Maintien de l'altitude – Gurit

Décollage… coche. Vol intermittent… coche. Vol régulier au-dessus des vagues et des océans… les charges sont presque hors de l'échelle. Pourtant, avec l'aide d'une brillante ingénierie composite, cela se produit

Depuis les premières images époustouflantes du Charal de Jérémie Beyou en vol, il y a maintenant de nombreuses preuves que cette impressionnante exposition n'était pas une pièce de fête unique. Pour de nombreux membres de la flotte Imoca 60, voler au large avec un 60 pieds de sept tonnes voyageant à bien plus de 20 nœuds dans les vagues en équilibre sur un foil géant sous le vent et un aileron contre les intempéries est désormais la nouvelle norme. Petite surprise donc, que les experts composites

Gurit a déjà passé plus de 6,000 60 heures sur les différents projets d'Imoca 60 auxquels ils participent depuis le dernier Vendée Globe. L'ingénierie d'une structure capable de faire face à des performances aussi extrêmes a rarement été aussi importante. Gurit Composite Engineering travaille en étroite collaboration avec les Imoca 20 depuis plus de 12 ans. Depuis le célèbre Kingfisher d'Ellen MacArthur, conçu en collaboration avec Humphreys Yacht Design et Owen/Clarke, la société a accumulé une expérience considérable dans ce domaine qui a contribué à sept des huit nouveaux bateaux de la flotte Vendée Globe de cette année utilisant des matériaux Gurit, tout en XNUMX campagnes ont engagé des ingénieurs Gurit pour certains aspects de leur ingénierie. Parmi les nouveaux bateaux de la flotte, Charal, Hugo Boss ainsi que  DMG Mori portent la signature de Gurit Structural Engineering en collaboration avec VPLP yacht design.

Le temps consacré aux projets individuels a également augmenté.

« Par rapport au cycle précédent, le temps que nous avons consacré à cette itération de projets vendéens a augmenté d'au moins 50 % », explique l'ingénieur principal de Gurit, Paolo Manganelli. « Alors que les équipes se concentrent davantage sur la recherche d'un avantage de performance, nous passons plus de temps dans les étapes initiales du projet où nous travaillons sur différents concepts et options de conception pour permettre ces gains de performances. »

Au cours des 20 dernières années, les vitesses moyennes dans le monde ont augmenté d'environ 30 %, les vitesses maximales augmentant d'environ 50 %, tandis que les structures sont devenues plus légères. Et alors que la recherche de la performance se poursuit, la culture actuelle est capable d'effectuer un exercice d'équilibre pas comme les autres, défiant les lois de la physique et défiant la pensée conventionnelle sur ce que c'est que de naviguer sur un bateau de course.

Les exemples similaires ailleurs sont rares, à l'exception de l'America's Cup qui a mené la charge au foiling et a connu d'énormes sauts de performances en peu de temps. Alors, à quel point la Coupe a-t-elle influencé ou informé le nouveau look Imoca des années 60 ?

« La Cup a certainement aidé à développer des outils et des processus de conception pour prédire le comportement du bateau et donc la simulation des charges », déclare Manganelli. « Cela a été une grande contribution. Par ailleurs, la capacité à prédire l'assiette de vol des bateaux a également été améliorée grâce au travail réalisé en Cup.

«Mais s'il existe des similitudes et des liens entre les deux zones, les bateaux de la Coupe retournent à quai tous les jours et ont des bateaux de chasse à proximité. Un Imoca 60 peut ne pas être de retour avant un mois ou plus, nous sommes donc confrontés à un ensemble de défis très différents en ce qui concerne la manière dont ces bateaux fonctionnent dans leur environnement normal.

Pour les Imoca 60, sortir le bateau de l'eau est une chose, mais les effets d'entraînement sur la conception, l'ingénierie et la construction ont connu des changements importants ailleurs qui ont nécessité une coopération beaucoup plus étroite entre les concepteurs, les constructeurs et les fournisseurs de matériaux que jamais auparavant.

« L'introduction des foils a modifié les conditions de charge car le foil sous le vent travaille avec l'aileron de la quille pendulaire pour soulever le bateau à grande vitesse », explique Manganelli. « Donc, non seulement nous devons nous occuper de la structure de support du foil lui-même, mais nous devons maintenant considérer les charges supplémentaires qui sont mises dans la structure du bateau.

« La structure autour du foil est assez complexe et certaines des charges de conception sont du même ordre de grandeur que celles que nous avons dans la quille. Donc, en effet, nous avons ajouté un moment de redressement supplémentaire produisant un appendice qui met un grand moment supplémentaire dans le bateau. Le résultat est que vous avez un deuxième élément structurel majeur à traiter à une échelle similaire à celle de la quille et pourtant nous ne doublons pas vraiment le poids de la structure de support de quille dans ces bateaux. Au lieu de cela, nous intégrons la structure de support du foil dans la structure de support de la quille afin que certains des éléments servent un double objectif afin d'éviter d'ajouter plus de masse aux bateaux.

« La structure ailleurs dans le bateau a également évolué car nous avons plusieurs défis supplémentaires à relever. Par exemple, dans le cas où les foils heurtent quelque chose, nous devons nous assurer que le bateau n'est pas déchiré en morceaux. Les Hugo Boss collision lors de la Transat Jacques Vabre de l'année dernière est un bon exemple où le bateau a subi de graves dommages mais a regagné la rive.

«Pour y parvenir, nous utilisons l'expérience que nous avons acquise grâce à un certain nombre de conceptions de structures de support de foils pour des projets impliquant des Maxis, des Imoca 60, des bateaux Volvo Ocean Race et autres. C'est donc un défi de conception complexe, mais ce n'est pas inhabituel.'

Mais ce n'est pas la fin du problème. Tout comme la modification de la puissance délivrée dans une voiture affectera divers autres domaines tels que la boîte de vitesses, les freins, le châssis, etc., la modification des chemins de charge et des conditions de chargement affectera presque tous les composants à bord du bateau.

« Avec cette dernière génération, la combinaison de ballasts, de quille inclinable et de réglage de l'inclinaison sur les foils, il y a tellement de choses à peaufiner, à apprendre et à ajuster et tant de paramètres ; c'est une évolution constante et rapide. Si vous considérez la progression des performances de Charal depuis sa mise à l'eau jusqu'à aujourd'hui, l'amélioration est assez extraordinaire comme pour les autres membres de la flotte. Il y avait déjà une certaine différence entre les performances attendues du bateau au stade de la conception, et ce qu'il a réellement livré lorsqu'il est parti naviguer. Et puis il y a eu un autre pas en avant entre ce qu'elle faisait il y a un an et demi et ce dont elle est capable maintenant. L'essentiel est que le rythme du changement a été incroyablement rapide et la courbe d'apprentissage abrupte. Le défi pour nous est donc de garder une longueur d'avance sur cette courbe. Travailler en étroite collaboration avec les équipes est ce qui rend cela possible.

« À mesure que les performances augmentent, le claquement est un autre domaine critique et tandis que Corecell est devenu le matériau de choix pour le noyau sous la coque, nous avons pu optimiser davantage son utilisation grâce à une meilleure compréhension de son comportement dynamique. Au cours des dernières années, nous avons acquis des informations extrêmement précieuses sur les propriétés de Corecell à des taux de déformation élevés grâce à des tests approfondis effectués par notre bureau néo-zélandais en collaboration avec l'Université d'Auckland. Une partie de ces connaissances s'est retrouvée dans nos conceptions. Une collaboration étroite avec les équipes est essentielle pour améliorer encore notre compréhension des nouvelles configurations de chargement auxquelles ces bateaux sont exposés. '

En traitant avec bon nombre des plus grands acteurs mondiaux, y compris des sociétés comme CDK Technologies et Carrington Boats, qui ont produit bon nombre des machines offshore les plus extrêmes, ainsi que des entreprises plus jeunes telles que Black Pepper Yachts, qui a construit L'Occitane en un look radical d'Armel Tripon Provence, Yannick Le Morvan, responsable technico-commercial de Gurit, le constate de visu.

«La collaboration est la clé pour faire avancer ces projets», dit-il. « Le détail avec lequel les conceptions modernes sont construites signifie que l'ensemble de l'exercice est une collaboration plutôt que la relation précédente où les partenaires peuvent avoir simplement fourni des matériaux et/ou des données. Un bon exemple de la façon dont cela fonctionne dans la pratique est la construction d'un stratifié et la manière précise dont les fibres sont posées.

«Pour une zone donnée, nous incorporons désormais plus de couches plus fines et disposées plus précisément pour obtenir les meilleures propriétés structurelles. Où dans le passé nous avons peut-être utilisé un 300g/m² fibre à 0° et disons 90°, maintenant une grande partie du stratifié est constituée de plis de 150 grammes posés dans plusieurs directions. Cela signifie que le processus de superposition doit être plus précis, ce qui à son tour prend plus de temps et, dans certains cas, nécessite une approche légèrement différente. Le processus de dégonflage est également plus complexe car vous devez extraire l'air entre chaque pli.

« La nature plus raffinée des stratifiés a également une incidence sur les cycles de durcissement qui sont souvent plus complexes et où vous devez mieux comprendre la science des matériaux pour créer la meilleure structure.

« Avec ces facteurs et d'autres à l'esprit, c'était formidable de travailler avec les technologies CDK, car c'est ce type de partenariat qui aide à faire avancer ces projets. »

Toutes les équipes du cycle actuel du Vendée Globe n'ont pas eu le luxe de démarrer leurs projets à partir d'une toile vierge. Pour des équipes comme celle d'Isabelle Joschke MACSF et celui de Boris Herrmann Explorateur de la mer (tous deux bénéficiant de la collaboration entre Gurit Structural Engineering et VPLP), la mise à niveau d'une conception de génération précédente pour accepter la pensée moderne du foil a nécessité une approche subtilement différente par endroits. Ces bateaux n'ont pas été conçus à l'origine avec le niveau actuel de foiling à l'esprit, ce qui rend plus difficile l'inclusion d'une structure suffisante pour accueillir les nouvelles charges des foils sans augmenter le poids total.

« Dans ces cas, en plus de fournir une structure de support suffisante pour les foils, vous devez également vous assurer que vous n'allez pas casser la structure existante ailleurs dans le bateau », explique Manganelli. « Vous devez contourner une disposition qui n'avait pas été vraiment optimisée pour cette taille et cette position de feuille en premier lieu et vous devez également prendre en compte les charges croissantes qui sont transférées ailleurs. De plus, au fur et à mesure que les bateaux vont plus vite, ils claqueront plus fort et tant de bateaux de la génération précédente ont fini par renforcer leurs coques en raison de l'installation de nouveaux foils.

Cliquez ici pour plus d'informations sur Gurit »

Cet article a été initialement publié dans Seahorse Magazine et est aimablement reproduit avec leur permission. Pour consulter leurs archives d'articles gratuits, veuillez visiter https://seahorsemagazine.com/archive/2020-archives

Pour vous abonner à Seahorse à un tarif réduit, veuillez cliquer ici : http://bit.ly/SHMIN20