Kostia RONCIN - ENSTA Bretagne

Kostia RONCIN
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Sommaire
1.
2.
3.
4.
5.
VPP et Simulateur dynamique : définitions
approches et objectifs
Du simulateur au VPP dynamique (DVPP)
Comportement sur les vagues : surf et résistance
ajoutée dans les vagues.
Validation
Applications : analyse de scenarios tactique,
Evaluation de la performance de concepts inédits
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VPP (Velocity Prediction Program)
 Objectifs
 Un outil de l’architecte
 Evaluer les performances dès les premières étapes de la
conception
 Déterminer les dimensions principales du voilier
 Balayer l’ensemble des possibilités de conception.
 Fiabilité, précision relative
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VPP (Velocity Prediction Program)
 Méthode
 Équilibre statique
 Forces aérodynamiques Vs Forces Hydrodynamiques
 Modélisations simplifiées et rapides
 3 à 4 DDL maxi
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Simulateur dynamique
 Objectifs
 Analyse de conduite du voilier
 Evaluer des scenarios tactiques
 Représentation fidèle du comportement et de la
performance
 Rapide (simulation temps réel voire accéléré)
 Robuste
 précis
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Le voilier - Système mécanique
Aérodynamique
(voiles, fardage)
Interaction
L ’adversaire
Pesanteur
Hydrodynamique
(carène, quille, safran)
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Simulateur dynamique
 Analyse du
comportement
 1 seul voilier
 6DDL
 Résolution de la
dynamique
 Modèle
hydrodynamique
rapide (essais en
bassin)
 Accès à toutes les
variables physiques
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Structure modulaire
Simulateur
de deux voiliers
en interaction
Parcours
et arbitrage
Vent
réel
Commandes
Consignes
Vent
apparent
Bateau2
visualisation
Système
mécanique
Interaction
aérodynamique
Correcteur
PID
Efforts
Deuxième
intégration
Première
intégration
Hydrodynamique
Hydrostatique
Aérodynamique
Masse,
masse ajoutée
moments d'inertie
Stationnaire
Quille
Bateau1
carène
Instationnaire
Safran
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Du simulateur au DVPP
 La différence se situe au niveau de la modélisation des
efforts :
 1 modèle pour 1 bateau pour le simulateur
 Modèle paramétrique pour le VPP
F=f(Lwl, L, B, T, , CB,Cp…)
 Le DVPP est un simulateur dynamique muni d’un
modèle d’effort paramétrique
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Intérêt du DVPP
 Modélisation des phénomènes instationnaires
 surf,
 résistance ajoutée dans les vagues,
 tossage
…
 Accès à toute la physique
 analyse
 dimensionnement
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Évaluation des efforts
hydrodynamiques stationnaires
Modèles empiriques
•Des modèles
nombreux et peu
concordants.
•Des modèles souvent
simplistes
Essais en bassin
Calculs numériques
•Un moyen de
référence
•Validation
incomplète
•Un coût élevé
•Un domaine de validité
limité ( carènes
modernes)
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Modélisation
Impératif
temps de calcul
Modélisation en
hypersurface de réponse
interpolation entre des
points de fonctionnement
Les efforts hydrodynamiques
sont supposés dépendre de :
4 paramètres d ’attitudes
et de positionnement,
la vitesse du bateau
Espace vectoriel à 5 dimensions
Réduction du nombre de points de
fonctionnements par application de
la méthode des plans d ’expériences
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Modelisation du surf
(Deparday-Letexier 2010)
 Assimilation du modèle hydrodynamique de l’IMS
(ORC)
 Modélisation simplifiée des vagues (surf)
Surf : Modèle non-linéaire
(Bellec2011)
 Calcul des efforts de Froude-Krilov
 Définition de la surface libre 3D
 Implémentation
Maillage par triangles
Coupe au niveau de la surface libre
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Campagne d’essais Quiberon Juin
2004
Mesure au point fixe à
terre
Caméra
CCD
(ENV)
Antenne
DG16
(Thalès)
4Capteurs
de vent
(ENV)
CPU
(IUT de
Nantes)
Centrale
inertielle
(Cadden
)
Capteur
d’angle de
barre (ECN)
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Resultats : simulation globale
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Analyse tactique : exemple 1
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Evaluer de nouveaux concepts
(Barasc-Allain 2011)
 Approche scientifique
/approche empirique
 Evaluer et mettre au
point de nouveaux
concepts
 Absence de retour
d’expériences
Kiteboat foiler d’Yves Parlier
par Nicolas Van Velthoven
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