique), un poids de coque minimal et un lest maximal. Le tout pour des performances optimales de cap et en vitesse au près pour se maintenir au portant. La contrepartie est une faiblesse dans les manœuvres rapprochées à cause d’évolutions plus lentes et un bateau encombrant. En dehors de ce concept général, des études portent sur le profil du voile de lest, sa mobilité, sa structure et ses déformations sous contraintes.  Hélas, actuellement, il n’existe pas de logiciel faisant une synthèse de ces paramètres.

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Pour le défi suisse et son voilier novateur, le Fast 2000 tient à la fois des avions de Burt Rutan, du Pou du ciel et du bœuf de Suffren. Cela n’a rien de péjoratif. Ce sont des succès inattendus. Cette coque ne marcherait pas avec une quille conventionnelle au milieu. Avec une quille à chaque bout de la ligne de flottaison, on peut échafauder une théorie: diminuer le maître couple avec un lest long équipé de grandes ailettes d’une façon plus favorable. Il y a un risque, car tout ce qui touche au tangage est difficile à évaluer.

 

Sur le Fast 2000, on balaie le problème en amortissant le tangage par les plans de dérive. La principale difficulté réside dans le contrôle des varaiations d’incidence sur la quille et la voilure Pour aller vite, il ne peut pas aller droit. Cela peut aboutir au paradoxe qu’il marche dans le clapot parce qu’il gîte. Fast 2000 à été plus rapide que ne laissaient prévoir les évaluations classiques, Peter Oossanen avait déjà apporté sa technologie des winglets lors de la coupe de 1983. Les contributions aéronautiques sont toujours intéressantes.

Concernant les français et leur 6ème Sens, un module de visualisation en 3D est disponible avec la Technologie CAO de Dassault Systèmes. Visualisez le projet Dauphins sur le site: www.ribadeau.com (un architecte naval français, écarté du défi F.)

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GR: Le projet Dauphins veut exprimer la curiosité, la vitesse, l’agilité et l’entente de ces bandes de dauphins. J’ai eu de la chance d’être équipier ou collaborateur de plusieurs vainqueurs de l’America’s Cup, ce sont des gens très accessibles, compétents et organisés. En France, ce n’est pas simple. Les derniers défis français ont été montés par des régatiers de haut niveau formés sur des monotypes. Ils ne sont pas habitués au choix d’un architecte naval. Ils ne  comprennent pas leurs techniques. Le hasard des relations et des intrigues remplace la méthode. Quand ils découvrent le potentiel du bateau, il est trop tard. Ma tentative de collaboration avec YakaDesign confirme qu’il s’agit d’une chasse gardée. Le Design Team affirme avoir évalué cent carènes pour élaborer l’arme absolue. Mais il n’a pas voulu être confronté à une seule carène venue d’ailleurs. On peut rater une cible avec cent cartouches. Avec une seule, il faut bien ajuster son tir. C’est l’éternel problème des petit budjet.

 

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Dave Egan (quatrième depuis la gauche) et quelques membres de conception, derrière la quille à ailes du Class America Prada sur le dock à Auckland. La conception des ailettes a été très difficile, car selon la jauge, elles ne peuvent pas être amovibles, (pivotantes) ce qui implique un choix arbitraire à la conception. A voir, les études de l’EPFL des laboratoires de la  mécanique des fluides LMF, des machines hydrauliques LMH et des techniques des composites et polymères LTC.


Date de création : 18/11/2005 : 08:40
Dernière modification : 22/06/2006 : 09:54
Catégorie : Divers
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