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Ce manuel est en cours de rédaction.
Sailcut is est un logiciel de tracé de voiles et de développement à plat des laizes. Les voiles peuvent être à 3 cotés ou à 4 cotés pour les gréements anciens par exemple.
La première version de Sailcut a été développée en 1978 et utilisée par Robert Lainé sur son 1/4 ton IOR "Flying Sheep III". Sailcut est disponible sur la toile Internet depuis 1994 et est utilisé par beaucoup de professionels et amateurs maîtres voiliers, pour des bateaux de course, de croisière ou maquettes navigantes.
Sailcut utilise une définition mathématique de la surface des voiles qui garantie que le profil de la voile sera lisse et aérodynamique.
Sailcut CAD est écrit dans le but d'être portable. Le code est donc du C++ qui utilise la librairie Qt de Trolltech pour l'interface graphique. Sailcut CAD utilise OpenGL pour tous les affichages 3D. Sailcut se compile et tourne sur GNU/Linux, Microsoft Windows et MacOS/X.
Vous pouvez télécharger la dernière version de Sailcut CAD depuis la page du projet à http://sailcut.sourceforge.net/. Sailcut CAD est disponible sous forme binaire (compilé pour vous) et code source.
A partir de la version 0.6.5 Sailcut CAD utilise des extensions de nom de fichier distincts au lieu de l'extension générique ".xml". Si vous souhaitez réutiliser des fichiers de données de voile de ce type vous devez renommer les renommer avec l'extension ".saildef". Vous pourrez alors récupérer les données dimensionelles de la voile mais pas le moule que vous devrez redéfinir avant de sauvegarder les données.
Vos préférences sount enregistrées dans le fichier ".sailcutrc". Sur les plateformes Unix ce fichier est placé dans votre répertoire "Home". Sous Windows ce fichier il est généralement dans "C:\".
A partir de la version 0.0.5, Sailcut CAD est internationalisé. La traduction complète des interfaces utilisateur est disponibles dans plusieurs languages. Au démarrage Sailcut utilise la langue correspondante à vos paramètres locaux. Vous pouvez changer la langue en utilisant le menu Vue >Langue.
Au lancement Sailcut CAD vous présente une voile par défaut. En haut de la fenêtre vous trouverez une série de menus déroulant. Le menu Fichier est utilisé pour le chargement d'une voile existante, la sauvegarde des données et paramètres de la voile et l'export des panneaux développés.
Vous pouvez changer les dimensions de la voile à partir du menu déroulant Vue->Dimensions.
Vous pouvez modifier le profil de la voile à partir du menu déroulant Vue->Moule.
Vous pouvez visualiser plusieurs voiles sur le même gréement à partir du menu déroulant Vue->gréement.
Le programme est concu pour traiter les voiles triangulaires et quadrangulaires. Une voile triangulaire peut être vue comme une voile quadrangulaire dont le coté haut est très petit. La surface de la voile est générée à partir d'un jeu d'équations qui défini le profil de la voile à toutes les hauteurs. Ces profils reposent sur les bords de la voile qui sont eux même définis par leur longueur et le rond de ces bords, ainsi que par le vrillage de la voile. L'écran "Dimensions" est partagé en zones regroupant les divers paramètres de la voile.
Utilisez le bouton "Calcul" pour calculer et afficher des données auxiliaire. Cette opération peut changer la couleur de certaines zones de saisie. Si la couleur est rouge c'est que la valeur est trop forte et jaune si elle est trop faible et la valeur elle même sera changée pour être à la limite acceptable.
Lorsque vous avez fini d'entrer les données pressez le bouton OK pour afficher la voile en 3D.
Papier présenté par Robert Lainé au 2ème Workshop Science Voile IRENAV à Brest, France, le 21 mai 2004
Le logiciel de coupe de voile Sailcut a été développé initialement en 1978 en Basic sur un calculateur disposant d'un écran avec une ligne de texte, une petite imprimante à 32 colonnes et seulement 1.6 ko de mémoire vive. D'où la nécessité de faire simple pour modéliser la surface des voiles que je fabriquais et utilisais sur mon ¼ ton IOR.
Ce cycle court "conception=>fabrication=>utilisation=>correction" sans contrainte commerciale d'adaptation aux habitudes de travail des voileries m'a permis de converger rapidement sur une modélisation compacte et robuste de la surface des voiles. Plus tard l'utilisation de Sailcut par des voileries a contribué à l'ajout d'interfaces graphiques au noyau Sailcut mais ceci est une autre histoire... Depuis 1993 la version Visual Basic de Sailcut est disponible sur Internet (http://www.sailcut.com) et depuis 2003, le code source de Sailcut récrit en C++ est disponible à http://sailcut.sourceforge.net. Pour des raisons de protection de la propriété intellectuelle, le nom Sailcut est déposé mais l'auteur maintient l'accès libre et gratuit au logiciel Sailcut.
Une voile est une surface complexe que les voileries définissaient historiquement par des notions telles que le creux à différentes hauteurs et la position du creux maximum sur la corde locale. Cette manière de définir la voile par des points de contrôle permet de faire facilement une corrélation visuelle entre le modèle et la voile réelle sur le bateau. Malheureusement par quelques points peuvent passer un grand nombre de surfaces plus ou moins bosselées. Ensuite des notions telles que la pente au bord d'attaque et au bord de fuite furent introduites pour améliorer le contrôle du maître voilier sur la forme du profil de la voile. Ces méthodes menaient à des calculs d'interpolation assez lourds pour trouver le creux en tous points d'une voile, calculs dépassant la capacité des calculateurs personnels d'antan.
Dès le début de mes activités sportives en voile, je me suis intéressé à l'aérodynamique de la voile. La lecture du livre "Theory of wings sections" m'a convaincu que ce qui comptait le plus dans la qualité d'un profil était la répartition de la courbure le long du profil. La définition d'un profil par son creux maximum, la position du creux et des segments de fonctions quadratiques ou cubiques me semblait suspecte. Plutôt que de chercher à reproduire des voiles existantes, j'ai cherché à produire une loi de courbure raisonnablement aérodynamique sur toute la surface de la voile. La première approche a été de modéliser directement la courbure mais cela nécessitait de traiter simultanément les dérivées premières et secondes en tous points et donc trop de calculs pour mon petit ordinateur. Navigant à l'époque en mer du Nord dans des conditions assez musclées pour mon ¼ ton, un de mes objectifs était d'obtenir une forme de profil ayant un pic de pression avancé pour combattre la tendance du creux à reculer quand le vent augmente. J'ai finalement choisi une équation définissant la dérivée seconde du profil et me donnant une évolution continue de celle-ci et contrôlée par seulement deux paramètres.
Le système de coordonnées choisi est tel que le plan X-Y contient le point d'amure, le point d'écoute et la tête du guindant. L'axe X est horizontal du point d'amure vers le point d'écoute, l'axe Y est vertical vers le haut et l'axe Z transverse au plan X-Y. Les profils sont définis comme l'intersection de la surface de la voile avec un plan horizontal Y-Z. Le Z d'un point d'un profil donné est donc une fonction de l'abscisse X normalisée par rapport à la longueur de la corde locale comme montré dans Figure 1, « Système de coordonnées de Sailcut ».
L'équation retenue pour décrire la dérivée seconde du profil est:
Z'' = K * ( -A * (1 - X)^AV - AR * X)
Ce qui donne par intégration la pente du profil :
Z' = K * ( A * (1 - X)^(AV + 1) / (AV +1) - AR/2 * X^2 + C )
Et enfin le profil après une seconde intégration :
Z = K * ( -A * (1 - X)^(AV + 2) / (( AV + 2) * (AV +1)) - AR/6 * X^3 + C * X + B )
Pour satisfaire les conditions (X=0, Z=0) et (X=1, Z=0) on prend :
B = A / ((AV + 2) * (AV + 1)) C = AR / 6 - B
Le maximum de Z est trouvé quand Z' = 0, ce qui permet ensuite de calculer K pour que ce Z maximum soit celui souhaité (creux du profil).
Les coefficients AV et AR donnent une mesure de la courbure au bord d'attaque et au bord de fuite. Avec le creux maximum, ces deux coefficients suffisent pour décrire le profil de la voile à toutes les hauteurs.
Le coefficient A définit différentes familles de profils avec un bord d'attaque plus ou moins rond. En pratique A = 1 donne de bons profils pour toutes les voiles navigant dans des conditions de vent moyen ou faible. Personnellement je préfère avoir un bord d'attaque plus plein et j'utilise A = 1 + AV / 4. Ce coefficient est celui utilisé dans le code de Sailcut et il donne des voiles polyvalentes.
Le tableau ci dessous donne un exemple de profil obtenu avec la formulation ci dessus.
AV = 5.00 AR = 0.02 K = 2.94 A = 2.25 B = 0.054 C =-0.050 curvature = z" / (1+ z'*z')^3/2
x | z" | z' | z | curvature |
0.0 | -6.615 | 0.955 | 0.00 | -2.503 |
0.1 | -3.912 | 0.438 | 0.0674 | -3.007 |
0.2 | -2.179 | 0.140 | 0.0949 | -2.117 |
0.3 | -1.129 | -0.021 | 0.100 | -1.129 |
0.4 | -0.538 | -0.101 | 0.0934 | -0.530 |
0.5 | -0.236 | -0.138 | 0.0812 | -0.230 |
0.6 | -0.103 | -0.154 | 0.0665 | -0.099 |
0.7 | -0.057 | -0.161 | 0.0507 | -0.055 |
0.8 | -0.049 | -0.166 | 0.0343 | -0.047 |
0.9 | -0.053 | -0.172 | 0.0174 | -0.051 |
1.0 | -0.059 | -0.177 | 0.00 | -0.056 |
Ayant défini une formulation simple pour les profils, il suffit de faire varier les valeurs du creux et des coefficients AV et AR en fonction de la hauteur du profil dans la voile. Pour la bordure qui est un arc de cercle, les coefficients AV et AR sont nuls et seul le creux est défini par l'utilisateur. Un profil dit de creux maximum est positionné autour de la ½ hauteur de la voile et les valeurs de AV et AR sont ajustées par l'utilisateur pour obtenir la forme désirée. Le profil haut de la voile est défini de la même manière. Pour tout autre profil intermédiaire la valeur du creux est interpolée par une fonction parabolique et la valeur des coefficients AV et AR est interpolée linéairement entre celles des profils de référence.
Au total on utilise 3 valeurs de creux, la position verticale du creux maximum, et 2 paires de coefficients (AV,AR) pour définir le moule de la voile.
Notez que dans le logiciel Sailcut, la valeur affichée pour le coefficiend de forme du guidant est directement le coefficient AV alors que pour la chute la valeur affichée est 50 fois le coefficient AV des équations ci-dessus, ceci afin que les utilisateurs travaillent avec des chiffres plus simples que des valeurs à la deuxième ou troisième décimales.
Le moule ci dessus ne suffit pas pour faire une vraie voile. En effet les bords d'une voile sont rarement droits et de plus la voile présente un certain vrillage des profils entre le haut et le bas. Pour définir la forme des bords j'utilise maintenant une formulation avec un point représentant le rond maximum du bord, c'est à dire l'écart maximum du bord réel par rapport à la ligne droite joignant les coins adjacents, et deux arcs de parabole qui joignent le point de rond maximum aux coins de la voile. Les profils s'appuient sur ces bords de la voile. Le vrillage de la voile est obtenu par une rotation des profils autour de leur extrémité coté guindant. L'angle de rotation est proportionnel à la hauteur du profil.
Il est à noter que cette méthode de modélisation de la surface des voiles permet de construire une voile ayant une forme sans bosses ou méplats, ni possibilité d'inversion de cambrure des profils, ceci avec peu de paramètres et des calculs simples. La méthode est applicable aussi bien aux voiles triangulaires qu'aux voiles à quatre cotés et Sailcut est utilisé régulièrement pour des vieux gréements.
Copyright (C) 1993-2005 Robert & Jeremy Lainé.
Sailcut est une marque déposée par Robert Lainé.
Ce logiciel est libre; vous pouvez le redistribuer et le modifier selon les termes de la licence GNU General Public Licence telle que publiée par la Free Software Fondation version 2 ou autre version plus récente. Voyez http://www.fsf.org/ pour les termes de cette licence.
Ce logiciel est distribué avec l'éspoir qu'il vous soit utile mais SANS AUCUNE GARANTIE même implicite quand son utilisation. Voyez les termes de la licence GNU pour plus de détail.
Vous devriez avoir une copie de la licence GNU General Public Licence avec ce logiciel, si ce n'est pas le cas demandez la à Free Software Fondation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
Les auteurs apprécieraient que les publications sur des voiles conçues avec Sailcut comportent une reconnaissance de leur travail. Merci par avance.