{"id":3044,"date":"2009-12-29T21:32:59","date_gmt":"2009-12-29T19:32:59","guid":{"rendered":"http:\/\/www.largeur.com\/?p=3044"},"modified":"2009-12-30T12:36:27","modified_gmt":"2009-12-30T10:36:27","slug":"voile","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/largeur.com\/?p=3044","title":{"rendered":"Coupe de l\u2019America: la science derri\u00e8re Alinghi"},"content":{"rendered":"

\"large301209.jpg\"Juillet 2007, baie de Valence: Alinghi remporte sa deuxi\u00e8me Coupe de l\u2019America successive face au d\u00e9fi n\u00e9o-z\u00e9landais. Deux ans et demi plus tard, tout est \u00e0 reconqu\u00e9rir pour le Defender helv\u00e9tique. Les r\u00e8gles du jeu ont chang\u00e9 avec l\u2019adoption de nouveaux bateaux. Les deux multicoques high-tech qui devraient s\u2019affronter en f\u00e9vrier prochain n\u2019auront en effet plus grand-chose de commun avec leurs pr\u00e9d\u00e9cesseurs monocoques, flanqu\u00e9s \u00e0 l\u2019\u00e9poque d\u2019une lourde quille.<\/p>\n

Oubli\u00e9 l\u2019ancien r\u00e8glement qui limitait strictement la libert\u00e9 des concepteurs. D\u00e9sormais, seule la longueur maximale du bateau est formellement d\u00e9finie. Autrement dit, toutes les innovations techniques sont permises, en vertu du \u00abDeed of Gift\u00bb \u2013 le document fondateur de la Coupe de l\u2019America, d\u00e9poussi\u00e9r\u00e9 pour cette \u00e9dition. Premier constat visible: chaque \u00e9quipe a sa propre interpr\u00e9tation du multicoque ultime, puisque Oracle s\u2019en remet \u00e0 un trimaran, alors qu\u2019Alinghi a choisi la voie du catamaran.<\/p>\n

Pour l\u2019aider dans ses d\u00e9veloppements et ses choix technologiques, le team suisse collabore depuis 2000 avec l\u2019EPFL. Plusieurs laboratoires du campus sont impliqu\u00e9s, dans des domaines aussi vari\u00e9s que les mat\u00e9riaux composites, les mesures optiques, l\u2019imagerie vid\u00e9o, l\u2019a\u00e9ro- et l\u2019hydrodynamique ou encore le calcul des probabilit\u00e9s. <\/p>\n

\u00abPour notre campus, ce partenariat permet de valider des solutions habituellement cantonn\u00e9es en laboratoire, explique Pascal Vuilliomenet, coordinateur des projets en partenariat avec l\u2019EPFL. Sans des projets comme Alinghi, nous n\u2019aurions ni les moyens ni la possibilit\u00e9 de tester toutes nos innovations sur le terrain, en grandeur nature, avec des r\u00e9percussions industrielles aussi concr\u00e8tes.\u00bb <\/p>\n

Quant au team Alinghi, il tire \u00e9videmment parti de la collaboration \u00e9tablie avec le campus: \u00abLes recherches men\u00e9es par les laboratoires de l\u2019EPFL d\u00e9bouchent r\u00e9guli\u00e8rement sur des solutions applicables, qui permettent d\u2019am\u00e9liorer notre bateau. Les laboratoires repr\u00e9sentent une extension de notre Design Team\u00bb, rel\u00e8ve \u00e0 ce propos Grant Simmer, design coordinator chez Alinghi.<\/p>\n

L\u2019occasion de pr\u00e9ciser, si besoin est, que l\u2019EPFL ne fabrique pas directement les \u00e9l\u00e9ments du voilier. Le d\u00e9fi helv\u00e9tique dispose pour cela de sa propre cohorte d\u2019ing\u00e9nieurs et d\u2019ouvriers sp\u00e9cialis\u00e9s. Il d\u00e9cide librement des choix techniques et g\u00e8re la construction dans son chantier de Villeneuve, et confie la fabrication de certains \u00e9l\u00e9ments \u00e0 des entreprises suisses \u2013 pr\u00e8s de 250. L\u2019EPFL a comme premi\u00e8re mission d\u2019explorer des pistes de recherche, de proposer des solutions, de les exp\u00e9rimenter \u00e0 l\u2019\u00e9chelle de ses laboratoires et d\u2019en assurer le transfert vers une application concr\u00e8te \u2013 le voilier \u2013 en collaboration avec les ing\u00e9nieurs d\u2019Alinghi et des partenaires industriels. <\/p>\n

Avec un m\u00e2t en carbone qui culmine \u00e0 50 m\u00e8tres \u2013 l\u2019\u00e9quivalent d\u2019un b\u00e2timent de 18 \u00e9tages \u2013 et des vitesses de pointes qui devraient avoisiner les 25 n\u0153uds (contre 15 n\u0153uds en monocoque), les contraintes dynamiques ne sont plus les m\u00eames qu\u2019auparavant. L\u2019objectif r\u00e9side comme toujours dans le mariage id\u00e9al de la rigidit\u00e9 et de la l\u00e9g\u00e8ret\u00e9. Autrement dit, il faut trouver le meilleur point d\u2019\u00e9quilibre entre performance maximale et fiabilit\u00e9, en flirtant avec la limite. <\/p>\n

Sur le nouveau catamaran, l\u2019\u00e9tape cruciale de la fabrication du m\u00e2t et de la coque \u2013 une structure en nid-d\u2019abeilles entour\u00e9e de fibre de carbone \u2013 a focalis\u00e9 l\u2019attention du Laboratoire de technologie des composites et polym\u00e8res (LTC): \u00abL\u2019\u00e9tape de la mise en \u0153uvre joue un r\u00f4le essentiel dans la qualit\u00e9 finale du mat\u00e9riau, explique V\u00e9ronique Michaud, chercheuse au LTC. Nous avons beaucoup r\u00e9fl\u00e9chi \u00e0 la mani\u00e8re d\u2019optimiser cette \u00e9tape.\u00bb Concr\u00e8tement, la structure est plac\u00e9e dans un moule et chauff\u00e9e sous vide pour devenir solide. \u00abPour un r\u00e9sultat optimal, il faut que la chaleur soit r\u00e9partie de fa\u00e7on parfaitement uniforme sur toute la surface de la coque. L\u2019int\u00e9gration de kilom\u00e8tres de fibre optique \u00e9quip\u00e9e de senseurs permet de calculer en temps r\u00e9el les contraintes subies par le mat\u00e9riau. Avec cette technologie d\u00e9j\u00e0 \u00e9trenn\u00e9e en 2007, l\u2019\u00e9tape du moulage a pu \u00eatre encore affin\u00e9e et mieux surveill\u00e9e.\u00bb <\/p>\n

\u00abDans le cas d\u2019Alinghi, le savoir-faire en mati\u00e8re de mat\u00e9riaux composites est tel que ces connaissances peuvent ais\u00e9ment \u00eatre transpos\u00e9es dans le domaine de l\u2019a\u00e9rospatial, alors qu\u2019habituellement, on observe plut\u00f4t l\u2019inverse, avec un secteur a\u00e9ronautique \u00e0 la pointe de l\u2019innovation\u00bb, note Jan-Anders M\u00e5nson, directeur du LTC. <\/p>\n

La Chaire de mod\u00e9lisation et calcul scientifique (CMCS) contribue au d\u00e9veloppement de la meilleure forme g\u00e9om\u00e9trique possible pour les divers \u00e9l\u00e9ments du bateau. Son objectif consiste \u00e0 optimiser l\u2019\u00e9coulement des fluides (eau et air) pour diminuer au maximum la r\u00e9sistance. Pour l\u2019\u00e9dition 2010, la difficult\u00e9 augmente d\u2019un cran: \u00abPar rapport \u00e0 2007, la vitesse et la taille du bateau sont beaucoup plus importantes. Or, ces deux facteurs compliquent nettement les calculs pour la mod\u00e9lisation de l\u2019\u00e9coulement, tout particuli\u00e8rement dans l\u2019eau, explique Alfio Quarteroni, directeur du CMCS. En d\u2019autres termes, le niveau de turbulence autour de la coque est beaucoup plus \u00e9lev\u00e9 qu\u2019avec le bateau de 2007.\u00bb<\/p>\n

Il en r\u00e9sulte des \u00e9quations \u00e0 plusieurs centaines de millions d\u2019inconnues. Une avalanche de donn\u00e9es que m\u00eame les stations de travail les plus puissantes peinent \u00e0 dig\u00e9rer. C\u2019est donc surtout en amont qu\u2019interviennent les chercheurs de l\u2019EPFL, en s\u2019effor\u00e7ant d\u2019am\u00e9liorer les outils math\u00e9matiques \u00e0 leur disposition pour livrer \u00e0 l\u2019ordinateur des mod\u00e8les et outils num\u00e9riques toujours plus pr\u00e9cis et performants, et donc moins gourmands en ressources machine. Une fois les calculs effectu\u00e9s, il s\u2019agit encore d\u2019interpr\u00e9ter et d\u2019analyser les r\u00e9sultats, un travail de sp\u00e9cialiste \u00e9galement effectu\u00e9 par l\u2019EPFL en collaboration avec Alinghi.<\/p>\n

La contribution de l\u2019\u00e9cole est loin de se limiter \u00e0 la conception originale du catamaran. Une fois la mise \u00e0 l\u2019eau effectu\u00e9e, la task force du campus continue d\u2019interagir \u00e9troitement avec le team Alinghi. Des modifications sont entreprises sur le bateau parfois jusqu\u2019\u00e0 la veille de la course, en fonction de son comportement en condition de navigation.<\/p>\n

Autre innovation apport\u00e9e par l\u2019EPFL, la mod\u00e9lisation des voiles en trois dimensions, qui utilise une seule et unique cam\u00e9ra. A partir de la s\u00e9quence film\u00e9e, l\u2019ordinateur reconstruit virtuellement la forme tridimensionnelle de la voile et ses d\u00e9formations en suivant le mouvement de points de r\u00e9f\u00e9rence. Cela permet d\u2019analyser son comportement pour en am\u00e9liorer les r\u00e9glages, voire la conception. \u00abCe syst\u00e8me permet de v\u00e9rifier, \u00e0 partir d\u2019une simple s\u00e9quence vid\u00e9o, si ce que l\u2019on voit est bien ce que l\u2019on a pr\u00e9vu de voir\u00bb, r\u00e9sume Pascal Fua, directeur du Laboratoire de vision par ordinateur (CVlab). <\/p>\n

D\u00e9j\u00e0 \u00e9trenn\u00e9 en 2007, le logiciel de l\u2019EPFL a \u00e9t\u00e9 nettement am\u00e9lior\u00e9 pour cette \u00e9dition, comme l\u2019explique Konstantin Startchev, ing\u00e9nieur au CVlab: \u00abL\u2019ancienne interface n\u2019\u00e9tait pas adapt\u00e9e \u00e0 une utilisation en mer dans un contexte sportif, car il fallait s\u00e9lectionner des points de r\u00e9f\u00e9rence manuellement. Le nouveau logiciel est plus automatis\u00e9 et plus ergonomique et peut \u00eatre utilis\u00e9 facilement sur le bateau, pendant les phases de test. Le programme fonctionne en temps r\u00e9el, \u00e0 30 images par secondes. C\u2019est un outil tr\u00e8s pratique pour corr\u00e9ler pr\u00e9cis\u00e9ment la forme de la voile avec la vitesse et la direction du vent, et donc d\u00e9velopper la meilleure voile possible.\u00bb<\/p>\n

Dans telle ou telle configuration m\u00e9t\u00e9o, est-il pr\u00e9f\u00e9rable de partir \u00e0 droite ou \u00e0 gauche? Pour r\u00e9pondre \u00e0 cette question et adopter la meilleure tactique de course, l\u2019\u00e9quipage d\u2019Alinghi peut une fois encore s\u2019appuyer sur des recherches effectu\u00e9es dans la haute \u00e9cole l\u00e9manique. Gr\u00e2ce aux travaux de la Chaire de probabilit\u00e9s (PROB), l\u2019al\u00e9atoire c\u00e8de la place \u00e0 la strat\u00e9gie. Lors de l\u2019\u00e9dition de 2007, \u00e0 partir de relev\u00e9s m\u00e9t\u00e9o tr\u00e8s complets (vitesse du vent, temp\u00e9rature, etc.) effectu\u00e9s sur le site de Valence, l\u2019\u00e9quipe du professeur Robert Dalang avait d\u00e9velopp\u00e9 un outil d\u2019aide \u00e0 la d\u00e9cision sugg\u00e9rant au tacticien d\u2019Alinghi les meilleures options, d\u2019un point de vue strictement math\u00e9matique. <\/p>\n

Et voil\u00e0 qu\u2019un nouveau cap est sur le point d\u2019\u00eatre franchi, comme l\u2019explique Robert Dalang: \u00abEn 2007, notre approche consistait \u00e0 minimiser le temps de course ind\u00e9pendamment de la pr\u00e9sence de l\u2019autre bateau. Cette fois, nous cherchons \u00e0 tenir compte du fait que chaque bateau cherche \u00e0 prendre l\u2019avantage sur l\u2019autre, tout en respectant certaines contraintes. Il a donc fallu traduire le r\u00e8glement de l\u2019\u00e9preuve (r\u00e8gles de priorit\u00e9s, man\u0153uvres interdites, etc.) en langage math\u00e9matique. Ce nouveau mod\u00e8le \u00e0 deux bateaux engendre des calculs beaucoup plus complexes.\u00bb<\/p>\n

Lors de la course de 2007, de l\u2019aveu du team Alinghi, le travail men\u00e9 en amont sur les probabilit\u00e9s avait port\u00e9 ses fruits, se r\u00e9v\u00e9lant fort utile \u00e0 l\u2019\u00e9quipage. \u00abCe type d\u2019informations permet de conforter le navigateur dans son intuition, ou alors d\u2019exprimer une vue diff\u00e9rente du sc\u00e9nario qu\u2019il avait imagin\u00e9, constate le professeur Dalang. C\u2019est une r\u00e9compense magnifique que de voir notre travail \u2013 a priori tr\u00e8s abstrait \u2013 d\u00e9boucher sur une utilisation aussi concr\u00e8te!\u00bb<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

La prochaine Coupe de l\u2019America verra s\u2019affronter des multicoques aux dimensions gigantesques. De la mod\u00e9lisation informatique aux tests sur les mat\u00e9riaux, les laboratoires doivent relever de nouveaux d\u00e9fis. Reportage.<\/p>\n","protected":false},"author":19406,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[3],"tags":[],"class_list":["post-3044","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-pop-culture","pop-culture"],"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/largeur.com\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/3044","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/largeur.com\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/largeur.com\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/largeur.com\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/19406"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/largeur.com\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=3044"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/largeur.com\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/3044\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/largeur.com\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=3044"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/largeur.com\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=3044"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/largeur.com\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=3044"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}