Méthodes de construction de dériveurs légers








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date de publication20.10.2016
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Méthodes de construction de dériveurs légers

1.Mise en garde


Ce texte constitue une synthèse sur les différentes façons de construire des dériveurs de manière à la fois moderne et adaptées à une fabrication amateur. C’est une compilation en français - de diverses informations – effectuées par un amateur. Aussi certaines affirmations peuvent être erronées et ne sauraient engager la responsabilité de l’auteur.

2.Introduction


La construction de bateaux modernes n’est pas exclusivement réservée à des chantiers professionnels et il demeure possible de construire son propre dériveur en utilisant des techniques de pointe à la maison. Ceci est particulièrement vrai pour les classes à développement venues des pays anglo-saxons.

De manière concrète, il y a plusieurs techniques possibles qui s’adapteront plus ou moins facilement au type de bateau cible. Il en existe deux qui s’adaptent à de nombreuses circonstances (sandwich composite et contreplaqué) tandis que deux autres sont plus spécialement réservées à de petits bateaux (type International Moth) et se prêtent moins bien à des bateaux plus gros (contreplaqué contraint et composite automoulé). Le nom de ces deux méthodes est un néologisme de l’auteur qui vaut ce qu’il vaut…

Dans la suite de ce document, nous allons passer en revue ces types de construction.

3.Sandwich composite


Cette méthode est sans doute la plus courante actuellement. Elle permet une construction à la fois légère, solide et permet de faire toutes sortes de formes. Elle est basée sur la mise en œuvre d’un sandwich composé de deux peaux composites entourant un cœur en mousse rigide (qui peut-être remplacée par du bois mais c’est plus lourd). Le tissu peut être du carbone, du verre, de kevlar ou un mélange. Il est imprégné d’une résine polyester ou époxy. Le cœur du sandwich peut être n’importe une mousse à cellule fermée (Airex, PVC…). Si le choix n’est pas clair, il doit être fait en considérant le prix, certes, mais aussi la facilité de mise en œuvre, la compatibilité avec la résine choisie et une bonne résistance au cisaillement. La solidité et la rigidité de l’ensemble viennent du (non-)travail des deux peaux en composite séparées par la mousse. Le choix des tissus va dépendre des tarifs et des besoins en terme de solidité quant à la résine, elle dépend du prix mais aussi des conditions de mise en œuvre (température dans l’atelier, usage du vide...). Une construction en composite monolithique demanderait pour un même niveau de rigidité bien plus de tissus et de résine et donc plus de poids.

Cette méthode de construction – qui paradoxalement – semble extrêmement moderne est sans doute celle qui est la plus facile à mettre en œuvre pour un néophyte mais peut aussi être compliquée à loisir (sous vide, infusion) pour obtenir des constructions plus légères. Elle requiert des moules ou tout au moins une forme sur laquelle la forme de la coque peut-être réalisée. L’idéal est d’avoir un moule femelle. L’inconvénient est que pour créer le moule, cela nécessite ou des outils très perfectionnés ou une coque préexistante. L’avantage est que moulant directement la peau externe du bateau, la finition est bien plus facile. Une forme ou un moule mâle font très bien l’affaire... L’emprunt d’un moule déjà fait aussi !

En fonction des matériaux (et des raffinements de construction), le prix est très variable. Il n’y aura rien en commun entre une fabrication verre-polyester et une carbone-époxy sous vide. Cela étant même en utilisant un sandwich carbone-époxy, le prix demeure très raisonnable sur des projets de petite taille (Cherub : moins de 1500€ et Moth : moins de 1300€ pour la coque seule) car très peu de matériel est nécessaire.
      1. Fabrication avec un moule femelle


Ici, comme déjà mentionné, le plus difficile est de fabriquer des moules. Ensuite la fabrication est relativement facile. Une première couche de tissus est stratifiée sur le moule en évitant de mettre trop de résine, ce qui rajoute du poids mais pas de solidité. Un tissage bidirectionnel est l’idéal et les fibres sont à orienter à 45° dans l’axe du bateau (ce qui garantit un bon travail axial et longitudinal). Du carbone unidirectionnel peut être rajouté dans tous les endroits qui vont être fortement sollicités et où l’on connaît bien le sens des contraintes (pieds de mât, zones d’appuis des barres du rappel, autour du puits de dérive…).

Puis la mousse est collée sur cette peau avec une résine fortement chargée (microballons ou Silice) de façon à ne pas alourdir inutilement l’ensemble avec de la résine inutile. La surface externe de la mousse doit être traitée avec de la résine chargée (pour éviter que lors de la mise en place de la couche interne de tissu, ces trous soient bouchés avec de la résine pure et donc lourde). Puis la deuxième peau est mise en place (toujours avec le minimum de résine).

Les peaux peuvent être fabriquées en différents types de tissu. Généralement, le carbone s’utilise en 160g/mª sur un Moth et en 200g/m2 sur un Cherub. Des grammages plus épais doivent être utilisé dans des zones où des efforts plus importants seront appliqués (fond de la coque, pont…). Pour faciliter la finition, un tissu de verre très fin peut être ajouté au-dessus du carbone ou du kevlar de façon à pouvoir poncer la surface (carbone et kevlar ne doivent pas être poncés). Il peut être judicieux d’utiliser des plots en mousse plus dense voire en contreplaqué dans les zones où de l’accastillage sera installé (à prévoir dès le départ).

L’assemblage des différents éléments de la coque (coque/pont, coque/puit de dérive, mise en place des renforts) se fait à partir de résine époxy fortement chargée. Dans les zones à fortes contraintes , un couche de stratification ou des fibre unidirectionnelle doivent être ajoutée.
      1. Fabrication sur moule mâle


Peu de différences notables si ce n’est que si le moule n’est pas parfaitement clos (si c’est juste une forme), on ne peut pas directement mettre en place la peau intérieure sur la forme. On commence donc par installer la mousse en l’attachant sur le moule avec de la ficelle ou du fil de téléphone dont le cœur de cuivre a été ôté (léger) ou tout autre assemblage léger, pas cher et assez solide. On en assemble les différent panneaux avec de la résine chargée, on la prépare et l’on met la peau externe. Ensuite, la coque est démoulée (elle est encore très souple) et la peau interne est mise en place. La finition est plus longue et plus complexe…
      1. Note à propos du sous-vide


La stratification sous vide permet de s’assurer que seule la quantité minimale (et donc optimale) de résine est utilisée. Le tissu est imprégné et ébullé, recouvert de tissu d’arrachement puis de feutre de drainage, le tout est mis dans un sac à vide et l’ensemble est mis sous vide. Ainsi, la résine en trop passe dans le tissu d’absorption.

Une solution plus simple et moins onéreuse est simplement de recouvrir le composite imprégné du tissu d’arrachage et de feutre de drainage (sans mise sous vide) et en pressant sur l’ensemble très fort durant tout le durcissement, une bonne partie de la résine en trop sera absorbée. Un simple tissu dont on a préalablement vérifié qu’il s’arrache bien peu faire l’affaire. Cette technique est recommandée au moins pour tous les éléments plans (pont d’un Cherub) puisqu’il suffit de mettre la pièce qui durcit entre deux plaques de contreplaqué, elles-mêmes surmontées de poids (des livres font très bien l’affaire).
      1. Note à propos de la toxicité


Même si cette technique de construction peut assez facilement mise en œuvre, il convient de se souvenir que les produits employés ne sont pas vraiment anodins ! L’odeur prégnante du polyester vous le rappellera. Mais même si l’époxy est plus adapté à une construction dans son salon, la pièce doit pouvoir être aérée facilement pour éviter l’accumulation de vapeurs de solvants…

Il convient aussi d’adopter des protections adaptées pour éviter un contact direct des résines avec la peau. Dans tous les cas, la lecture complète des notices est nécessaire (en outre elles peuvent donner des indications très intéressantes quant à la mise en œuvre de ces produits).

4.Contreplaqué


Cette technique – plus classique – de construction, même si elle est moins intimidante, reste cependant au moins aussi complexe si ce n’est plus que la précédente. En effet toute la structure est réalisée en contreplaqué et sa solidité dépend donc de la qualité et la précision de l’assemblage. Les vitrifications intérieures et extérieures servent autant à protéger le bois des agressions extérieures qu’à la consolidation de l’ensemble. Les échantillonnages de tissus peuvent donc être moins importants. Un autre inconvénient est que des formes courbes sont plus difficiles voire impossibles à réaliser avec une telle méthode. Cependant, les coques à bouchains des skiffs s’accommodent assez souvent bien de cette contrainte.

Elle permet par l’usage de matériaux peut onéreux (contreplaqué et tissu de verre) une construction moins chère que la méthode précédente. Cet argument est quand même à relativiser dans la mesure où un travail de précision sur du contreplaqué nécessite un outillage plus onéreux que le cutter et la règle nécessaires pour couper des panneaux de mousse !

Le principe de construction est en soit assez simple. Les différents panneaux de contreplaqué sont assemblés avec une colle constituée de résine époxy chargée (de fibres de verre pour assurer une certaine solidité plutôt qu’avec des microballons). Il est fortement recommandé de se donner les moyens pour que l’assemblage respecte parfaitement les côtes du plan (construction sur une surface parfaitement plane, dessin de la coque à échelle réelle et mise en place de formes suffisamment rapprochées). Le bois doit faire 3-4 mm d’épaisseur minimum (le grammage des tissus de verre doit être augmenté au fur et à mesure qu’on choisit un contreplaqué fin). Il n’est pas nécessaire d’utiliser des bois trop chers (par exemple le balsa n’est pas indiqué car cher et trop fragile).

L’assemblage du fond de la coque doit être aussi soigné que possible et renforcé dans des proportions importantes (notamment s’il s’agit d’un fond relativement plat et qu’il ne peut pas être réalisé avec une seule plaque de contreplaqué et qu’un joint est nécessaire). Une solution pour augmenter la solidité est de le doubler avec une deuxième plaque. Une autre est de rajouter des renforts en carbone unidirectionnel avant la peau en verre. Le prix rajouté se justifiant en solidité et donc en réparation ultérieure...

Une fois mise la peau intérieure et pour assurer une rigidité et une solidité de l’ensemble correcte, un nombre suffisant de couples/cloisons doit être mis en place pour maintenir la coque. Il est difficile de donner un nombre valable dans tous les cas. Sur les Cherub, un nombre de 6 est recommandé (entre le mât et la proue, au niveau du mât, à l’arrière du puit de dérive, au niveau de l’écoute de GV, entre cette écoute et la poupe et la poupe elle-même). Du contreplaqué plus épais (6/7 mm est conseillé) pour réaliser ces cloisons.

Ensuite, les assemblages finaux peuvent être réalisés et varient très fortement en fonction du bateau et des plans. Mais il s’agit toujours d’assembler des formes en contreplaqué sur la coque. Formes éventuellement renforcés par des peaux de verre. Assemblage qui peut être renforcé avec des tissus ou non. Il est difficile de tout détailler ici !

5.Contreplaqué contraint


Cette méthode de construction permet de fabriquer à moindre coût des coques avec des formes arrondies et est relativement facile. Elle est réservée à la construction de petites unités (Moth). Le principe est de plier une feuille de contreplaqué marine. Toute la solidité de l’ensemble vient de la pliure de la feuille. Il est recommandé d’ajouter quelques renforts carbone dans les zones les plus sollicitées.

La forme de la coque est découpée dans une plaque de contreplaqué (éventuellement un assemblage de plaques soigneusement collées à l’époxy). Cette découpe doit être aussi parfaite que possible. Afin de s’assurer que le bord du contreplaqué ne sera pas abîmé lors du pliage, un plat-bord doit être mis en place au niveau du pont (toujours collé à l’époxy chargé).

Ensuite le pliage de la coque peut-être effectué (progressivement en s’assurant que ce pliage s’effectue symétriquement). Ce pliage peut-être fait avec des sangles progressivement resserrées. Au fur et à mesure que les différents points de contacts se font, ils doivent être collés de façon à ce que le pliage se continue correctement (au niveau de la quille par exemple). Par contre ces collages doivent être réalisés avec du carbone (unidirectionnel ou tissé en fonction des disponibilités). D’abord ce collage s’effectue à l’intérieur puis à l’extérieur en évitant de mettre trop de résine surtout à l’extérieur de façon à éviter des bosses lors de la finition. Pour ce faire, absorber la résine en trop avec un chiffon pressé est une bonne méthode. (tissu d’arrachage et feutre de drainage à utiliser de préférence).S

Le contreplaqué doit être entièrement enduit de résine époxy de façon à protéger le bois de l’eau (même si une couche de vernis doit être ajouté ensuite cela semble nécessaire). Ensuite, le puit de dérive et les cloisons de renforts internes peuvent être mis en place. Le puit de dérive est aussi en en contreplaqué plié et collé. Les cloisons sont en mousse (polystyrène expansé ?) à l’exception de celle qui forme le tableau arrière qui est aussi en contreplaqué (soigneusement renforcé de manière à s’assurer qu’il supportera correctement les contraintes liés au safran). Ces renforts transversaux doivent être assez rapproché de manière à garantir une solidité suffisante. Ils sont complétés par un renfort longitudinal toujours en mousse.

Le pont (en contreplaqué) sera collé le long du plat-bord et s’appuiera sur les renforts. Il doit être aussi soigneusement jointé sur le puit de dérive de manière à garantir une bonne étanchéité.

6.Composite automoulé


Cette dernière technique est proche du sandwich composite. Elle est préconisée sur de tout petits bateaux (Moth) car il n’est pas vraiment sûr qu’elle fournisse une solidité suffisante pour un gros bateau. L’idée ici est de réaliser la coque (de forme assez simple) dans son intégralité et de la recouvrir d’une couche de stratification carbone (l’objectif étant de construire un bateau très léger, l’utilisation de fibres de verre n’aurait aucun sens !).

Le principe est que l’intégralité de la coque est réalisée à partir de panneaux de mousse dense. Le collage s’effectuant comme toujours à l’époxy. Seul le puit de dérive est constitué de tissus de carbone qui ont été mis en forme autours d’un profil de dérive. Une fois que la coque en mousse est finie (pont en place, puit de dérive installé), l’ensemble est recouvert de tissu de carbone, imprégné et mis sous vide en faisant attention à ne pas appliquer de contraintes fortes sur la coque (sous peine de déformation). L’étape de vide est fortement recommandée car elle garantie, outre la légèreté, un parfait collage du carbone sur la mousse, ce qui est vital dans ce cas ! Une fois cette étape passé, la coque est finie (manque l’accastillage et les finitions).

7.Références


Il va sans le dire que toute la littérature Internet sur le sujet est en anglais. À vos dictionnaires !

Le site anglais des Cherubs recèle des trésors d’informations sur les constructions en contreplaqué et sandwich composite. Le lien est :

http://www.sailingsource.com/cherub/chframe.php?menu=build

Les How-To Articles donnent à peu près toutes les informations sur les deux premières techniques discutées ici plus comment construire en détail les pièces manquantes. Quelques vidéos sont disponibles pour voir comment se déroulent certaines étapes d’une construction…

Un site allemand (mais avec un texte anglais) décrit en détail la construction en composite automoulé. Il décrit en détail le mode de construction d’un Moth en 15 jours en suivant cette méthode :

http://www.ifrizz.de/bodys/bauplan_index_e.html

Enfin, sur le site des Moth australiens, vous trouverez la description en détail des principes de constructions d’un Moth en contreplaqué contraint :

http://www.moth.asn.au/building_registration.html

Pour finir, il est bon de mentionner quelques sites où vous pourrez trouver/demander des informations, du matériel…

http://www.moth.it/MarcosCorner.htm: un italien qui construit un Moth en contreplaqué contraint. Quelques photos qui valent plus que dix pages de texte !

http://www.moth.asn.au/forum: le forum de mothistes australiens avec toute une section consacrée à la construction. Des infos et un bon lieu où poser des questions.

http://www.teknologika.com/mothblog : un blog d’un mothiste qui se fabrique ses foils…

http://sicomin.fr : fournisseur de résines et tissus pour la construction.

http://www.swiss-composite.ch : un autre…

http://www.soloplast-vosschemie.fr : encore un mais plus orienté construction verre/polyester…

N’hésitez pas à proposer vos sites…

8.Conclusion


Nous avons « rapidement » passé en revue différents moyens de construire des coques. Il ne s’agit nullement de vous donner un mode d’emploi ou un modus operandi pour faire votre bateau mais de donner un aperçu des méthodes disponibles et vous donner une idée de ce qui vous attend (en terme technique, de temps à y passer et de matériel à acheter) en fonction votre choix. De nombreuses étapes sont passées sous silence ou très simplifié.

Une fois vos idées plus claires, il vous faudra vraisemblablement passer par la langue de Shakespeare pour pouvoir étudier plus en détail la méthode choisie. Il faudra trouver des plans, planifier votre projet, comprendre les aspect éludés ici avant de vous lancer. Une heure passée à réfléchir et comprendre les problématiques d’un tel chantier n’est pas une heure perdue ! D’où le fait que l’auteur ait passé autant de temps dans ce document… N’hésitez pas à lui donner vos retours,

Jean.

Tous mes remerciements chaleureux à David Backwill pour ses conseils et ses corrections.

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