Les matériaux

Les éléments physiques de base

La densité

La densité d'un matériau détermine son poids rapporté au volume. C'est à dire le poids pour une épaisseur donnée. Il va de 0,40 pour le cèdre à 7,5 pour l'acier. Autrement dit un bordé de 5 mm d'épaisseur en acier pèse le même poids que 94 mm en cèdre.

La résistance mécanique

Vous prenez une bande de 100 mm de large, d'un m'être de long, 5 mm d'épaisseur en acier et une poutre de 100 x100 mm en cèdre dans le sens du fil. Vous la posez aux extrémités et vous montez dessus, la bande de tôle va plier mollement jusqu'au sol alors que la poutre de cèdre ne va pas broncher. Si vous prenez deux bandes de tôle de 2,5 mm soigneusement collées sur 10 cm de mousse ou de balsa cela tiendra aussi bien que le cèdre. L'épaisseur est un facteur de résistance. C'est la notion de moment d'inertie. Plus la matière s'écarte de l'axe, plus elle est efficace. D'où le carton ondulé.

Vous prenez une bande de cèdre travers au bois, vous vous retrouverez encore par terre. Les matériaux à base de fibres n'ont des caractéristiques intéressantes que dans le sens des fibres. Si l'on a fait des bateaux en balsa et en acier avec d'excellents résultats, il est bien évident que l'on ne s'y est pas pris de la même manière. Mon propos n'est pas d'aller plus avant dans un cours de calcul de structure mais de faire le point sur les qualités à attendre des matériaux les plus usuels. Sur le plan architectural, on peut être bien dans sa peau en étant coureur de marathon ou sumo. Il faut juste éviter de vouloir inverser les rôles.



Le bois classique

C'est le matériau ancestral. Il flotte naturellement, d'où l'enchaînement bien connu du radeau vers le tronc d'arbre creusé puis sa reconstitution par petits bouts.

La construction classique a évolué depuis des siècles vers une forme extrêmement sophistiquée pour les yachts.

Les échantillonnages se sont réduits progressivement et les dernières évolutions sont de véritables chefs d'œuvre. En l'absence de bonnes colles, la construction bois est restée jusqu'aux années soixante un assemblage de pièces rivées et boulonnées. Si l'on assurait l'étanchéité des coques grossières en forçant de l'étoupe entre les virures (planches), les belles coques étaient tout simplement rendues étanches par un ajustage parfait et la pression du bois gonflé par l'eau. Les charpentiers encore rompus à ces techniques ne sont plus qu'une poignée. Malheureusement il est assez fréquent de voir reconstruire et réparer des chefs d'œuvre avec des méthodes empruntées à la pèche et à la quincaillerie. L'étoupe et le joint pour salles de bain sont en train de tuer un art ancestral.

Les coques construites comme à la pèche avec de grosses pièces de charpente et des bordés calfatés, ne sont pas les plus adaptées à la plaisance. Elles fuient volontiers et demandent une maintenance régulière. De plus, elles ne sont pas faites pour durer, les bois économiques pourrissent vite et les assemblages par carvelles en acier ou fer disparaissent en dix à vingt ans. C'est la raison pour laquelle il ne subsiste pratiquement pas de vieux bateaux construits de la sorte.

Les belles coques de construction classique construites par les grands noms que sont Jouët, Pichavant, Labbé, Rameau, Costantini, Hervé, Bonnin... naviguent encore si elles ont été bien entretenues. Passé une vingtaine d'années, il faut changer des pièces pourries ou fatiguées. C'est facile et relativement peu coûteux. Le cauchemar est cependant la présence d'acier sous forme de membrures, varangues, boulons ou renforts. C'était le cas de la presque totalité des bateaux de course de l'entre deux guerres. A l'époque cela n'avait pas d'importance, les bateaux partaient à la casse dés qu'ils n'étaient plus compétitifs.

Ce type de construction étant un énorme mécano étanche, on se doute que les excellentes qualités mécaniques du bois sont trahies par la multiplicité des assemblages. La meilleure construction classique reste lourde et déformable. En cas de collision ou d'échouage, elle se démantibule rapidement. Le vieillissement est variable selon les matériaux employés. Les coques légères des américains n'ont pas survécue. Les coques en composite acier/acajou posent des problèmes au-delà de trente ans. Des coques d'avant 1914 avec des bois introuvables aujourd'hui et des bronzes et cuivres d'excellente qualité sont souvent en bien meilleur état que des bateaux beaucoup plus récents.

La construction classique reste un matériau intéressant en la modernisant par le collage des bordés et des pièces en lamellé collé. Suivant la qualité de la conception, le poids varie entre celui de l'alliage léger et de l'acier.

Pour reconstruire une unité classique, c'est l'idéal. En matière d'art, c'est la construction d'une cathédrale. Sur le plan écologique, c'est irréprochable.

Avantages

Isolation thermique et phonique
Mode de construction passionnant
Bonne durabilité si tout bois, inox, cuivre et bronze, supérieure aux contreplaqués et bois moulé.
Aspect intérieur sympathique
Patrimoine culturel
Doté d'âme et vie (grincements)
Bonne tenue de la peinture si la coque est en bon état
Réparations de bordé et membrures faciles partout dans le monde
Ecolo

Inconvénients

Maintenance extérieure importante.
Fissurations de peintures aux joints sur une coque fatiguée ou après très mauvais temps.
Manque de rigidité et fuites permanentes sur des coques fatiguées ou calfatées.
Durabilité préoccupante si présence d'acier ou laiton.
Disparition des architectes et des chantiers à même de concevoir, construire puis assurer la maintenance et les réparations.
Demande beaucoup de talent en matière de construction amateur.
Les gros impacts ne pardonnent pas.
Coûteux en main d'œuvre.



Le bois moulé

Apparu à la fin du 19° siècle, le bordé multiplis croisés assemblé par rivets est resté longtemps le matériau par excellence des coques rapides à moteur. Avec l'arrivée de bonnes colles il s'est développé dans les années cinquante, en construction amateur notamment. L'avantage est un excellent rapport poids résistance. C'est à la portée d'un amateur soigneux et patient. Mais ces coques vieillissent mal. Les fines épaisseurs des plis et les infiltrations en bout amènent un pourrissement par les bords sous une vingtaine d'années pour les bateaux mal entretenus.
Les "cloches" ou défauts de collage réapparaissent dans les mêmes délais. Il n'y a alors d'autre alternative que de changer tout le bordé.

L'arrivée des colles époxy et la facilité d'une stratification fine avec les mêmes résines répondent à ce problème en assurant une protection largement supérieure. Cette méthode permet la pose du bordé sous vide en lieu et place de l'agrafage. La seule contrainte impérative pour travailler sous vide est de poser le premier pli sur une surface étanche. C'est à dire de commencer par des lisses jointives ou un moule fermé. L'improvisation en la matière a occasionné quelques désastres. Lorsqu'il y a une fuite l'air aspiré remplace la colle.
Il est impératif de faire du bois moulé avec des plis de bois massif. Il y a eu des constructions à base de plis de contreplaqué. Cela ne vaut rien tant sur le plan de la résistance structurelle que sur le plan de la longévité.

Avantages

Légèreté.
Rigidité.
Bonne isolation thermique, suffisante en régions tempérée.
Belle finition facile à réaliser. On peut poncer les bosses.
Bonne tenue des enduits et peintures.
Durabilité dans le cas de collage époxy et tissus de finition.
Aspect intérieur superbe.
Petits impacts sans gravité et réparations faciles.
Accessible aux amateurs un peu habiles et patients.
Ecolo.
Faible volume de structure des constructions sans lisses.
Facile à concevoir.

Inconvénients

Gros impacts désastreux.
Faible durabilité dans le cas de constructions anciennes.
Coûteux en main d'œuvre.




Strip planking

C'est le matériau à la mode du moment. La traduction littérale est : bordé nu. Cela ne veut rien dire car on ne peut précisément pas laisser ce type de bordé à nu. Il est constitué de lattes jointives de faible largeur capables d'être assemblées en jouant sur leur souplesse.

Le procédé est ancien. Avec les colles classiques ou les résines polyester, il vieillit mal. Avec les résines epoxy, il y a un sérieux progrès avec une meilleure protection contre les infiltrations et la possibilité d'assurer un bon collage de tissus externes. Il est encore trop tôt pour se prononcer sur le vieillissement.

Les premières unités de strip époxy ont été de petite taille. Pour construire un canoë où une annexe cela marche assez bien. Dans une certaine mesure, les multicoques s'y apparentent avec une faible maîtresse section et des contraintes longitudinales importantes. En fait le bordé a des caractéristiques mécaniques analogues à celui d'une construction classique. La résistance transversale est dérisoire. Il faut renforcer par des membrures ou des peaux stratifiées extérieures.

Le problème étant dans les deux cas que le matériau n'est pas nécessairement stabilisé et pourra fendre en séchant ou rompre ses liaisons en gonflant. S'il est isolé par des peaux extérieures, il ne faut admettre aucune infiltration. La sécurité consiste à considérer le bois comme une âme neutre telle qu'une mousse dans un bordé sandwich et c'est plus lourd.

L'intérêt est qu'à priori ce type de construction est à la porté de l'amateur, économique et facile à finir proprement. On peut poncer toutes les petites imperfections et éviter d'avoir à enduire. En fait, seul un professionnel expérimenté saura assurer une bonne stabilité et de bons collages.

La conception de la structure transversale est complexe. Il faut se méfier de l'apparente facilité qui consiste à construire des bateaux comme une maquette avec des lattes sur des gabarits. Il y a eu le C-Flex avec des lattes de polyester ou plus récemment le Kowex avec un mélange de lattes de bois et de mousse. Un bon professionnel refusera ou prendra ses responsabilités, mais un amateur ou un chantier débutant aura souvent des difficultés à la mettre au point. S'il y a une petite économie à réaliser, elle est vite rattrapée par l'absence de valeur du bateau ou les frais de procédure.



Contreplaqué marine

Mis en vogue par J.J. Herbulot puis Philippe Harlé avec d'excellents plans économiques il faut admettre que peu d'unités ont survécu. Le pourrissement par la tranche et la médiocre qualité des bois utilisés pour les bouchains en sont souvent la cause. Pen Duick 2 n'y a pas échappé. Comme pour le bois moulé, les résines époxy et les tissus de faible grammage constituent une révolution.

Avantages

Faible coûts de matériaux et main d'œuvre.
Chaleur du bois
Bonne résistance aux faibles impacts et inattendue aux forts impacts. Les bouchains sont très résistants et les panneaux plutôt souples.
Ecolo

Inconvénients

Bouchains obligatoires sauf bois moulé déguisé.
Durabilité médiocre des constructions anciennes.
Conception délicate si l'on veut faire léger.





L'acier

C'est le second matériau traditionnel. Au début c'était du fer rivé avec une bonne résistance à la corrosion. Maintenant c'est de l'acier soudé, cela ne résiste pas à la corrosion mais les traitements ont fait d'énormes progrès. Son poids le fait en principe exclure pour des constructions de moins de 15 m. En fines épaisseurs il est difficile à travailler et très sensible à la corrosion. Néanmoins un vainqueur de quarter ton cup était en acier (7,50 m). Sur les voitures il fait très bien l'affaire mais on sait ce qu'il en est en matière de corrosion des tôles fines. Plus le bateau est gros, plus c'est intéressant, néanmoins sur des bateaux de 30 m le supplément de poids coque avoisine encore 30 % par rapport à l'alliage léger ou au bois et le prix de revient est de l'ordre de la moitié.

Les Hollandais font beaucoup de bateaux en acier, nous très peu. C'est une question de traditions.
En fait le matériau étant lourd, il faut prévoir toute l'architecture du bateau en conséquence.

Le jeu devient très difficile si l'on met des bouchains pour cause de construction amateur. En dessous de 15 m cela conduit à des bateaux lents et souvent dangereux. Les aciers Corten et inox résolvent les problèmes de corrosion au prix de difficultés de formage. Ils ne sont pas compétitifs avec l'alliage léger. C'est le matériau des Joshua, Damien et une multitude de bateaux de voyage. Le poids ajouté à la charge font qu'il est indispensable de bien réussir l'architecture.

Il y a eu d'excellents bateaux de course en acier tels les Tina. Il faut ajouter que le poids de construction donnait à l'époque droit à une généreuse baisse de rating.

Avantages

Faible coût.
La meilleure résistance à tous types d'impacts.
Durabilité illimitée si entretien suivi.
Réparable partout dans le monde et en dehors d'un chantier.
A l'épreuve de la foudre (rare).
Sans mauvaises surprises.
En cas d'incendie ne coule pas.
Recyclable à 100%.
Bateaux à bouchains possibles en construction amateur, mais l'amateurisme restera visible.
Structure facile à concevoir et calculer.

Inconvénients

Poids et performances en rapport.
Magnétique (compas).
Corrosion.
Entretien sauf finition coûteuse.
Médiocre tenue de la peinture .
Isolation thermique et phonique inexistante d'où l'obligation de mettre des mousses inflammables ou de la laine de roche hydrophile.
Bateaux en forme interdits à la construction amateur.
Aspect d'épave quand la finition et l'entretien laissent à désirer.
Interdit aux multicoques en dessous de 40 m.



Alliage léger

Très en vogue chez nous avec un mode de construction sur lisses et membrures spécifique. Les Hollandais préfèrent ne travailler que sur membrures. L'alu élimine une part des problèmes de corrosion et de poids de l'acier. Les Pen Duick entre autres ont rendu le matériau classique bien qu'il n'ait guère plus de trente ans.
C'est le matériau par excellence des bateaux de voyage. Nettement plus léger que l'acier sans les problèmes de corrosion. Pour la course c'est démodé, mais si l'on se réfère aux problèmes rencontrés par les bateaux en composite dans l'Océan Indien, c'est peut-être une position hâtive. Pour un dériveur intégral il présente le double avantage de pouvoir se poser sur le fond sans dommages et permettre le rapport de lest indispensable.

Avantages

Bonne résistance à l'impact.
Bonne résistance en milieu salin.
Bonne durabilité si l'on sait contourner les problèmes de corrosion et de résistance à la fatigue (probablement 100 ans et plus).
Faible coût en construction à l'unité.
Recyclable à 100 %.
Possible en multicoques sous réserve d'une architecture appropriée.
Possibilité de ne pas peindre les oeuvres mortes mais...


Inconvénients

...moche si les œuvres mortes ne sont pas peintes.
Déformations à la soudure empêchant un travail parfait et rendant l'enduit très coûteux si l'on veut une belle finition. Mauvaise tenue des ponts en teck, enduits et peintures associée à l'obligation de mettre beaucoup d'enduit. Cette belle finition est mise à mal au moindre impact
Médiocre résistance à la corrosion électrolytique.
Rarement réparable hors Europe et Amérique du Nord.
Faible résistance à la fatigue (pièces très sollicitées en flexion).
Isolation thermique et phonique inexistante d'où l'obligation de mettre des mousses inflammables ou de la laine de roche hydrophile.
En cas d'incendie, fond assez facilement.
Facile à concevoir et calculer sous réserve de ne pas vouloir trop simplifier la structure.
Inabordable pour le constructeur amateur .
Superstructures compliquées à réaliser.




Aluminium épais

Des constructeurs ont eu l'idée de faire des bateaux à bouchains sans structure en utilisant des épaisseurs de tôle énormes. Le poids est phénoménal. Avec les bouchains on retrouve les problèmes de l'acier dans les petites tailles. La résistance à l'impact n'est limitée que par la qualité des soudures.

La main d'œuvre est très réduite mais le prix matière à hauteur du poids. L'accrochage des emménagements pose quelques difficultés mais en regard de la simplicité de construction on ne peut pas tout avoir. Avec le ferro-ciment c'est un mode de construction très handicapant en performances.

C'est évidemment inutilisable en multicoque et difficilement compatible avec le rapport de lest nécessaire à un dériveur intégral.



Aluminium rivé

Il n'y a probablement pas eu plus de dix bateaux construits ainsi. Comme tous les avions sont en alu rivé, on peut se demander pourquoi. La première raison est un coût multiplié par trois. La seconde est que l'utilisation de tôles fines pose un problème que les avions ne connaissent pas : le choc des vagues et pouvoir marcher dessus.

Accessoirement, l'assemblage signifie une multitude de trous et de juxtaposition avec un matériau sensible à la corrosion électrolytique. L'acier rivé est totalement tombé en désuétude.



Polyester stratifié Menu

C'est le matériau roi de la construction en série. L'investissement moule est lourd mais le prix de revient des coques et pont est ensuite imbattable. Les bateaux de production sont construits en monolithique, c'est à dire en une seule épaisseur. C'est lourd mais très durable et particulièrement économique. Il n'est pas rare de voir des épaisseurs de 20 à 25 mm dans les fonds sur des bateaux d'une dizaine de mètres. C'est souple et de ce fait la résistance à l'impact est améliorée. La tenue du gel coat étant excellente on peut garder une coque dix ans ou plus sans y toucher. S'il faut la peindre pour donner un air de neuf, on en revient à la maintenance d'une coque peinte dans d'autres matériaux.
Avant de faire construire un bateau de voyage en métal, on devrait toujours jeter un œil sur ce que l'on pourrait trouver et adapter sur le marché des bateaux en polyester.

Avantages

Coût très réduit.
Relativement léger.
Maintenance inexistante sauf aspect à reprendre sous cinq ans.
Réparations faciles partout à condition de respecter les températures.
Faible épaisseur structurelle assurant un gain sensible en volume d'emménagements.
Durabilité et peu de S.A.V. pour les constructeurs.
Le moulage permet toutes les formes et agencements de pont.
Valeur à la revente.
Formidable diversité des bateaux disponibles à l'occasion.


Inconvénients

Propage le feu.
Faible résistance aux gros impacts.
Réparations faciles sous réserve de conditions extérieures appropriées.
Souplesse mettant souvent à mal les cloisons structurelles en contreplaqué (plus embêtant que grave) et l'étanchéité des ouvertures et liaisons.
Médiocre isolation.
Odeur ( en net progrès).
Tenue difficile des revêtements de pont.
Recyclage problématique.
Uniformisation malheureuse du paysage portuaire.
Osmose possible.
Inapproprié aux multicoques (monolithique).



Sandwich Menu

En insérant de la mousse, du balsa ou du nid d'abeille on change complètement les caractéristiques des composites. Elles s'approchent alors du bois en rigidité et poids mais les reprises d'eau par l'âme autant que le délaminage guettent les constructions peu soignées. C'est le domaine des constructions de luxe en polyester et des bateaux de course. C'est indispensable pour la construction des ponts même si la coque est en polyester monolithique. Curieusement c'est inusité en construction à l'unité bien que présentant un intérêt certain.
La fabrication d'un moule ou d'un mannequin rebute. On n'aime pas jeter. Pourtant que ce soit d'une façon ou d'une autre, il faut à un moment créer la forme et peu importe qu'on la fasse sur une pièce perdue.

Avantages

Légèreté.
Isolation thermique naturelle.
Rigidité.
Résistance à l'impact (Kevlar et verre).
Facile pour un amateur consciencieux.
Possibilité d'un faible volume de structure.
Approprié aux multicoques.

Inconvénients

Reprises d'eau possibles.
Erreurs faciles à la construction (défauts de collage des peaux).
Résistance à l'impact dérisoire (carbone).



Plastique

Pour l'instant, les plastiques injectés, moulés à chaud ou rotomoulés sont réservés à des petites unités. Avec l'arrivée de l'injection pour des unités en polyester, il n'est pas interdit de penser que l'on arrivera à faire beaucoup plus gros. C'est techniquement possible mais aucun marché ne permet d'envisager d'amortir l'investissement. De nouvelles méthodes restent à découvrir.



Férro-ciment

C'est encore un composite, la fibre est de la ferraille et du ciment assure le lien comme une résine. Avec l'alu épais ce sont les seuls matériaux dont on n'a jamais fait des avions. Il y a eu cependant des bateaux très réussis dont un vainqueur de Sydney-Hobart en temps réel. C'est d'autant plus difficile à réussir qu'il y a peu de professionnels expérimentés.

Avantages

Il y aurait un faible prix si le poids n'entraînait pas un surcoût équivalent.
Impression d'être à terre en marchant sur le pont.
Isolation phonique.
Idéal pour Baba Cool .

Inconvénients

Corrosion incontrôlable du ferraillage.
Résistance à l'impact tendant vers la poterie.
Poids délirant.
Invendable à l'occasion.
Impossible à assurer.
Délicat en construction amateur.
Recyclage du ressort des travaux forcés.



Les matériaux miracle

Il y a eu les ROC en triplépoxy: une couche verre époxy, une plâtrée sable/époxy, une couche verre époxy. C'est lourd, rarement fiable et cela vieillit mal. Il y a eu un mélange de liège, paillasson, résine et pas mal d'autres choses destinés à la Whitbread. La chose a aboutit à Deauville et faute d'autorisation d'en ressortir fut débitée à la tronçonneuse. Les chandeliers partaient avec un bout de pont. Comme on l'a évoqué plus haut, ce qui marche sur un canoë canadien ne marchera pas forcément sur un bateau de quinze mètres. Avant de mettre ses sous quelque-part, il convient de s'assurer que le matériau est réellement éprouvé. Il faut surtout se rappeler que le prix d'une coque représente 1/3 du prix d'un bateau.
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