Les demi-coques, souvent perçues comme de simples objets décoratifs, sont en réalité des outils de travail précieux qui ont longtemps été utilisés par les charpentiers et les architectes navals pour concevoir des bateaux. Cet article explore la définition et les applications de la demi-coque, en mettant en lumière son rôle essentiel dans la conception navale.
Introduction à la demi-coque
La demi-coque est un modèle réduit de la moitié de la coque d'un bateau, généralement sculptée dans du bois. Elle permet de visualiser et de créer les formes du bateau avec précision. Il existe deux types principaux de demi-coques :
- Demi-coques de chantier : Utilisées comme outils de création, elles servent de base au charpentier pour obtenir un plan de formes précis et tracer le bateau.
- Demi-coques d'architecte : Réalisées à partir de plans, elles permettent à l'architecte et à son client de visualiser les formes créées sur papier.
Avec l'avènement des logiciels de dessin en trois dimensions, l'usage des demi-coques a diminué, mais elles restent un outil précieux pour appréhender les formes et les volumes d'une carène.
Utilité et conception du bloc
Fonctions principales
Les demi-coques de chantier, également appelées blocs, demi-blocs ou modèles, sont des outils de création et de visualisation des formes. À partir d'un bloc de bois sculpté, le charpentier obtient un plan de formes précis pour tracer le bateau. Inversement, les demi-coques réalisées à partir des plans aident l'architecte et son client à visualiser les formes créées sur papier. De grands architectes ont utilisé ce procédé pour concevoir des carènes exceptionnelles, comme celles des yachts de la Coupe de l'America.
Bien que les logiciels de dessin en trois dimensions aient largement remplacé les demi-coques, ils permettent d'ajouter de la matière au volume là où il fallait refaire un modèle taillé dans le bois. Cependant, la perception des formes sur ces demi-coques virtuelles n'est pas toujours meilleure pour tous.
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Dimensions et matériaux
La dimension des demi-coques varie généralement de 40 à 120 centimètres, et comme les plans, elles représentent les bateaux à une échelle variant du 1/5 au 1/50. Elles sont souvent démontables lorsqu'elles doivent servir à tracer le plan. Il existe également des demi-coques faites de bois précieux, destinées uniquement à la décoration.
Les modèles des chantiers sont le plus souvent réalisés dans les chutes de bordages bien secs, parfois peints pour figurer la flottaison ou les futures couleurs du bateau. La demi-coque peut également servir à visualiser la répartition des virures de bordé, leur quantité et leurs formes. Si elle est parfaitement lissée, elle peut être utilisée pour tracer ou construire directement en grandeur nature, comme cela se faisait dans de nombreux chantiers.
Orientation et fixation des planchettes
Les demi-coques peuvent être réalisées dans un bloc de bois massif ou avec des planchettes assemblées par des chevilles ou par collage. Que la demi-coque soit démontée ou non pour en faire le plan, les courbes que dessinent les planchettes au fur et à mesure de la mise en forme de la carène constituent une aide précieuse pour l'appréciation du volume et du lissage de la coque.
Dans la plupart des cas, les planchettes sont disposées horizontalement. Elles sont parallèles à la flottaison si l'on décide de construire avec la quille en différence ou s'il s'agit de l'interprétation d'un plan d'architecte. Elles sont parallèles à la quille lorsque celle-ci doit être horizontale.
La multiplication du nombre des planchettes est un facteur de précision. Pour cette raison, on en trouve un plus grand nombre dans les fonds afin d'obtenir plus d'informations sur les œuvres-vives. Il est d'usage d'utiliser des planchettes de 5 à 20 millimètres en dessous de la flottaison et de doubler l'épaisseur dans les hauts. Il est plus pratique que la tonture soit découpée dans une seule planche. Les planchettes sont disposées verticalement si l'on souhaite définir correctement les fonds d'un bateau particulièrement plat.
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Les planchettes sont maintenues entre elles par des chevilles en bois, qui seront elles aussi sculptées avec la forme. Ces chevilles doivent être mises en quinconce et légèrement en biais afin d'éviter que les planchettes ne s'écartent.
Hors membres ou hors bordé, avec ou sans plan de quille
Les demi-coques représentent souvent la carène hors bordé (avec l'épaisseur du bordé). Elles peuvent aussi la représenter hors membres (sans l'épaisseur du bordé), ce qui facilite le travail du charpentier qui obtient directement les formes des couples de construction. Cependant, cela fausse légèrement l'appréciation du volume et complique le travail au niveau de la râblure.
Pour un bateau à râblure ronde dont la charpente axiale a une épaisseur constante, il est courant de découper le profil (ligne de quille et étrave) dans une plaque venant se fixer au dos de la demi-coque, dont l'épaisseur à l'échelle est celle de la demi-épaisseur de la charpente axiale. Cela permet à l'outil de filer sur la coque, au-delà de la râblure, sans rencontrer d'obstacle.
Pour les bateaux qui ont une râblure ronde dont la charpente axiale a une épaisseur variable, la demi-épaisseur de la quille, de l'étrave et des massifs est comprise dans la largeur des planchettes à l'intérieur d'un périmètre défini par la râblure et le livet, mais les parties extérieures à la râblure sont rapportées autour de la demi-coque.
Pour des bateaux à râblure droite et fort retour de galbord, on procède de même, ce qui permet, en plus, de conserver un peu de matière à cet endroit plutôt que de travailler une arête trop fragile.
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Préparation du bloc
Pour une première expérience, il est conseillé de commencer par la réalisation de la demi-coque d'un bateau de petite taille (moins de 6 mètres) dont on aura préalablement observé et relevé les formes. Cette démarche est un bon entraînement à la perception des formes et des volumes. On peut ensuite se lancer dans la création d'une demi-coque épousant les formes d'un futur bateau, souvent extrapolées de carènes déjà observées.
Le bois doit être homogène, droit de fil et dépourvu de défauts (poches de résine, nœuds, contre-fil). Traditionnellement, la demi-coque était faite dans les chutes de bois bien sec du chantier. Les bois tendres sont plus faciles à travailler, mais, si on se laisse emporter, on commet très vite de grosses erreurs difficilement rattrapables. Les bois très denses sont durs à façonner et, de ce fait, les maladresses entraînent de moindres erreurs. Il faut aussi se méfier de certaines essences de bois exotiques qui ont des fils croisés et sont impossibles à raboter sans faire d'éclats.
Observation et mesures
L'appréciation des formes et des volumes est essentielle et demande de l'entraînement. Cependant, il est possible d'affiner l'observation grâce à l'utilisation de règles droites. En appliquant ces règles de différentes longueurs sur les formes, en différents points et sous différents angles, il est plus facile d'estimer l'importance des courbes, les zones où se situent les plats, etc. On obtient ainsi plus d'informations sur la forme et l'importance du retour de galbord, l'inclinaison des fonds, le rond du bouchain, le tulipage ou le frégatage des hauts. Il est également possible de repérer des portions de droite dans la râblure, la quille et parfois même dans le livet.
Au-delà de l'observation visuelle, le toucher joue un rôle important pour apprécier les formes. Après cette première observation, il importe de prendre quelques mesures sur le bateau : la longueur de l'étrave (au niveau de la râblure) à la face arrière du tableau, la quête du tableau et sa largeur, le maître-bau et sa position longitudinale, la hauteur à l'étrave, au tableau, au plus creux du livet, l'épaisseur de la quille. Ces quelques cotes fixent les dimensions principales du bloc de bois dans lequel on va sculpter la demi-coque et permettent de tracer rapidement la silhouette ainsi que la vue en plan sur le bloc.
Après avoir tracé le contour général à main levée, il est possible de situer avec précision les futurs emplacements des chevilles et de s'assurer de l'absence de défauts dans le volume de bois à travailler.
Préparation des planchettes
On a désormais le « volume capable » dans lequel va s'inscrire la demi-coque tribord de notre bateau. Il s'agit maintenant de déterminer les zones où l'on souhaite de la précision, de choisir le nombre de planchettes, leur épaisseur, et de les orienter. Ces planchettes doivent être dégauchies puis rabotées à l'épaisseur voulue. Elles seront ensuite maintenues les unes sur les autres à l'aide de serre-joints puis assemblées par chevillage ou par collage. Il est généralement conseillé de placer trois à quatre chevilles près de l'axe de symétrie, deux à trois autres en abord (sur un modèle d'environ 60 centimètres) et deux autres encore à l'extérieur du livet, pour maintenir les chutes en place pendant le sciage du bloc.
Malgré les précautions prises pour que les chants des planchettes soient bien alignés, il y a souvent un léger désaffleurement après l'assemblage. Il convient de dresser correctement cette surface pour pouvoir y retracer la silhouette. Il faut donc dégauchir le bloc en entier, soit au rabot à main, soit à la dégauchisseuse, en prenant garde de bien rester perpendiculaire aux faces des planchettes. On peut finir cette opération avec un racloir ou une cale à poncer.
Il est alors possible d'identifier le plan de collage qui représente la ligne de flottaison ou la ligne de quille suivant la référence choisie, puis de retracer précisément la silhouette. On trace ensuite la vue de dessus en prenant garde au calage de ces deux vues entre elles. Pour ce faire, il faut retourner les traits à l'aide d'une équerre à dos. On en profite pour tracer sur chacune des planchettes au dos du bloc l'emplacement des futurs couples. Le plus courant est de diviser la longueur de flottaison en dix parties, ce qui permet de placer onze couples plus le tableau. Si les élancements l'imposent, on ajoutera un ou plusieurs couples avec les mêmes intervalles.
Façonnage de la demi-coque
Découpe et ébauche
Lorsque la demi-coque est composée d'un bloc massif, ou que les planchettes sont déjà assemblées, et que l'on dispose d'une scie à ruban avec lame à chantourner, on peut façonner le bloc en respectant la procédure suivante :
- Découper le livet vu en plan, en laissant le bloc en deux parties solidarisées par des vis ou des pointes.
- Découper le livet de pont, l'étrave, la ligne de quille ou de râblure et la quête de tableau.
Ces découpes peuvent aussi se faire à l'aide d'une scie à chantourner à main, mais cela requiert une grande dextérité. Il est préférable, pour celui qui ne dispose que d'une scie sauteuse, de prédécouper les planchettes à la forme du livet vue en plan avant de les assembler, puis d'ébaucher le reste à l'égoïne, à la gouge et au rabot.
Travail des formes
Il est maintenant possible de reprendre les imprécisions de découpe de la silhouette en commençant par raboter la face du tableau arrière ainsi que le profil de la râblure à l'étrave. Les fonds étant encore perpendiculaires à la ligne de quille, il est possible de fixer le bloc au bord de l'établi à l'aide d'un serre-joint, en intercalant la chute de découpe du livet pour gagner en stabilité et ne pas écraser les extrémités de la tonture.
Le travail du bois au rabot ou à la gouge nécessite de pouvoir immobiliser le bloc dans de multiples positions. Pour éviter de marquer la pièce avec les presses, il est pratique de fixer au dos, dans le chant d'une planchette et avec des vis de bon diamètre, un fort tasseau à peine plus court que la demi-coque et sur lequel on pourra au besoin fixer un contre-plaqué épais et rigide.
Une fois la silhouette retouchée, on dessine la forme du tableau arrière et on trace la demi-épaisseur de quille du tableau à l'étrave. Les gouges permettent de travailler dans le retour de galbord et d'enlever du bois en quantité importante, ce qui est idéal pour le dégrossi des formes. Il est pratique d'en avoir de différents rayons. Il est conseillé de travailler les fonds avec cet outil et de façonner les hauts à l'aide d'un rabot.
Pour ébaucher les fonds, on mesure sur le modèle, en plusieurs endroits, l'angle que fait une droite passant par la râblure et un point de contact au bouchain. Puis on débite les fonds en respectant ces angles. La forme de la demi-coque rappelle alors celle des bateaux angulaires.
Gabarits et finitions
Pour façonner ensuite la carène, il est possible de travailler entièrement à l'œil et au jugé. Cependant, la fabrication de quelques gabarits transversaux permet d'être un peu guidé. Afin de mieux visualiser la forme sur la coque, on trace les sections avec une craie à tableau.
La phase de lissage consiste à observer la forme de chacune des courbes créées par le volume sur le chant des planchettes. Il faut que ces courbes, qui représentent des lignes d'eau, soient les plus tendues possible, qu'elles soient harmonieuses entre elles et qu'il n'y ait plus de parties plates ou de brusque changement de forme.
Ce travail, souvent délicat, se finit par un ponçage général à l'aide de papiers abrasifs de plus en plus fins. On peut commencer avec un papier de grain 80 et finir avec du 150/180. L'application d'une éponge humide permet, avant un dernier ponçage au 210/240, de lever d'éventuelles fibres rebelles qui apparaîtraient à la première imprégnation des produits de finition. Il faut surtout veiller, lors de cette opération, à ne pas arrondir les angles dans les extrémités, notamment au tableau, tout le long de la râblure et au livet. Le toucher joue un rôle important pour l'appréciation du lissage et de l'état de la surface avant les finitions.
Au final, la demi-coque peut être huilée, cirée, vernie ou peinte.
Tracé des plans à partir de la demi-coque
Il est possible, à partir de la demi-coque, de tracer directement à l'échelle le profil de la charpente axiale et les couples nécessaires à la construction. C'était d'ailleurs souvent de cette façon que travaillaient les chantiers. Si l'on choisit de la découper, on commence par tracer son contour au crayon en la posant sur une feuille de papier et on reporte les extrémités de la ligne de flottaison si elle existe. En général, on trace onze couples pour diviser la flottaison par dix.
Une fois cette segmentation opérée sur la feuille, on y repositionne la demi-coque pour y reporter ce tracé. Il faut alors coller la demi-coque sur une planchette afin de la découper à la scie à main, en dix tronçons sans toutefois entamer la planchette qui est là pour conserver la cohésion de l'ensemble. Une fois chaque section découpée, on glisse dans le passage de la lame un carton fin ou un bristol sur lequel on a tracé au préalable une ligne représentant la flottaison dans le plan transversal. Pour une question de clarté, on peut dissocier les couples avant de ceux de l'arrière en traçant les uns au recto et les autres au verso de la feuille. Si le tableau est très incliné, sa forme sera plus facile à relever à l'aide d'un calque, forme que l'on reportera ensuite à l'emplacement prévu pour la vue rabattue.
À ce stade, toutes les informations nécessaires au tracé ont été relevées sur le bloc. Il ne reste plus qu'à établir sur cette vue transversale des lignes d'eau, des longitudinales et des diagonales pour tracer les autres vues. Cette méthode est rapide et donne directement, pour peu que le modèle soit hors membres, les informations dont le charpentier a besoin pour construire.
Si l'on souhaite conserver le bloc intégral, on utilise le même procédé que celui précédemment décrit pour tracer la silhouette sur le plan et pour identifier les couples sur le bloc. Mais au lieu de tronçonner le bloc dans une boîte à coupe, on introduit à la place de la lame un réglet métallique qui permet de tracer au crayon sur la demi-coque chaque section transversale. Cela fait, on sort le bloc de la boîte pour réaliser à l'emplacement de chaque couple une empreinte à l'aide d'un peigne à moulure dont on bloque ensuite les dents. On mesure pour chaque couple la largeur au livet et la demi-épaisseur de quille à la râblure.