Ce tutoriel est en cours de construction. Il a été mis en ligne dans le but d'aider les débutants... Merci d'excuser les imprécisions. Vos commentaires sont attendus.
Débuter avec Naval Designer semble simple à certains, plus difficile à d'autres. Dans tous les cas il est intéressant de bien comprendre les éléments essentiels pour bien démarrer la conception de navires avec Naval Designer.
Ce tutoriel est conçu comme un complément au guide de l'utilisateur, il suit une logique plus pragmatique en abordant un exemple concret : la conception d'un 6.50.
Environnement de travail
Définition du projet
La définition du projet est une étape essentielle
avant l'utilisation de Naval Designer.
Il est d'abord nécessaire de définir le programme du navire
(les conditions d'utilisations : course, croisière ou servitude; nombre
de personnes de l'équipage; distance des côtes en navigation;
l'armement; etc. ), le buget, les contraintes de conception (jauge) et en
déduire des caractéristiques principales.
Dans notre cas il s'agit d'un petit voilier de course de 6,50m devant franchir l'Atlantique, mené par une seule personne. Il doit donc être léger, raide et marin. La jauge mini-transat nous donne un cadre de conception.
Les caractéristiques principales sont :
Longueur = 6,50m
Largeur = 2,99m
Franc-bord avant = 0,75m
Franc-bord arrière = 0,60m
Tirant d'eau = 2m
Hauteur de mat = 11m
Lest = 450 Kg
Masse totale en charge = 1100Kg
Une fois munis du cahier des charges, le travail de dessin
peut commencer dans Naval Designer.
Modelage du bateau
Repères
A partir des principales caractéristiques, il est judicieux de placer des repères visuels sur lesquels la coque va être modelée. Pour cela on utilise l'outil Repères
Les surfaces NURBS.
Le dessin de bateaux dans Naval Designer est basé sur le modelage de surfaces. Le modèle mathématique des surfaces adopté est celui des Non Uniform Rational Basis Splines ou NURBS.
Sans entrer dans le détail mathématique, une NURBS est une surface à "matrice rectangulaire" dont la forme est contrôlée par des points de contrôle appelés vertex. Les vertex sont organisés en lignes et en colonnes. La surface passe par les quatre vertex qui forment les coins, mais pas par les autres qui contrôlent la forme sans toucher la surface (un peu comme des aimants).
La manipulation des vertex va permettre de modeler une grande variété de formes.
Dans un premier temps nous allons modeler la coque qui sera formée de deux surfaces : la coque proprement dite et l'étrave.
Sélection de vertex
Les vertex sont identifiés par des petits carrés rouges.
Pour les déplacer, il faut commencer par les sélectionner. Deux modes de sélection sont possibles :
- par sélection individuelle d'un vertex en cliquant dessus ;
- par sélection d'une zone à l'écran (cliquer, glisser, relacher). Tous les vertex contenus dans la zone vont être sélectionnés.
Il est possible de combiner ces deux modes pour ajouter ou supprimer des vertex de la sélection en appuyant sur la touche Majuscule (<Shift>) et de refaisant une sélection (individuelle ou par zone).
Les vertex sélectionnés changent de couleur en passant au vert
clair.
Le dernier vertex sélectionné devient le vertex courant, il
est repéré par un petit carré jaune à l'interieur
du carré rouge. Il est également inscrit dans la barre de status
en bas de l'écran à gauche.
L'ordre de sélection des vertex est important pour les commandes Grouper
les vertex où le groupement se fait au dessus du premier vertex
sélectionné, et Aligner les vertex où tous les
vertex s'alignent sur la droite formée par les deux premiers vertex
sélectionnés.
Déplacement de vertex
Une fois la sélection faite, il suffit de cliquer sur l'un des vertex de la sélection et de déplacer le curseur de la souris, pour déplacer l'ensemble des vertex sélectionnés.
Ajout de lignes et de colonnes,
Pour créer des surfaces plus complexes que la surface par défaut il faut commencer par ajouter de nouvelles lignes ou colonnes.
Pour ajouter des lignes il faut se placer dans la Vue Transversale. Pour ajouter des colonnes il faut se placer dans la Vue de Profil ou la Vue en Plan.
Il faut indiquer que l'on veut ajouter une ligne (ou une colonne) par le
menu Vertex>Ajouter une ligne (ou colonne) puis cliquer là
où l'on veut positionner le vertex à ajouter.
Regardons le cas d'un ajout de ligne.
Pour cela on pré-sélectionne une colonne en cliquant sur un
vertex de la colonne (le vertex courant devient le vertex sélectionné
dans la colonne) puis on choisit le menu Vertex/Ajouter une ligne, et on clique
entre deux vertex de la colonne pré-sélectionnée là
où l'on verrait bien un nouveau vertex s'insérer dans la colonne.
Le vertex est inséré dans la colonne présélectionnée
à la position choisie, et tous les autres vertex de la ligne s'insèrent
automatiquement dans les autres colonnes de la surface.
Note : il est pratique de n'afficher qu'une seule colonne pour introduire une nouvelle ligne.
Le processus d'insertion d'une colonne est identique.
Pour notre 6.50, un maillage de 4 lignes sur 4 colonnes est adopté.
Fig 1. Dessin de la coque,
ajout de nouvelles surfaces,
On ajoute ensuite l'étrave. L'étrave est modélisée à part pour ne pas trop déformer la coque : l'étrave doit comporter des particularités pour avoir un brion bien marqué (intersection de l'étrave et de la quille) et pour être bien arrondie dans le haut, et fin dans la partie basse.
La modélisation en deux partie ajoute tout de même
une complexité : il va falloir raccorder l'étrave et la coque
de manière parfaite pour que la jonction soit invisible.
Pour réaliser cette jonction, l'étrave doit avoir le même
nombre de lignes et le ordre en transversal. Ce dernier paramètre se
modifie dans la boite de dialogue Propriétés des surfaces
: Flexibilité transversale.
La surface NURBS étant tangeancielle aux lignes de
vertex aux extrémités, et le haut de l'étrave devant
être arrondi, la ligne du haut se termine perpendiculairement au plan
de symétrie.
Fig 2. Dessin de l'étrave de haut
On utilise la même technique pout le brion, et pour
bien le marquer, on donne au vertex en bas à droite sur la figure un
poids de 3.
Fig 3. Dessin de l'étrave de profil
Base du plan de symétrie.
Une coque est presque toujours symétrique. Pour éviter d'avoir à modeler deux surfaces symétriques, Naval Designer calcule automatiquement le symétrique d'une surface. Il est néamoins possible d'indiquer qu'une surface n'est pas symétrique, pour dessiner par exemple une voile.
Par défaut, le plan de symétrie est centré dans le plan YOZ, c'est à dire le plan vertical et longitudinal centré sur l'origine. Il est possible de déplacer ce plan de symétrie et de le faire pivoter dans l'espace.
Pour cela on utilise la "base du plan de symétrie", un objet composé d'un point central, l'origine par laquelle le plan passe , et de trois vecteurs orthogonaux, dont deux sont dans le plan YOZ et un lui est perpendiculaire.
L'origine de la base sert à déplacer le plan tandis que l'extrémité des vecteurs servent à le faire pivoter. Dans chaque vue de travail, on ne peut faire que des transformations en 2D, il faut donc utiliser les trois vues de travail pour avoir un effet dans trois dimensions.
Ces modifications de la base du plan de symétrie ont également un effet sur la surface elle-même puisqu'elle suit le mouvement imprimé à la base. Ces mouvements (translation et rotation) sont des transformations géométriques. Dans le cas d'une surface non symétrique, on utilise la base uniquement pour ses capacités de transformations à la souris.
La possibilité de modifier le plan de symétrie rend Naval Designer très puissant puisqu'il est ainsi possible de créer des symétries non centrées sur le plan central. On appliquera cela aux bi-safrans de notre 6.50. La manipulation à la souris des surfaces grâce à la base est très pratique dans de nombreux cas.
Fig 3. Dessin de bi-safrans.
Transformations.
En plus des possibilités manuelles (c'est-à -dire à la souris) d'appliquer des translations et des rotations aux surfaces, il est possible d'appliquer des transformations géométriques très précises à des des ensembles de surfaces grâce à la boite de dialogue Transformations.
Ces transformations sont :