La navigation moderne connaît une transformation radicale, portée par l'intégration de technologies issues de l'aéronautique dans le domaine maritime. La conception des hydroptères (hydrofoils) représente aujourd'hui le sommet de cette hybridation. Au cœur de cette révolution technologique, des outils de modélisation paramétrique comme SOLIDWORKS permettent de transformer des concepts théoriques complexes en réalités industrielles performantes, accessibles tant aux professionnels qu'aux passionnés de sports nautiques.
Principes fondamentaux du vol hydrodynamique
Le concept d'hydrofoil repose sur un principe physique simple : la portance hydrodynamique. Les hydrofoils fonctionnent en principe exactement comme les ailes d'un avion. Grâce à des surfaces portantes immergées, souvent appelées ailes ou foils, le flux d'eau génère une force verticale opposée au poids du navire. Dès qu'une vitesse suffisante est atteinte, cette force soulève la coque hors de l'eau, réduisant drastiquement la traînée.
Le fait de voler au-dessus de la surface de l'eau n'est pas une idée nouvelle. Seit weit mehr als 100 Jahren wird daran getüftelt, wie sich Wasserfahrzeuge mittels Foiling zum Fliegen bringen lassen. Cependant, la miniaturisation des systèmes de propulsion électrique et la puissance des logiciels de simulation ont permis des avancées décisives au cours des dix dernières années, rendant cette technologie plus fluide et accessible.
L'intégration de la simulation numérique : Le cas FLYO
Le développement d'un hydroptère, tel que le projet FLYO, illustre parfaitement la complexité de l'ingénierie moderne. Le FLYO est un exemple remarquable de cette évolution : le start-up polonais a développé un appareil électrique de pointe, nécessitant une coordination millimétrée entre la mécanique, l'électronique et la dynamique des fluides.
Dans ce contexte, SOLIDWORKS joue un rôle central. Avec une structure composée de plus de 400 éléments, SOLIDWORKS apporte tous ces composants ensemble et les intègre sur une plateforme commune. Ce niveau d'intégration est essentiel pour garantir la cohésion d'un système où la moindre défaillance structurelle peut compromettre la stabilité en vol. Le processus de conception a pu être considérablement optimisé et raccourci grâce à cette centralisation des données.
Lire aussi: Construction de maquettes de bateaux à voile : le guide ultime
Analyse de stabilité et hydrodynamique avec FLOATSOFT
Pour aller plus loin dans la précision, les ingénieurs utilisent des solutions partenaires dédiées. FLOATSOFT est un add-on de calcul d'ingénierie navale analytique pour SOLIDWORKS, fournissant des analyses de stabilité, hydrostatiques et hydrodynamiques pour aider à la conception des navires.
Cet outil comble un fossé critique entre la CAO pure et l'analyse physique. Ses fonctionnalités incluent :
- La simulation de la flottabilité naturelle basée sur le centre de carène (CoM).
- Des sorties de données numériques et graphiques essentielles pour valider le comportement du foil dans diverses conditions de charge.
- La génération de données d'optimisation de la coque, permettant d'affiner le rendement énergétique.
- La prédiction des performances et des besoins en puissance estimés, un point crucial pour l'autonomie des batteries embarquées.
Grâce à FLOATSOFT, les concepteurs réduisent le nombre de prototypes physiques nécessaires, ce qui représente un avantage économique majeur pour les start-ups disposant de ressources financières limitées.
Optimisation itérative et flexibilité de conception
L'un des défis majeurs dans la conception d'un E-Foil est la recherche de l'équilibre parfait. La conception du FLYO a débuté dès 2017 avec le développement d'un système de stabilisation unique. Le principe repose sur un stabilisateur actif : un aileron arrière se déplace automatiquement en fonction de l'inclinaison sur la planche, assurant équilibre et stabilité.
L'utilisation de SOLIDWORKS a permis d'intégrer cette complexité logicielle et matérielle. La possibilité d'effectuer une simulation 3D à tout moment a été un facteur clé de succès. Lorsqu'il a fallu, par exemple, remplacer un moteur avec transmission par un moteur sans transmission pour optimiser le rendement, l'équipe a pu tester cette modification dans l'environnement virtuel. Avec SOLIDWORKS, cela n'a pas représenté un grand obstacle. Il était possible non seulement de mettre en œuvre des améliorations rapidement, mais aussi de visualiser les concepts de conception à l'avance et d'identifier les problèmes tôt.
Lire aussi: Modèles de planches de surf expliqués
Visualisation, communication et production
L'ingénierie ne se limite pas à la robustesse technique ; elle concerne également la capacité à communiquer un produit avant qu'il ne soit fabriqué. SOLIDWORKS est utilisé pour effectuer le rendu des designs, permettant aux clients de voir exactement ce qu'ils obtiennent avant même que la production ne commence.
Cette capacité de rendu haute fidélité est cruciale pour la phase de pré-commercialisation. Les fruits du développement réussi avec SOLIDWORKS sont récoltés par FLYO aujourd'hui : le foilboard est pleinement opérationnel et la demande est forte, avec de nombreuses précommandes enregistrées. Les groupes cibles incluent les loueurs de kitesurf cherchant des alternatives par temps calme, ainsi que les propriétaires de yachts et de bateaux.
L'écosystème 3DEXPERIENCE et la gestion du cycle de vie
Au-delà de la modélisation géométrique, l'ingénierie des hydroptères bénéficie de l'écosystème plus large proposé par Dassault Systèmes. Les solutions 3DEXPERIENCE Works offrent des outils logiciels 3D complets pour créer, simuler, publier et gérer les données tout au long du processus de développement produit.
La gestion des données est d'autant plus importante que la conception d'un foil implique de nombreux composants qui doivent interagir parfaitement : batteries, moteurs, fixations et hélices. La capacité à gérer les révisions et les modifications en temps réel permet de garantir que la documentation technique est toujours à jour, une exigence indispensable pour répondre aux normes de sécurité navale.
Lire aussi: Piscine couloir de nage : dimensions et informations clés