Ce site présente un travail d'architecture navale : l'utilisation de surfaces NURBS pour faire une première approche de conception d'un bateau (un monocoque) et de calcul de ses paramètres. A titre plus expérimental et ludique qu'autre chose, on tente de voir comment l'optimiser.
Il n'est pas nécessaire d'avoir un bagage mathématique, encore moins de connaître les principes théoriques sous-jacents aux surfaces NURBS, et encore moins la programmation informatique, pour tirer parti de ce site. Par contre, si vous ne vous êtes jamais penché sur l'architecture navale, si vous ignorez les bases du vocabulaire du marin en général et du voileux en particulier, vous risquez de ne rien comprendre à la finalité de la chose et à la méthode employée ici. En effet, ce site est fait par un marin pour des marins. Plus précisément encore, par un marin ingénieur, passionné par la technique de la voile autant que par sa pratique, et qui a développé les outils présentés ici dans le but de concevoir "son" bateau et de le construire. Ces outils étant ici mis à disposition de tous, pour paraphraser Platon, qui avait fait inscrire au fronton de son école de philosophie "Que nul n'entre ici s'il n'est géomètre", je serais tenté d'inscrire en haut de cette page "Que nul n'entre ici s'il n'a pas envie de concevoir son bateau".
J'imagine que le travail et les outils présentés peuvent faire sourire des professionnels de l'architecture navale qui disposent d'outils beaucoup plus performants, précis (et chers) pour ce type d'études. Et peut être cela fera t-il grincer quelques dents. Les choses doivent être claires : je ne cherche pas à leur faire concurrence. Bien au contraire, j'aimerais donner envie aux voileux qui consulteront ce site et en feront leur profit d'aller voir un architecte naval pour faire leur bateau, au lieu d'acheter un modèle de série à un constructeur. S'ils ont passé les heures nécessaires, en utilisant cet outil en ligne, à tester des solutions, à les évaluer, à les comparer, ils pourront établir un "cahier des charges" de leur bateau qui ne se limitera pas à dire "je veux trois cabines" ou encore "des wc séparés de la douche". Ils pourront dire à l'architecte : je me base sur une conception avec tels et tels paramètres (coque, grément, voilures, appendices, masses, ...), je sais que l'ordre de grandeur des performances que je peux en attendre est ..., et maintenant discutons ! Et il en reste des choses à discuter : programme, validation du projet, ergonomie, matériaux, technologies, échantillonnages, méthodes, chantiers, fournisseurs, normes, homologations, budget, délais, etc...
Le chapitre "Informatique" fait le point sur les outils logiciels qu'il vous faudra avoir sur votre ordinateur pour pouvoir utiliser le site. Si vous utilisez un navigateur internet civilisé et normalisé (Mozilla, Firefox, ...), avec un peu de chance vous n'aurez rien à installer. Si vous avez un navigateur qui date un peu, ou si vous faites parti de ceux qui utilisent sans se poser de questions les logiciels de Microsoft en général, et "Internet Explorer" en particulier, vous allez souffir un peu plus : il va vous falloir télécharger et installer une version récente de la "machine virtuelle java" chez l'éditeur, Sun. Rien de bien compliqué, mais il faut y passer.
Le chapitre "Splines et Nurbs" permet de faire comprendre intuitivement le principe des courbes B-splines, dans le plan puis dans l'espace, puis à initier aux surfaces B-splines, et enfin à introduire la définition et l'utilisation des NURBS, qui sont une extension des surfaces B-splines. Pour l'instant, on est dans l'abstrait, les courbes et surfaces que vous manipulez ne servent strictement à rien, si ce n'est à découvrir comment on les manipule. Pas besoin donc de connaître quoi que ce soit à la voile pour en faire son profit.
Le chapitre "Une coque" est destiné à montrer comment des courbes et des surfaces B-splines peuvent être utilisées pour définir les courbes et les formes d'une coque de bateau. On entre ici dans le monde de la voile. Si vous ignorez ce qu'est un livet, une étrave ou une courbe de brion, il va falloir acheter un ouvrage adéquat pour apprendre. Ce site n'est pas fait pour ça.
Le chapitre "Un bateau" va vous introduire à l'outil complet pour vous permettre de définir non seulement la coque, mais aussi le gréement de votre voilier, ainsi que de définir les masses et les centres de gravité. On apprendra aussi, dans ce chapitre, à utiliser l'ergonomie de l'outil logiciel en ligne, comment ouvrir un fichier, le modifier, faire des sauvegardes.
Vous pourrez définir un bateau (coque, masses, gréement), de déterminer quelles sont ses capacités à tenir correctement sur l'eau : ses performances hydrostatiques. Tout d'abord : Va t-il flotter ou couler à la première mise à l'eau ? Sera t-il bien "dans ses lignes", comment se comporte t-il à la gîte (stabilité), quelle est l'influence de la position des masses additionnelles (charge, équipage) ? Vous pourrez le faire en mode statique, c'est à dire en le laissant dans la position où vous l'avez défini, notamment pour l'enfoncement, ou bien en mode dynamique, c'est à dire en laissant le logiciel calculer sa position sur l'eau.
Le chapitre "Un voilier" va vous permettre, à partir d'une définition de bateau (coque, masses, gréement), de déterminer quelles sont les performances auxquelles vous pouvez vous attendre de la part de ce bateau. Il s'agit des performances hydrodynamiques : quel va être le comportement sous voiles de ce bateau ? Notons que ce logiciel n'a rien à voir avec un logiciel sophistiqué comme ceux qu'on utiliser pour évaluer les performances d'un bateau de compétition. L'évaluation des performances est faite à l'aide d'un modèle dit "paramétrique", développé par l'université de Delft en Hollande, à partir d'expérimentations sur des gammes de formes de coques, qui n'est valide que dans certaines limites : un bateau "exotique" ne sera pas calculé correctement, voire plantera le logiciel. Vous pouvez établir une "polaire" de votre bateau, ce qui vous permet d'avoir une idée de ses performances à diverses allures pour diverses forces de vent.
Si le calcul des performances hydrostatiques est quelque chose d'assez simple, qui donne des résultats avec une précision correcte, il n'en va pas de même des performances aérodynamiques et hydrodynamiques. C'est un domaine extrêmement complexe, et, répétons le bien, l'utilisation d'un outil logiciel simple et gratuit tel que celui ci n'a rien à voir avec celle d'outils de simulation sophistiquée, et notamment ce qu'on nomme les "codes CFD" (pour "Computational Fluid Dynamics"), qui calculent grâce à un maillage de l'espace, dans un mode dit "éléments finis", les conditions qui règnent en tout point dans les fluides (air et eau) dans lesquels se déplace le bateau. Vous avez une idée du budget nécessaire à l'étude d'un "Class America", et vous imaginez bien qu'on ne peut pas trouver la même chose gratuite, sur un site internet, qui tourne en "applet" sur votre PC ou votre Mac !
Le chapitre "Optimisation" est une approche (et rien de plus) de l'évaluation de l'influence de certains paramètres de construction (gréement, coque, masses) sur les performances du bateau. En bouclant automatiquement sur le modèle (hydrostatique, aérodynamique, hydrodynamique) et en faisant varier dans certaines limites ces paramètres, avec à chaque pas une évaluation des performances du bateau sous des conditions de navigation déterminées (gamme de force et azimuth de vent), on tente de trouver l'optimum des formes de coque et de gréement, de masse de lest, de surfaces d'appendices. Sachant que cette démarche dépend du mode de calcul paramétrique simplifié des performances, il est clair que les résultats dans l'absolu sont entâchés de la même imprécision. Mais il peut être intéressant de voir "quelle est la tendance si je modifie telle ou telle chose". Cette démarche d'optimisation étant supposée utile seulement à des utilisateurs déjà bien expérimentés sur le logiciel et les principes d'architecture navale, les interfaces sont beaucoup moins "ludiques" que pour les fonctions précédentes (utilisation de fichiers de commande).
Bien que l'accès direct aux derniers chapitres soit possible, il est recommandé de lire les chapitres dans l'ordre où ils sont présentés. Le logiciel est en effet un outil assez complexe à mettre en oeuvre et, s'il peut être amusant de tirer sur des points de contrôle n'importe comment pour concevoir des bateaux que n'aurait pas reniés Salvador Dali, cela ne présente pas de grand intérêt pratique. Bonne lecture, et bon design...
Jean-Pierre Desmoulins