l'Hydroptère jette l'ancre dans le Léman
BATEAU LABORATOIRE : L’Hydroptère.ch est en construction! La réalisation d’un nouveau bateau sur le Léman annoncée par Alain Thébault et son équipe depuis le campus de l’EPFL a été relayée par de nombreux médias. Une chance pour les chercheurs et les étudiants, qui pourront valider leurs développements en grandeur réelle.
Pour permettre à un voilier de voler, de nombreux principes et phénomènes physiques entrent en compte. Une recherche de pointe est nécessaire pour repousser les limites de la navigation à la voile et atteindre des vitesses toujours plus spectaculaires ou une polyvalence permettant de boucler le tour du monde dans des temps record. Cette philosophie, qui est au cœur de l’aventure Hydroptère, rapproche naturellement le Design Team et les chercheurs de l’EPFL. Si elle a déjà permis au trimaran de 60 pieds d’Alain Thébault de décrocher deux records mondiaux de vitesse, la mise en chantier du petit frère, l’Hydroptère.ch, doit permettre de tester les concepts et les choix architecturaux qui seront appliqués à la prochaine génération d’Hydroptère. Objectif à long terme: un Hydroptère maxi capable de battre les records océaniques.
Le partenariat EPFL-Hydroptère initié en 2006 grâce à l’intervention de la famille Lombard implique 5 laboratoires. La mise en chantier de l’Hydroptère.ch est une nouvelle réjouissante pour les équipes de l’EPFL, pour qui ce bateau représente un banc d’essai grandeur nature sur lequel les développements en cours pourront être validés. La taille du voilier et sa proximité permettront d’augmenter encore l’implication des chercheurs et des étudiants en leur offrant la chance de suivre l’ensemble du processus, implémentation et essais en condition réelle compris!
Cinq équipes EPFL impliquées dans le projet
L’EPFL couvre 4 domaines de recherche dont les résultats sont directement applicables aux principales problématiques rencontrées sur des voiliers de type hydroptère :
DYNAMIQUE DES FLUIDES
Une approche numérique des phénomènes d’écoulement complexes rencontrés aux vitesses atteintes par l’Hydroptère est nécessaire pour comprendre l’influence des différents designs. Une modélisation fiable et précise des surfaces libres, de la cavitation, des régimes instationnaires et de l’interaction entre fluide et structure sont autant de défis à relever pour permettre une optimisation multicritères des profils retenus. Les simulations de phénomènes aussi complexes nécessitent des validations expérimentales. Dans le cas des foils, éléments clés du design d’un hydroptère, des essais sont conduits sur des modèles réduits dans un tunnel de cavitation.
VISION PAR ORDINATEUR
Pour améliorer la performance des voiles et des foils, éléments-clés du bateau, il est important d’en savoir plus sur leur comportement à haute vitesse. De nouveaux instruments capables de calculer la déformation des premières et le degré d’immersion des deuxièmes ont été développés, ils permettent de définir la forme en trois dimensions et la position d’un objet sur la base d’une séquence d’images prises par une caméra unique. Testés avec succès cet hiver sur l’Hydroptère, ces outils seront également déployés sur l’Hydroptère.ch. Utilisés en temps réel, ils représentent une aide au réglage. Comme outils de développement, ils offrent de précieuses indications au Design Team pour mieux comprendre le comportement de la plateforme du bateau et d’intégrer ces paramètres dans les outils de simulations développés par ailleurs.
MATERIAUX
La pression exercée sur un foil peut être deux fois plus élevée que sur une aile d’avion de chasse. Sachant qu’il s’agit de rendre le voilier le plus léger possible, et que les contraintes hydrodynamiques imposent des profils très effilés, on mesure dès lors l’ampleur du défi que ses concepteurs doivent relever. Une recherche de pointe sur les procédés de fabrication et d’assemblage, de l’échelle microscopique à la structure globale du bateau, est donc indispensable. Les résultats obtenus permettent d’optimiser les procédés de fabrication pour des voiliers et ils sont directement implémentés pour la réalisation de l’Hydroptère.ch.
STRUCTURE
Dans le cas de l’Hydroptère comme dans celui d’autres domaines de pointe, la recherche de la puissance pure ne suffit pas. De nouvelles méthodes de simulation permettant de représenter le comportement dynamique combiné de la structure et des foils sont développées. Ces outils permettent de prévoir la stabilité de la structure en fonction des conditions de vent et de mer rencontrées. Combinés avec les simulations numériques et les mesures sur le voilier ils permettent de définir les limites de navigabilité du voilier ainsi que les améliorations à apporter aux structures. Testés sur l’Hydroptère et sur l’Hydroptère.ch, ils permettront d’optimiser les structures existantes et d’orienter les choix pour les nouvelles générations d’hydroptères.
LES LABORATOIRES IMPLIQUES:
• Laboratoire d’ingénierie numérique
• Laboratoire de machines hydrauliques
• Laboratoire de vision par ordinateur
• Laboratoire de technologie des composites et polymères
• Laboratoire de mécanique appliquée et d’analyse de fiabilité.