Redonner vie à des modèles oubliés est une tâche techniquement et financièrement accessible au commun des amateurs grâce à des logiciels spécialisés. C’est ce que nous avons fait en prenant l’exemple du «Notus», un canoë à voile américain de 1887.

À l’exception de la demi-coque ou du modèle, le meilleur mode de définition des formes d’un bateau demeure le plan, qui permet de représenter le volume en trois vues, de profil, de dessus et de face. Les plans de formes abondent dans nombre d’ouvrages ou de revues, mais également sur Internet. C’est là que nous avons puisé la matière nécessaire à notre exemple. L’architecte et constructeur américain William P. Stephens (1854-1946) fut, après John Mac Gregor (CM 202), une référence en la matière. Désormais consultable en ligne, son ouvrage Canoe and Boatbuilding for Amateurs contient pas moins de vingt-sept plans de formes et tableaux de cotes, dont ceux de Notus, dessiné en 1887 par R. W. Gibson et construit la même année par Charles Piepenbrink à Albany dans l’État de New York. Destiné à la régate et à la randonnée, Notus est conforme aux canons de l’époque, avec une longueur de coque de 4,88 m pour un bau de 0,76 m. Ses lignes sont d’une grande élégance, avec des entrées d’eau pincées et une étrave haute facilitant le passage dans la vague. Le franc-bord milieu est suffisamment bas pour ne pas entraver la marche à la pagaie double. Un bouchain assez marqué à la flottaison et une sole plane d’une vingtaine de centimètres de large améliorent la stabilité.

Si le plan de formes publié sur Internet est pratiquement illisible, le tableau de cotes qui l’accompagne est relativement précis et permet de reconstituer manuellement un tracé. Pour ce faire, il est préférable d’utiliser des outils de mesure gradués en système impérial afin d’éviter les erreurs et approximations liées à la conversion en métrique. Une échelle suffisamment confortable, au 1/10 voire moins, est nécessaire pour balancer les lignes et obtenir un résultat exploitable… ce qui représente un travail de plusieurs jours, notamment si l’on souhaite obtenir des valeurs hydrostatiques correctes avant de passer au tracé en vraie grandeur. Pour être franc, si vos ambitions se limitent à l’étude de la carène ou à la réalisation d’une maquette, l’opération n’est pas d’une grande pertinence… d’autant qu’une solution alternative et bien plus rapide peut être mise en oeuvre.

LE CONTRÔLE DES FORMES EST PERMANENT

Il existe aujourd’hui des logiciels spécialisés dans le tracé des carènes et le modelage tridimensionnel, qui sont à la fois pratiques, confortables à utiliser et très polyvalents. Sauf si l’on souhaite s’intéresser à l’imagerie Âde synthèse avancée et à l’animation, un microprocesseur et une carte graphique de modèle courant suffisent à la tâche. Certains programmes ont par ailleurs le bon goût d’être gratuits – comme Freeship, qui réunit les outils essentiels d’un programme de tracé de carène –, ou d’un tarif abordable – comme Rhino, un modeleur trois dimensions (3D) général.

Par défaut, les écrans de travail sont divisés en quatre fenêtres, toutes paramétrables, qui correspondent aux classiques vues en plan, profil et sections, la dernière offrant une vue en perspective qui présente une vision plus intuitive du volume créé. À la différence du tracé manuel qui s’effectue dans des plans orthogonaux, le modelage numérique se fait directement en trois dimensions et en vraie grandeur, sans aucune notion d’échelle et dans les unités de mesure du modèle. Les lignes d’eau, sections et longitudinales qui servent de base au tracé conventionnel ne sont ici que des
courbes dérivées calculées à partir de la définition de surface. Il en va de même pour les valeurs hydrostatiques, disponibles en une fraction de seconde à n’importe quelle étape de développement
du modèle. L’affichage se fait en temps réel et le contrôle visuel du résultat d’un changement de forme est permanent.

Ce tableau de cotes au 1/8 de pouce contient l’essentiel des données nécessaires au tracé de Notus.

Selon le document original disponible, plan de formes ou tableau de cotes, la méthode pour modéliser n’est pas la même. Le premier pourra être scanné ou photographié puis affiché en fond d’écran afin de servir de référence pour décalquer les courbes principales du modèle. Mais ce système pose de très nombreux problèmes de précision géométrique – distorsion des objectifs photo, taille et échelle du scan, etc. – et ne donnera que des résultats très approximatifs. Le tableau de cotes – qui, s’il n’est pas joint au plan de formes, peut en être déduit par mesure directe et conversion d’échelle – est infiniment plus fiable. À condition toutefois d’en bien comprendre le système de référence et les unités de mesure, qui varient grandement d’un auteur et d’une culture à l’autre. Ainsi, il vous faudra certainement réorganiser les données du document d’origine pour les adapter au référentiel usuel dans la 3D où les cotes sont généralement réparties dans l’espace en longueur (X), largeur (Y) et hauteur (Z). Si le zéro d’origine se situe plutôt au niveau de la flottaison, à la perpendiculaire et dans l’axe du bateau, ces paramètres peuvent être néanmoins modifiés au cas par cas afin de s’adapter aux informations dont vous disposez ou à vos habitudes de travail.

Le nuage de points obtenu à partir du tableau de cotes doit impérativement être réorganisé en fonction du référentiel “XYZ” du logiciel 3 D utilisé.

PLOMBS ET LATTES DEVIENNENT VERTEX ET COURBES

Une lecture attentive de notre tableau permet de distinguer son organisation en lignes d’eau, avec des unités exprimées en pouces et 1/8 (soit une précision de plus ou moins 3 mm), comme il était d’usage à l’époque pour les plans de petites unités. Les couples sont espacés d’un pied, de l’étrave (couple 0) au tableau (couple 16). Les modeleurs numériques n’employant que des valeurs
décimales, un premier travail consiste à convertir les données du tableau en pieds décimaux à l’aide d’une calculette ou, mieux, d’une feuille de calcul gratuitement disponible sur Internet. Et, si vous préférez travailler en métrique, le programme de tracé de carène s’en charge en une fraction de second e! Les repères sont ensuite regroupés par couples (de 0 à 16), chacun étant défini par un certain nombre de points – dont les coordonnées sont classées sur trois colonnes, X, Y et Z –, de la quille au livet. Les coordonnées des six points de chaque couple obtenus dans notre nouveau tableau sont saisies dans un fichier texte brut, une ligne vide servant à séparer les couples. Après lecture, le programme affiche automatiquement le nuage de points dans les unités et dans l’espace tridimensionnel de travail sur lequel Freeship tracera une ébauche dont vous aurez fixé les dimensions principales, longueur, bau et franc-bord.

Le nuage de points de repère (à gauche) sous forme de croix rouges reliées par des courbes. Pour contrôler avec précision la géométrie de la surface du bordé (à droite), on détermine un réseau de points de contrôle (ou vertex) plus ou moins dense.

Pour pouvoir la modifier et l’adapter au plus près du nuage, il convient à ce stade de préciser la densité de son réseau de contrôle. En effet, à la différence du tracé manuel à la latte où l’architecte place le plomb directement sur la courbe, les plombs virtuels, appelés vertex, sont, à l’exception des extrémités, tous situés à l’extérieur de la courbe. Pour faciliter le modelage, ils sont organisés en réseau de lignes et de colonnes, chaque vertex influençant la géométrie locale de la surface. Leur nombre est laissé à l’appréciation de l’opérateur, mais une bonne pratique, héritée du tracé manuel, consiste à n’employer qu’un minimum de vertex et à utiliser des courbes (lattes) les plus tendues possible.

Sachant que notre tableau de cotes est organisé en lignes d’eau espacées de deux pouces et en sections distantes d’un pied, il suffit d’activer la fonction de tracé des intersections et de saisir le nombre et l’espacement des lignes d’eau et des sections aux cotes correspondantes. Elles se superposent alors exactement aux repères du tableau de cotes. Le référentiel en impérial n’ayant plus d’utilité pratique, un clic permet de passer définitivement au système métrique. D’emblée, on constate que quelques cotes, en particulier celles situées en haut et à l’avant semblent erronées, la courbe du livet ne pouvant manifestement pas les suivre sans présenter une importante déformation. Il en va de même, mais à un degré moindre, au niveau de la flottaison, où le bordé présente de méchantes bosses, reflets des inévitables imprécisions d’un tableau de cotes manuel. Compte tenu de la résolution et de la surface limitées des écrans, le seul contrôle visuel des courbes est malaisé, mais de nombreux outils de lissage, marqueurs de courbures, zébrures et autres courbures gaussiennes vont aider à parfaire la surface, sans s’éloigner des cotes d’origine de plus de quelques millimètres.

De nombreux outils de lissage – marqueurs de courbures (à gauche) affichage de zébrures et inflexions moyennes de la courbure – aident à corriger le moindre défaut de surface jusqu’à ce que celle-ci soit régulière et suive au plus près les repères originaux.

Freeship peut ensuite calculer aisément les valeurs hydrostatiques de Notus. On découvre ainsi que son déplacement est de 150 kg avec un coefficient prismatique de 0,578. Le centre de carène longitudinal se trouve à 2,61 m du zéro, une donnée utile pour placer correctement le siège du barreur. En saisissant le poids de l’échantillonnage, le programme peut d’ailleurs calculer automatiquement la masse totale du bordé. Pratique pour évaluer les besoins en résine, colle ou peinture dans le cas d’une construction, qu’il s’agisse d’une maquette ou d’un bateau réel.

DES SURFACES POUVANT SERVIR À CONCEVOIR UN OUTILLAGE

Avec les mêmes outils, Freeship permet de poursuivre le travail plus avant en s’intéressant au pont, aux superstructures et aux cloisons. Cependant, un modeleur 3D sera d’un usage plus aisé pour “compléter” le modèle, voire passer à sa construction avec des moules ou des gabarits. Nous avons donc importé la surface de carène sur le modeleur 3D Rhino dans le but de l’utiliser comme base de la version moderne d’un Notus en composite. Les courbes de livet, bouge et tonture servent alors de support pour générer la surface du pont. Puis le trou d’homme est obtenu par perçage à l’aide de sa courbe périmétrique, laquelle sert ensuite à l’extrusion du profil de l’hiloire. La géométrie du bordé est désormais complète, avec tous les arrondis et congés exigés par une construction composite, qui interdit, par principe, tout angle vif.

Siège du barreur, plan de voilure et dérive peuvent être positionnés conformément aux différents centres calculés automatiquement par le programme. Au lieu des 10 m2 d’origine, nous avons prudemment limité le moteur vélique à une seule voile entièrement lattée d’un peu moins de 4 m2, largement suffisante pour propulser une carène fine et légère. Les appendices sont modélisés et positionnés de la même façon. À noter que les différentes surfaces pourront servir de base pour concevoir les éventuels outillages correspondants, ici les pièces mères des moules de coque et pont, ou autres gabarits de chantier.