Construction navale du futur: Des étudiants de Kiel construisent un skiff durable
Max Gasser
· 14.02.2024
Depuis longtemps, les projets de durabilité et de protection de l'environnement ne sont plus rares dans le monde de la voile, à commencer par le vainqueur du Vendée Globe, Boris Herrmann, qui appelle à penser plus vert. Pour presque tous les navigateurs, il est désormais clair que le secteur du nautisme doit devenir plus durable. Les ingénieurs et les constructeurs du futur en constituent la base. C'est pourquoi les étudiants en construction navale de l'école supérieure spécialisée de Kiel, entre autres, se préparent à cette problématique et aux domaines d'activité qui y sont liés. Pour cela, ils ont conçu et construit un skiff durable pour la coupe internationale 1001 Vela.
Les "Förderacer" de Kiel - en fait une équipe de pédalos de l'université - se sont intéressés à la compétition en 2019 et veulent faire leurs débuts avec succès en septembre 2024 au lac de Côme. La compétition de régate se déroule depuis 2005 dans des lieux différents en Italie entre des équipes universitaires. Outre certaines dimensions et une surface de voile limitée à 33 mètres carrés, le règlement strict stipule que pas moins de 75 pour cent de matières premières renouvelables doivent être utilisées lors de la construction. Cela est durement appliqué et est également décisif pour la compétition sur l'eau, qui se déroule selon les règles de course officielles. En effet, pour chaque infraction au règlement, 5 kilogrammes de plomb doivent être ajoutés à la poupe.
Une équipe interdisciplinaire d'une trentaine de personnes, composée d'étudiants en construction navale, en génie mécanique, en gestion d'entreprise et en médias, travaille donc actuellement à l'achèvement du bateau pour les premiers tests. Lors du lancement du projet il y a près de cinq ans, le skiff a été conçu, calculé et analysé sur le plan hydrodynamique en l'espace de six semaines. La phase de construction a ensuite commencé, mais la pandémie de Corona a contraint les étudiants à interrompre les travaux pendant deux ans, raison pour laquelle le projet n'est achevé que maintenant. Entre-temps, plus personne des fondateurs initiaux n'est à l'HES. Combler constamment ces lacunes de connaissances est l'un des grands défis du projet.
Particularités de la fibre de lin : voici comment s'est déroulée la construction
Après la reprise du projet, avec de nombreuses restructurations et de nouveaux arrivants, la construction a pu se poursuivre. Un moule positif a été construit à partir de membrures, sur lesquelles ont été appliquées des lattes de balsa, qui ont finalement été surlaminées. Pour cela, l'équipe de Kiel a utilisé des fibres de lin et de la résine époxy bio. Le résultat est certes un peu plus solide que le PRV traditionnel, mais il y a aussi quelques inconvénients lors du traitement. Ainsi, la fibre de lin est non seulement plus difficile à former, ce qui fait que les rayons ne peuvent pas être aussi serrés, mais la longueur de la fibre est aussi naturellement limitée par la plante. Il faut en tenir compte pour garantir la solidité de la coque.
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En outre, les fibres naturelles absorbent davantage de résine, c'est pourquoi les "Förderacer" ont travaillé selon le procédé de pressage sous vide. Dans ce cas, les tapis de fibres sont posés à la main et résinés, puis la résine excédentaire est éliminée par le vide, ce qui permet de gagner du poids. "Entre-temps, nous avons également essayé de travailler par infusion, ce qui permet d'économiser encore beaucoup plus de résine et de poids", explique Justin Bednarek, chef de projet. Prêt à naviguer, le skiff durable devrait finalement peser 100 kilos, la part de bio étant actuellement de 77 pour cent.
Forme de la coque, électronique de mesure et plus encore
La forme de la coque se distingue fondamentalement de celle des autres concurrents. Selon Bednarek, 22 ans, qui étudie la construction navale et l'ingénierie maritime, ces derniers se sont pour la plupart fortement inspirés du 14-footer. "Ils ont donc un avant volumineux et sont très fortement conçus pour le vent léger", explique-t-il. En toile de fond, l'ancien lieu de l'événement, la Sicile, où le vent est plutôt faible au moment de la compétition. De plus, les étudiants de Kiel veulent aussi naviguer dans leur fjord natal, c'est pourquoi leur design est plus adapté à des conditions polyvalentes.
Concrètement, le bateau se caractérise surtout, du moins visuellement, par une étrave négative arrondie, qui prend naissance sur un pont avant plat. La proue est très pointue. Comme la largeur maximale prescrite de 2,10 mètres n'est pas épuisée sur toute la longueur, le design durable utilise des bras dans le cockpit afin de pouvoir déplacer le centre de gravité plus vers l'extérieur.
L'un des grands raffinements technologiques se trouve toutefois dans la partie cachée. En effet, les étudiants ont installé sous le pont, accessibles par une trappe d'inspection à l'avant, des jauges de contrainte et d'autres capteurs pour enregistrer les déformations et les torsions. Ceux-ci sont couplés à un mini-ordinateur ESP32 et peuvent être analysés en relation avec l'heure de l'enregistrement et les conditions météorologiques, de vent et de vagues qu'ils permettent d'identifier. "Cela nous permet de tirer des conclusions sur le matériau dans des conditions réelles et pas seulement dans des conditions de laboratoire idéalisées", explique Bednarek.
Première à la 1001 Vela Cup : les "Förderacer" construisent aussi leurs remorques en lin
Aucune autre équipe universitaire n'utilise ce procédé à ce jour. L'avance technologique a toutefois coûté à l'équipe un temps de travail considérable, car les étudiants ont développé et assemblé l'électronique de mesure de manière entièrement autonome. D'une manière générale, il ne faut pas sous-estimer le temps nécessaire. "Celui qui s'engage ici dans l'équipe met certainement plus de temps dans ses études. Néanmoins, je ne verrais pas cela comme un inconvénient, mais comme un facteur positif", explique Lucas Hummel, capitaine d'équipe originaire de Worms sur le Rhin. En effet, les étudiants acquièrent ainsi très tôt dans la pratique des connaissances importantes pour leur futur quotidien professionnel. "On apprend à appliquer directement ce que l'on calcule à l'examen, on reconnaît les différences et l'interaction entre la théorie et la pratique", poursuit le jeune homme de 26 ans. A cela s'ajoute le réseau : "La construction navale est une petite branche. Tout le monde connaît pratiquement tout le monde. Et quand tu as fait partie d'une telle équipe, on te connaît encore mieux".
Les habitants de Kiel veulent également être des précurseurs en matière de sabre et ont été la première équipe à le fabriquer également en lin. Les appendices étant exclus du règlement, les participants y utilisent généralement du carbone. Pour le gréement également, l'équipe emprunte une nouvelle voie, tout en misant sur ce qui a fait ses preuves : un ancien mât composite en aluminium de 49 est installé sur le pont, le foc auto-vireur du skiff olympique a également été repris.
Dernières étapes de construction et difficultés
Il s'agit maintenant d'effectuer les derniers laminages sur le pont et de peindre entièrement le bateau. Les bateaux doivent être entièrement fabriqués par les étudiants, Hummel en donne un aperçu : "Nous sommes tous de futurs ingénieurs, parfois il y a quelques constructeurs de bateaux déjà formés. Nous avons appris le métier par nous-mêmes en conséquence - avec beaucoup d'essais et d'erreurs".
Entre autres, la dérive rectangulaire n'est pas exactement alignée dans la ligne du navire en raison d'une erreur de construction. C'est là que le jeune constructeur naval doit encore travailler. Ils ont déjà mesuré le caisson en 3D et fabriquent maintenant un inlay adapté. Cela permettra également de tester différents profils et de poursuivre le développement d'une planche centrale Gybing réglable à la voile.
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Chaque étape de la construction est consignée dans un journal de chantier précis et chaque stratifié posé est documenté par vidéo. Le calcul du poids est également soigneusement tenu à jour, car il doit également être remis à la Vela Cup pour vérifier la part de bio. "Chaque gramme de résine, de lin, de mastic et de vernis est bien sûr enregistré - nous documentons tout, vraiment tout", confirme Justin Bednarek, chef de projet. Tout cela aussi pour garantir plus tard un transfert de connaissances aussi bon que possible pour les générations suivantes.
La construction doit recevoir des foils
En effet, ces derniers peuvent reprendre le design existant et l'optimiser davantage. "Il y a toujours des constructions qui concourent et qui ont été construites à l'origine il y a 20 ans", explique le jeune homme de 22 ans de Magdebourg. Il est convaincu que leur bateau pourra lui aussi être optimisé après le concours de cette année. Dans le cadre de l'événement, il y aura notamment une modification du format : la 1001 Foil Cup. Comme son nom l'indique, les bateaux sont équipés de foils et la surface de voile est illimitée. Toutes les autres règles restent cependant valables, de sorte qu'en théorie, chaque participant à la Vela Cup classique peut également participer à la Foiler Cup. Après la campagne actuellement en cours, les habitants de Kiel visent précisément cette voie et veulent faire voler leur design.
Actuellement, les "Förderacer", qui ont récemment enregistré une forte augmentation du nombre de femmes, se consacrent encore entièrement à leurs objectifs lors de la 1001 Vela Cup sur le lac de Côme et prévoient d'achever leur bateau en mai. Les premiers essais sur le lac auront lieu peu après, ce qui laisse suffisamment de temps pour l'optimisation et l'entraînement avant la compétition de septembre.
Les compétences en matière de voile joueront alors également un rôle essentiel. La seule contrainte pour l'équipage de deux personnes est que les deux doivent être inscrits dans leur université respective. Le chef de projet Justin Bednarek, qui a notamment passé quelques années sur le 49er, devrait jouer le rôle de chef de bord, tandis qu'à la barre, il s'agira de profiter des avantages du site. "A Kiel, c'est relativement facile, car nous avons le centre olympique ici et quelques navigateurs qui étudient à l'université. L'objectif est de convaincre un autre barreur de 49er, de s'entraîner avec lui et finalement de participer à la régate", révèle-t-il.
D'autres universités allemandes au départ de la Vela Cup
Les étudiants de la capitale du Schleswig-Holstein devront faire leurs preuves sur la piste de régate face à des équipages issus de 13 autres universités au maximum. Quatre autres équipes allemandes, à savoir la TH Ostwestfalen Lippe, la FH Karlsruhe, la TU München et la FH Münster, veulent prendre le départ.
En outre, un prix de l'innovation sera décerné à tout type de construction et de développement. Bednarek, qui a passé son baccalauréat pour étudier la construction navale, se montre déterminé : "Là aussi, nous voulons absolument nous présenter et nous espérons obtenir un très bon résultat !"
