fabrication d'un catamaran

A skill, known in boat building as lofting, the skins which will make the hull are cut out of the lengths of plywood. The front and rear bulkheads are also cut out along width the center board cases

A jig must be constucted to conform the hull to shape. The jig is a large 20ft long table with many structural members to give it strength against the pressure of the hull skins. The hole in the jig is shaped to the final shape of the top of the hull.

A setup involving laminated spruce blocks glued to the sides, gunwhales and bulkheads serves as an anchoring point for the crossbeams.

The foam spacers are glued in place with epoxy with filler added.

Epoxy on decks using staples and packing strips for pressure.

Route and Plane off excess.

Cut centerboard slots, fiberglass front gunwhale.

Use ridiculous amount of filler (don't breath the stuff), epoxy, and sanding to get dynamite finish

Saturate boat with 3 coats epoxy.

By PADDLEFAST.

Scientific American
Supplement, 1878.

Front view.

Joint at heel of bowsprit.

9: Aft support E' to crossbeam.

This boat, like the previous, is not expected to carry a much greater weight than two persons. The maximum speed will, doubtless, be 18 miles per hour, as that rate has been reached by the "Amaryllis," a catamaran 5 feet shorter, but of lighter construction.

The cost of materials, including sail cloth and rigging, will be about $80.

The hulls are made just as before, save that the length over all is to be 30 feet, and the height out of water, 12 inches, instead of 18 inches, or, in other words, the vertical depth at the deadflat frame, from the upper edge of the deck-beam to the lower edge of the keel, is 29 inches. The beam on deck is thus reduced to 30 inches. The frames are still 16 inches apart.

As our isometric scale drawing, , shows, the boat consists of two low hulls connected by crossbeams at intervals, and a passenger deck or car swung midway between the hulls at a higher level than the decks of the latter. This car consists mainly of the sides E, 1.5x6 in., to which the 7/8 in. flooring is nailed. The flooring is strengthened by the middle piece F, beneath, 1.5x6 in. The car is supported at the stern end by the vertical pieces E', which rest upon the rearmost cross beams.

shows a good method of bolting E' to the cross beams. The car at the bow end hangs from the junction of the pieces L, which serve somewhat the purpose of shears.

As represents, the shear-pieces L are attached to the rear end of the bowsprit H, by a joint that allows free vertical play. The bowsprit is squared for about 4 inches at the end, and bound by two iron straps carrying rings to which the pieces L are hinged. The forward of these two straps also binds the pendant piece R securely to the bowsprit. This latter is firmly nailed to the end piece of the car on the outside, and a narrow portion of R continues down and is secured to the middle piece F, as shows.

The first cross beams D is bolted to the second frame from the bow. The shears L come over the eighth frame from the bow; the second cross beams D over the ninth frame; the deadflat and the mast also are at the ninth frame. The third cross beams comes over the eleventh frame; the backstay I'' is attached to the thirteenth frame, and the fourth cross beam is at the nineteenth frame. The car overhangs the fourth cross beam by about 2 feet 6 inches.

When cruising, the sail may be furled at night, the boom supported at convenient height by the throat halyard and a crutch, and a piece of canvas thrown over the boom and attached to the sides of the car, making a snug tent.

A BETTER FORM OF CATAMARAN. may be built by attaching the deck beams, car, etc., of the preceding boat to full-modeled hulls, i.e., hulls of curved cross-section thereby obtaining a handsomer and faster boat. This involves an increase in cost of materials of about $15. The principal dimensions would be the same. The best form of section of hulls for speed has been determined by numerous experiments, and persons desirous of building a full-modeled catamaran may obtain a "body plan" from the writer at reasonable price.

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Catamaran Construction – Hulls, Laminates, and Composites

• Post author By BJ Porter
• Post date October 15, 2020
• 4 Comments on Catamaran Construction – Hulls, Laminates, and Composites

It’s a given that catamarans are more sensitive to weight and loading than monohulls. Catamaran builders strive to build the lightest boats they can without sacrificing strength and stiffness, and have adapted new building techniques and materials to meet this target. Cutting weight allows more passengers and gear without sacrificing performance.

And the marketing materials reflect it–they load every review and website with polysyllabic technical jargon describing the design and production choices each builder made to deliver the best boat they can.

But when you’re reading a brochure and you come across phrases like “ hand laid bidirectional GRP ” or “ vacuumed bagged e-glass with vinylester resin over a Divinycell core ” do you know what that really means?

All modern production catamarans are made with “FRP” construction (for Fiber Reinforced Polymer). Composites aren’t new–it’s just using materials together to strengthen the whole assembly. Straw was added to bricks centuries ago, and steel reinforced concrete is a staple of construction over the last century. For boats, it’s the use of stranded fibers and cured resins which make FRP different.

The term “FRP” doesn’t get into the technical detail of which fibers and which plastics, and how they’re put together to build your hull. There’s a wide variety of fiber types which can be stranded, woven, chopped or sprayed in a varied of patterns then combined with several types of resins to make hulls with different characteristics.

Some FRP techniques produce lighter, stronger shapes, while others are quicker to build and less expensive to produce. The choice of technique is a function of many factors, from the number of hulls and parts to be built, the type of parts, the budget for the project, and many design specific requirements for weight and strength.

1. FRP Basics

The principle behind all FRP construction is the same – you lay our fibers in the shape you need, then saturate them with resin, removing all the air and voids you can. Resin is left to cure, then the piece is ready to finish and use.

The reality is more complex, since building a boat isn’t like making a flat board or a simple door. You’ve got a complex shape with a designed set of curves to build. “Tooling” is the set of shapes to make the boat parts; molds to cover with fiberglass to get the right shapes.

That’s what makes FRP so effective – you can make almost anything out of it. But to do so requires a lot of choices about what you need for the project at hand.

There isn’t a “best” all around material or technique choice for all jobs, and sometimes a lower cost technique or easier to work with material may be the better solution to the problem.

A. Fiber types

Fiber choices in the last few decades have expanded past the glass fibers used in the first mass produced boats in the 1960s. FRP construction wasn’t new even then, they built the first composite boats using modern fiberglass in the 1940s.

The major fibers used in marine construction fall into three categories – glass, aramids, and carbon. The primary differences are in the strength to weight ratios of the fibers, durability, elasticity, and cost. Some construction may use blends of fiber types to combine performance characteristics.

Glass – the most common material still, because of its low cost and versatility. The most common variety used in GRP (Glass Reinforced Polymer) is “E-glass” which refers to its strand size and mineral content. Other grades have different and sometimes better mechanical properties, but may be more expensive and less appropriate for boat building use. Fiber sizes run 10 to 25 microns for E-glass, though other grades may be smaller.

Brands like Leopard, Lagoon, and most higher production volume builders use E-glass.

Aramids – this includes brand names like Kevlar, Technora and Twaron. They have higher tensile strength than E-glass, and resistant abrasion and punctures. Kevlar is a common choice for bullet proof body armor, and can built a tough, lightweight hull. The materials can be difficult to work with, as it is very tough to cut the cloth. It is often blended with carbon fiber or other materials – Catana is known for using Twaron blends in hull construction.

Carbon – the ultimate in lightweight, strong construction material. Carbon fiber is the most expensive fiber, and is available in a variety of weights, grades and strengths. Fibers are smaller than glass – down to 5 Micron.

The lightest, most expensive hulls are made from carbon, but a catamaran builder may use carbon in places other than the hull to add strength and stiffness. Carbon boards, rudders, and reinforcing structures can enhance performance without driving the price of the boat beyond reach. Carbon is the fiber of choice for many custom builds, racing cats, and Gunboat.

B. Mats, Strands, Roving, Direction, and Weights

Fibers are woven into matting and cloth for construction. Depending on the application, different weights of cloth and cloth patterns and weaves may be more appropriate for the job.

Cloth weight refers to the weight per square yard (or meter) of the cloth. A square yard of nine ounce cloth weighs nine ounces. The heavier the cloth, the stronger it is in a laminate.

Fibers carry loads along their length, so cloth weaves have directionality to their strength. Most builders use several layers of cloth with different orientations to give good universal strength to hulls. Specific FRP applications with strict load-path requirements may have more unidirectional fiber layering – for example, a chainplate manufactured from carbon fiber may use unidirectional fiber.

Cloth – fiberglass cloth is commonly used on outer layers of composites. Cloth may have unidirectional or bidirectional strength. Bidirectional cloths have maximum load strengths in two perpendicular directions. Variations on weaves like a modified twill allow a more flexible cloth for better shaping around complex molds.

Mat – is omnidirectional strands of fiber compressed into a cloth. This is often held together with a resin soluble glue, which makes mat great at conforming to mold shapes without folding and bunching as it collapses when wetted. Because the strands do not align, fiber strength is the same in all directions.

Woven Roving – a heavier cloth made from larger bundles of strands. Woven roving allows for quicker buildup of material and strand weight.

Most FRP layups include multiple layers of different cloth and mat. Finished layers may be finer cloth over courser cloth, over woven roving and mat.

Three primary resins are in common use in marine construction – polyester , vinylester , and epoxy . All resins have materials safety concerns and require care in their use and handling.

Polyester is the least expensive and requires breathing protection because of the VOC emission (Volatile Organic Compounds…nasty, smelly fumes). It doesn’t have good bonding/gluing capability, and should only be used with glass fibers for structural building. Some polyester resins are referred to as “isophthalic” resins.

Vinylester is chemically similar to a hybrid of polyester and epoxy, and performs best with fiberglass. It shouldn’t be used in high strength applications with carbon or aramid fibers. It has some adhesive qualities which polyester lacks, it shrinks less during curing, and has better impact resistance.

The added strength of vinylester coupled with increased water resistance makes it an attractive option for many catamaran builders. It costs less than epoxy, but still has better performance than polyester.

Epoxy is the most expensive, but is three times the strength of the others. It offers the best adhesion and the only resin for building structural elements with carbon and aramid. It resists water intrusion better than the other resins, resists blisters, emits no VOCs, and shrinks less. The major drawback is it is more brittle if it takes an impact.

While epoxy is “the best” in terms of strength and ease of building, there are many applications where other resins are appropriate. Budget is a big driver – a boat made from E-Glass doesn’t need epoxy resin, and considerable cost savings to meet a construction price target may drive the choice.

They can build quality boats from all material combinations, but price and performance will drive materials choices to keep some boats more affordable.

2. Cored Construction

What’s the best way to make fiberglass strong? To a point, you can make it thicker. As it gets thicker, it gets heavier. A hollow shape can take more compressive load than a solid one of the same weight, and the same principle applies to fiberglass construction.

Consider an I-Beam used in building construction. It has the same strength (or more) as a solid rectangular beam of similar mass. The compressive load on the beam is supported by the outside edges of the material, the metal in the middle doesn’t contribute much to the strength. So we can remove metal to get the “I” shape while still keeping those sides rigid, making a lighter girder with less material.

The same principle applies to cored construction with fiberglass. Making a sandwich of two layers of fiberglass with a light core between them allows for the greater strength with weight savings.

There are drawbacks – the biggest risk is damage which breaks the skin, which can let water into the core. Earlier cored construction used materials prone to saturation and rot if they got wet. Some builders opt to do cored construction above the waterline and solid below to minimize some of these risks.

But the advantages in weight savings and increased stiffness offset the drawbacks, and there may be a few other side effects like sound and temperature insulation. Like resins and fibers, core materials offer distinct advantages, disadvantages and price points.

Most builders have adopted a hybrid approach, building solid hulls below the waterline, and cored hulls and decks above. This gives a balance of weight and safety.

A. Balsa Core

Balsa is light and inexpensive. The first cored construction used balsa, but it has the disadvantage of being wood. As a natural material, if it gets wet it can rot and break down. Builders use “end grain” balsa – shorter cross cut sections – to prevent wicking of water if there is an intrusion.

B. Foam Core

Closed cell foam cores give good strength to weight savings while minimizing water intrusion. If you get water in the core, it won’t spread very far. Divinycell is a popular PVC foam core, though there are several choices with different densities and compressive strengths.

Some foam cores are not suitable for heat treatment, but infused or vacuum bagged boats like the Outremer and PDQ do well with it.

C. Honeycomb

Honeycomb cores are often the most expensive, but also give some of the best strength to weight ratios. Honeycombed cells made from resin cured aramid papers are some of the best, but also among the most costly. They offer good stiffness, but can be hard to shape. Aluminum and other resin-infused papers are other core materials builders can choose from.

3. Construction and Resin

When building a hull, there are optimal ratios of fiber to resin saturation for target strength and weight. Too little resin and you may not have enough strength (or worse, voids and gaps), and too much, and you’re just adding weight without adding strength. Resins are also a significant material cost in building the boat, so over application not only increases weight but adds cost.

There are many ways to assemble the cores, fibers and resins to build a finished laminate hull – we’re addressing the most common in boat building. Each approach has strengths and limitations, and an impact on the bottom-line cost to build the boat. Any voids or air pockets in the laminate can be disastrous; these techniques have been developed to increase saturation and reduce the risk of voids.

A. Hand Layup / Open Molding

As the name implies, this is the application of resin by hand to cloth as it’s laid into a mold. Wetting is done with a brush, and the laminate is rolled out to remove any air pockets and voids. This is the simplest way to lay up fiberglass, but also the least precise and consistent and will use the most resin.

Skilled craftsmen have built some of the finest vessels in the world this way. Though it’s more popular with monohulls, which are less sensitive to weight, many catamarans built with hand layups on open molds are still out cruising and performing well.

B. Spraying

Using chopped-strand fiber mixed with resin, a “chopper gun” can spray the mixture into a mold to lay down the composite. A consistent thickness can be difficult, but this is a low cost construction technique which makes a very resin-rich laminate. Using sprayed fibers gives lower strength in all directions compared to meticulously laid down mat and bi-directional cloth. But it is a quick technique popular with mass produced, smaller boats.

It is an excellent technique for parts with complex geometry where weight is not an issue, but you will not see it often in catamaran construction. It’s heavy with resin without any resultant increase in strength.

C. Vacuum Bagging (Wet layup)

When an open molded component has been laid up and wetted with resin, vacuum bagging takes the process a step further. After the wetting is complete, air tight plastic bagging is secured around the wetted area, and the air is pumped out of the bag. The vacuum pulls excess resin out and collapses air pockets.

The goal is to get thorough wetting and produce as strong a laminate as possible without excess resin. Knysa and Leopard are two builders that use vacuum bagging on their hulls to reduce weight.

D. Resin Infusion

For resin infusion the cloth, matting and core is laid in place dry, then sealed in an air-tight bag. A vacuum pump attaches to one side of the bag, and on the other a feed for resin. The vacuum sucks the air out of the dry cloth stack, then pulls the resin through the stack, infusing and wetting it.

Resin infusion, when done right, gives the lightest, strongest laminates with no voids and the minimum resin weight for maximum strength. SCRIMP is a variant of the resin infusion process used by some builders, including TPI which build many early Lagoon cats.

E. Pre-preg

Using pre-preg (for “Pre Impregnated”) cloth for your laminating gets rid of the resin bucket. They manufacture cloth with a partially catalyzed resin pressed into it, then it’s chilled or frozen to stop the curing process. There is no need for seperately mixed resins, and there’s no worry your resin might “go off” and harden before you’re done wetting the cloth. Instead, the cloth is assembled, vacuumed, then heated to kick off the curing process.

There are both advantages and disadvantages to using pre-preg for your laminate work. The big disadvantage is the cost; it is most expensive material to use. You also need to chill and store the cloth until you need it, though some can be at room temperature for a couple of weeks without kicking off. And you need an oven which requires some clever tricks if you’re building a forty or fifty foot boat.

But the strength to weight ratio will always be perfect. High tech honeycomb cores are best suited to pre-preg lamination, and without racing against resin cure times, you can ensure perfect cloth placement and precise layout in the build process.

The primary use for pre-preg in boating is high performance race boats. With catamarans, pre-preg may be used high load parts, like Gunboat does for foils and rudders.

4. Industry Examples

Across the catamaran building industry you’ll find almost all the above techniques and materials used, though some are less common. You aren’t likely to find chopped strand sprayed layups in ocean going cats, and hand layups can lead to heavier hulls than weight sensitive catamaran designers prefer. Most manufacturers have moved to vacuum bagging or resin infusion, with a few of the highest end boats using pre-preg for key components.

Built by Robertson & Caine in South Africa, the hull material is vacuum bagged, end-grain balsa-cored E-glass with polyester.

Hand laid, bagged vinylester over an Airex foam core in the hulls.

Earlier Prout catamarans like the Snowgoose 34 featured hand laid solid FRP hulls and decks. Over time they switched to foam or balsa cores for decks and above the waterline.

Older PDQ boats were made from vacuum bagged vinylester – solid below the waterline and cored with CoreCell foam above the waterline and in decks. Newer PDQ models switched to epoxy resin.

All glass is vacuum bagged. Below the waterline is solid E-glass and vinylester. The rest is unidirectional, bidirectional, and triaxial cloths over a Nida-Core polypropylene honeycomb core with isophthalic and vinylester resins.

The Gemini cats are built with a solid hand layup of woven roving and fiberglass mat and polyester resin. Decks are cored with end grain balsa. The Gemini 3200 introduced vinylester resin into the layup to prevent blistering.

Older Lagoons were SCRIMP infused vinylester with and end grain balsa core above the waterline and in the decks.

Newer Lagoon catamarans use polyester and vinylester resins, also infused with balsa cores above the waterline and solid below.

With a carbon fiber inner skin, Catana also uses Twaron aramid fibers in the sandwiched hull over a foam core.

Fontaine Pajot

Primary hull construction is resin-infused vinylester with a balsa cored hull and deck.

Beneath the waterline, Outremer uses a single layer, solid vinylester laminate for safety. The hulls and deck are vinylester with a Divinycell foam core. They stiffen certain components with carbon for rigidity and durability.

Gunboat hulls are epoxy infused carbon fiber with a Nomex honeycomb core. They build dagger boards and other high load components with pre-preg carbon.

• Tags Buying Advice

By BJ Porter

Owner of Hallberg Rassy 53; world explorer.

4 replies on “Catamaran Construction – Hulls, Laminates, and Composites”

Excelent. Thank you for this I learned allot. Johan

Very straight forward information. Thankyou for doing this.

Damn…What an Amazingly Informative Article. *Cheers*

Outremer publish on their website that they use polyester. Not vinyl ester as you have stated.

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Principes de construction de nos catamarans

Pour le chantier Outremer, la conception d’un bateau part d’un cahier des charges exigeant. De sa cohérence découle le dessin de l’architecte, qui travaille en étroite collaboration avec les designers et les ingénieurs pour obtenir un résultat harmonieux.

Sécurité, fiabilité, performances, confort et plaisir sont les maîtres mots tout au long de la conception d’un Outremer.

Naviguer sereinement en toutes circonstances.

Priorité absolue pour tous les marins ! On peut accepter en course des risques en toute connaissance de cause mais en voyage, une marge de sécurité très importante est fondamentale. Ainsi les dérives sont indispensables pour garantir une bonne remontée au vent, même dans des configurations difficiles. On ne choisit pas toujours les situations que l’on va rencontrer : Outremer vous emmène à bon port, dans toutes les conditions.

Résister à l’épreuve du temps et s’améliorer en continue

Chaque Outremer parcourra sans doute plusieurs centaines de milliers de milles au cours de son existence et il est crucial que chaque système soit éprouvé et fiable. Pour cela, le chantier Outremer apporte un soin particulier à ses finitions, par ses choix technologiques et la sélection des marques des équipements qu’il installe sur ses voiliers. De plus, nous réalisons chaque année une enquête auprès de tous les nouveaux propriétaires pour améliorer constamment nos catamarans. Ce retour d’expérience est précieux : il permet de tendre vers le « perfect boat » !

Allier confort et plaisir de naviguer

Les modèles du chantier Outremer ne sont bien sûr pas des voiliers de course, mais ils sont parmi les plus rapides des bateaux de croisière ! La performance est à la fois une source de plaisir pour tout marin mais aussi un élément essentiel de sécurité permettant de disposer de plus d’options face aux aléas de la météo.

Une qualité de vie à bord incomparable

Une des clés du succès de la croisière ! La qualité de vie à bord dépend essentiellement du confort en mer. Tous les éléments sont réunis sur un Outremer pour profiter d’une qualité de vie incomparable : qualité du sommeil permise grâce aux mouvements plus doux, absence de chocs sous la nacelle, tangage réduit permettant aussi de cuisiner dans de bonnes conditions. Le silence à bord, l’absence de grincements ou craquements souvent constatés en catamaran, garantit une quiétude incomparable.

Rendre la navigation agréable et accessible à tous

Parce que le plaisir partagé de l’équipage est la garantie d’une vie à bord harmonieuse, le chantier Outremer prend en compte les besoins de tous, skipper, équipiers, enfants, passagers… Tous peuvent apprécier la visibilité sur 360 °, la parfaite ventilation, l’ergonomie totale. Et bien sûr le plaisir de la voile, de sentir un bateau qui marche vite et bien, illustré par les barres franches adoptées sur les modèles Outremer, atout incomparable pour percevoir sur un multicoque la glisse sans efforts !

Loïck Peyron, parrain du 4X : « l’intérêt du voyage en bateau, c’est le point de départ et la destination. Entre les deux, c’est une belle navigation bien sûr, mais c’est souvent trop long ! »

Architecture

Dessiner le bateau idéal : les architectes traduisent le cahier des charges en lignes et en volumes …

• Carènes étudiées et optimisées, coques longues pour porter la charge nécessaire et réduire la résistance à l’avancement. Les coques fines demandent en effet peu de puissance pour faire route et permettent de tenir des moyennes élevées en navigation. Mais aussi de n’utiliser qu’un seul moteur quand il n’y a pas de vent, réduisant le bruit dans les coques quand une partie de l’équipage se repose et doublant ainsi l’autonomie.
• Fardage limité pour des manœuvres de port facilitées et une meilleure tenue au mouillage.
• Poids centrés : un centre de gravité très bas et une distribution des masses autour du centre de gravité, tous ces éléments invisibles participent aux qualités de navigation et réduisent les mouvements de tangage.
• Étraves fines afin d’absorber les mouvements de tangage et procurer un excellent confort en navigation.
• Dérives pour bien remonter au vent, aller plus vite au portant et accéder à des mouillages autrement inaccessibles. Le près sur un Outremer est digne des meilleurs monocoques, même dans les conditions les plus dures.

Méthodologie du chantier Outremer

Proposer un mélange de technologies high-tech et de savoir-faire. Les programmes de grande croisière imposent des marges de sécurité très importantes : il faut pouvoir compter sur son bateau en toutes circonstances !

Même si la philosophie du chantier est de gagner du poids, cela ne doit jamais se faire au détriment de la solidité et nos concepteurs s’attachent à renforcer les points essentiels : des étraves protégées par plusieurs crash-box étanches, des fonds de coques résistants aux chocs et au poinçonnement, des puits indestructibles puisque les dérives servent de fusibles, une insubmersibilité de fait.

Si les composites modernes tels les sandwichs sont incontournables par le gain de poids qu’ils permettent, un Outremer comporte toujours, des semelles de coques en stratifié monolithique de forte épaisseur : en cas de choc, aucune structure en sandwich ne peut rivaliser avec le fond de coque d’un Outremer. La structure est entièrement stratifiée sur la coque, et non pas simplement collée : il n’y a pas de contre-moule empêchant d’atteindre une quelconque partie des œuvres vives, car tous les systèmes sont visibles et accessibles.

La rigidité d’un Outremer est incomparable

Les cloisons principales très largement dimensionnées, peuvent encaisser des efforts bien supérieurs à ceux qu’un multicoque de croisière peut rencontrer. Des inserts en fibre de carbone, des mousses à cellules fermées, des résines iso phtaliques et polyester à haute résistance : tout est conçu pour garantir votre sécurité.

Pour les meubles, des panneaux en sandwich sont utilisés pour gagner du poids, avec des placages en bois pour la chaleur et l’esthétique. Les meubles ne participent pas à la rigidité et sont isolés des parties structurelles pour éviter les bruits intempestifs, les craquements, les grincements. Des structures en aluminium supportent les planchers, qui ne grincent pas non plus. Plus de portes bloquées ou de tiroirs qui ne ferment plus. Pour les équipements, nous choisissons des marques et des modèles pour leur qualité, leur fiabilité et leur adéquation avec le programme du bateau.

Un Outremer est conçu pour vivre plus de cinquante ans

Les propriétaires se succéderont au fil du temps, tous avec des projets ambitieux et voulant remplacer ou ajouter certains équipements ! Dans cette perspective, nous nous appliquons quatre règles d’or : chaque partie du bateau, chaque système installé doit être documenté, accessible, vérifiable et remplaçable.

À ce jour, plus de trois millions de milles ont été parcourus par les Outremer sur toutes les mers, la plupart sillonnant sans relâche les mers tropicales, même si beaucoup se sont frottés aux conditions extrêmes, de l’Alaska à la Patagonie. Cette immense expérience accumulée par Outremer a permis d’affiner et de conforter nos principes de construction.

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MULTICOQUES MATCH Construire un catamaran de croisière prototype : sandwich ou composite bois époxy ?

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Publié le 01/08/2014

Par Philippe Echelle

Numéro : 166

Parution : août / sept. 2014

Choisissez la formule qui vous convient !

Parution : Août / Septembre 2014

• Tarif au numéro - numérique : 5.40€ Magazine numérique
• Accès aux archives Multicoques Mag Les archives

Pour le composite bois époxy

Alain Borsotti a fait ses classes chez Denis Kergomard au chantier de la Méridienne, il a ensuite construit les Etincelle 60’ au Brésil (J. Fioleau) avant de s’installer à Sète et de fonder Rives Sud. Spécialiste des multicoques, restaurateur et constructeur de talent (Fleury Michon IV, Pat’s), Alain maîtrise parfaitement tous les composites, mais avoue une préférence pour le bois époxy. La construction composite bois n’a cessé d’évoluer depuis 25 ans. A l’époque, je construisais mon premier catamaran (un Punch 1000 de Ph. Harlé), sorte de Muscadet à deux pattes, caisse en contreplaqué "westé" à la résine, stratifié seulement sous la flottaison et collé en joints congés. Il navigue toujours aux Caraïbes, en parfait état. Une autre alternative était le bois moulé : méthode magique (et longue !) pour fabriquer des multicoques tout en courbes, légers et résistants. Il m’aura fallu quatre ans pour reconstruire Fleury Michon 4, trimaran de 45 pieds dessiné par Dick Newick ! Cette méthode semble difficilement rentable de nos jours, car trop coûteuse. Dommage, car c’est le "nec plus ultra". La multiplicité des techniques composite bois permet d’optimiser devis de poids, contraintes mécaniques, exigences de confort et esthétique, à condition d’adopter le bon matériau au bon endroit. Le trawler à voile RS57 actuellement en construction au chantier regroupe les trois techniques principalement utilisées aujourd’hui. Le strip planking, héritier en droite ligne (ou en droit fil !) du bois moulé est idéal pour la réalisation des fonds de coques. Il est composé de lattes de red cedar (cèdre rouge, bois imputrescible de 20 à 30 mm d’épaisseur) collées ensemble puis recouvertes de tissu de verre biaxial imprégné de résine époxy. Raideur longitudinale et résistance aux chocs sont ainsi garanties. Le contreplaqué entre dans la construction des cloisons et des bordés. La découpe numérique permet aujourd’hui un gain de temps et une précision d’ajustage qui étaient inimaginables il y a une quinzaine d’années. Tous les éléments arrivent entièrement prédécoupés aux cotes grâce à un logiciel informatique couplé à une machine à commande numérique industrielle. Ces éléments sont ensuite assemblés au sol, tel un puzzle géant. Piges d’alignement et scarfs en escalier permettent un collage optimum des différents éléments. Les fonds de coques reçoivent ces éléments (varangues, cloisons et autres renforts), puis le tout est aligné au laser. La collaboration de trois personnes pendant deux semaines a suffi pour aligner l’ossature du RS57. Auparavant, les côtés extérieurs des bordés avaient été stratifiés sous vide sur un marbre, réduisant ainsi le travail de finition et de ponçage. L’intérieur est entièrement "westé" (imprégné de résine époxy) en trois couches, rendant impossible une reprise d’humidité dans le temps.

Pour le pont et le rouf, la technique dérivée du sandwich, déjà bien connue, nous paraît la plus appropriée. Pour le RS57, nous avons adopté le principe suivant : couche supérieure (extérieure) en tissu de verre, âme en mousse PVC et couche intérieure en contreplaqué. Le CP en parement intérieur pourra recevoir sa laque de finition sans exiger un travail fastidieux de ponçage et enduisage. La mousse PVC garantit une excellente isolation thermique, et la stratification extérieure complète la rigidité de l’ensemble. Il y a 20 ou 30 ans, l’assemblage des différents éléments se faisait exclusivement avec des vis et des joints congés. C’était parfois leur point faible, par lesquels des infiltrations d’eau pouvaient se produire, ainsi qu’une faiblesse structurelle à l’usage. Désormais, toutes les pièces d’un multicoque moderne en composite bois sont stratifiées entre elles par des bandes de tissu, généralement biaxial. Des cloisons principales aux varangues et jusqu’à la moindre étagère, toutes les pièces participent à la structure de l’ensemble. Ceci explique le résultat : des châssis légers, d’une raideur incomparable. L’adjonction de fibre de carbone en petites quantités aux endroits stratégiques (cloisons de mât, poutres, appendices) permet d’améliorer encore les performances techniques. L’évolution des techniques du composite bois ces 30 dernières années, la variété d’usage et de formulations qu’elles offrent, en font une alternative tout à fait intéressante par rapport aux autres matériaux reconnus. Les principaux reproches que l’on pouvait adresser au bois il y a quelques décennies ne sont plus d’actualité. L’entretien extérieur est largement facilité par l’emploi systématique de tissu et résine époxy en revêtement extérieur sur l’ensemble du bateau. Ainsi, le bois est très bien protégé de l’humidité, et à part une peinture neuve tous les 10 ans, l’entretien n’est pas plus contraignant que pour n’importe quel autre matériau. L’entretien intérieur est, quant à lui, bien plus simple : pas de vaigrages, pas de meubles rapportés, une structure globale lisse et unifiée, qui facilite le nettoyage et une éventuelle rénovation. Enfin, grâce à l’alliage de matériaux comme les fibres de verre biaxiales, les fibres de carbone, à l’étanchéité de la résine époxy, à des contreplaqués relativement fins agencés entre eux et solidaires de manière à assurer une bonne solidité globale, on obtient au final des bateaux légers et résistants. Enfin, ce matériau reste parmi les plus écologiques pour la construction navale, la proportion de bois étant bien supérieure aux matériaux issus du pétrole, offrant un bilan carbone parmi les plus bas. Un argument de plus qui laisse à penser que le composite bois a aujourd’hui plus que jamais sa place dans la construction navale.

Pour le sandwich

Derek Kelsall est un pionnier des multicoques (il est notamment un des principaux inventeurs du process sandwich). Coureur, constructeur, architecte de talent, il a signé les 3 fameux Three Legs of Mann de Nick Keig, ainsi que William Saurin, le premier des trimarans géants pour Eugène Riguidel. Aujourd’hui établi en Nouvelle-Zélande, Derek s’occupe du développement et de la promotion de sa technique de construction à l’unité, le KSS, en plus de ses activités de designer. J'ai toujours aimé travailler le bois, mais ajouter de la résine à chaque étape me semblait moins intéressant ! Pour un canoë par exemple, les lattes de bois peuvent donner un résultat remarquable, mais, si on cherche un maximum d'efficacité dans le temps de construction, le coût et le poids, il existe une technique supérieure à toutes les autres : le KSS sandwich. La mousse de PVC utilisée comme âme entre deux peaux de fibre de verre montre une souplesse d’emploi unique. Il n'y a presque aucune limite aux formes qui peuvent être mises en œuvre et nous découvrons toujours de nouvelles "ficelles du métier". Le contreplaqué et le bois moulé sont figés, l’usage de la mousse n’est limité que par l'imagination, comme un logiciel d'ordinateur régulièrement mis à jour.

POURQUOI LE SANDWICH ? Quand j'ai construit mon premier trimaran au Texas, nous avons utilisé du mauvais contreplaqué, recouvert d'un matériau formidable : la fibre de verre ! Je me suis demandé pourquoi la fibre n'était utilisée que pour le revêtement, tant elle semblait robuste et dure. A l'époque, je ne connaissais rien au design ou à la construction des bateaux, mais mon bagage en ingénierie me montrait que la première exigence de la fabrication d'un bateau était la rigidité des panneaux, et que ce sont les différentes formes de sandwichs qui offrent la meilleure rigidité. Une structure sandwich est constituée d’une âme légère et de peaux fines, mais très résistantes. C'est le principe de la poutre IPN ; la rigidité est proportionnelle au carré de l'épaisseur ; si vous doublez l'épaisseur de l’âme, elle devient 4 fois supérieure avec un poids supplémentaire négligeable !

LES MATERIAUX Dès 1965, j'ai trouvé les bons matériaux en Grande-Bretagne, c'était l'époque où le polyester moulé devenait populaire. La société BTR Industries avait produit le Pasticell, une mousse PVC à damiers qui n'avait pas encore été utilisée sur des bateaux. Pendant quelques années, nous avons utilisé les méthodes traditionnelles, les plaques de mousse étaient fixées au moyen de vis sur des armatures en bois ; j’ai alors suggéré qu'un tissu de verre unidirectionnel serait plus approprié (chaque peau nécessitant au moins deux couches croisées). A l'époque, la résine de polyester était la plus répandue, et c'était celle que je connaissais le mieux. Aujourd'hui, on utilise plutôt la résine Vinylester, mais les spécifications de base n'ont pas changé. La technique traditionnelle encore utilisée pour produire des coques de monocoques en sandwich est fastidieuse (application de la peau extérieure, puis retournement pour appliquer la peau intérieure), elle implique également de longues heures d'enduit, de ponçage et de peinture. Pas avec le KSS, qui est une méthode complète et directe de fabrication de panneaux ! La plupart des constructeurs recherchent une belle finition, qui implique plusieurs passages d'enduit et le ponçage entre chaque couche. L'épaisseur des peaux de la plupart des multis est d’un ou deux millimètres. Pourtant, j'ai vu des enduits d'une épaisseur de 10 à 12 mm afin d’obtenir une finition "miroir" lors de l'application de la peinture ! L'enduit peut facilement doubler le poids de la peau ! En 1973, j'ai effectué un pas important en fabriquant une table de lamination de grande taille ; je me souviens encore du premier panneau produit avec belle finition brillante qui n'avait pas nécessité toutes ces étapes fatigantes ! Le process avait évolué en qualité et en gain de temps, donnant une meilleure ambiance dans l'atelier et suscitant l'enthousiasme des constructeurs. La possibilité de produire des panneaux de grandes tailles légèrement courbés aux lignes élégantes était assurée ! Travaillant et dessinant en même temps, je concevais mes bateaux pour que toutes les pièces puissent être fabriquées sur le marbre, en employant le vide pour assurer l'adhérence entre le cœur et la peau (le chauffage étant utilisé pour optimiser les qualités de la résine). KSS (Kelsall Swiftsure Sandwich) fut le nom suggéré par notre premier client propriétaire, nous l’avons adopté en 1990. Les clients se sont rapidement mis au KSS. Il n'y a aucune autre technique disponible pour produire des coques élégantes et légères en 3 ou 4 jours comme nous et nos clients le faisons régulièrement !

LA VERSATILITE DE LA MOUSSE Quand la mousse est utilisée comme âme, elle montre des propriétés remarquables. J'aime la comparer à un bois très léger avec lequel on ne se préoccupe pas du sens de la fibre. Par exemple, les panneaux en courbe simple sont plats lors de leur fabrication (sans la deuxième peau), enlevez-les de la table, pliez pour trouver la forme désirée, et ajoutez la deuxième peau pour fixer la forme en utilisant l'élasticité de la mousse !

LES AVANTAGES DE LA TECHNIQUE SANDWICH KELSALL Moins de poids Réduction du temps de construction Meilleures finitions Lignes élégantes Atelier propre Finition moins onéreuse Assemblage modulaire Durabilité (des Kelsall de 45 ans passent des contrôles facilement !) Facile à réparer Bref, la plus satisfaisante des méthodes de construction ! C’est pourquoi le KSS est le process qui convient le mieux à la construction des bateaux à l’unité de toutes tailles. Son seul inconvénient: il ne peut pas être appliqué aux formes de bordés courbes (style coquille d’œuf) de certains designers, mais il reste possible de combiner la technique classique avec le travail sur table KSS.

Tags : 

• Multicoques Match , 
• préparation , 
• construction amateur

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ABOUT BRIX MARINE

has earned a solid reputation for pioneering and crafting the world’s most rugged aluminum catamarans and workboats since 1991.

The company was founded in Canada and moved to Port Angeles, WA in 2001. We gained new ownership under Bryton Marine Group in 2017, which fortified the company’s focus on our Core Values and strategic plan for our future.

“Our team has developed strong momentum with our boat portfolios and customers. As we look to the future, BRIX Marine will honor the legacy we have built and move beyond to deliver exceptional custom boats,” said Perry Knudson, Managing Director.

BRIX literally means the scientific measure of sweetness in liquid. This translates well to the high-performance boats the company is known for. “BRIX is more than a sweet riding hull,” said Knudson. “Our custom projects begin with the first communication and the relationship continues after the boat is delivered. BRIX is committed to an owner-centric approach.”

BRIX Marine has another important target. “We want to be the best place to work in our community,” said Knudson. BRIX employs master level craftsmen in the disciplines required to build welded aluminum boats. The company invests in defining career paths and training employees to gain the skills needed to advance in their fields.

The BRIX team will broaden and diversify its portfolio of welded aluminum boats, known as being “first in cats.” The newly redefined custom recreational portfolio is in high demand, and BRIX Marine is bringing this same innovative approach to other key markets.

“Our luxury water taxi designs are raising the standards for passenger vessels as seen with the recent launch for Liberty National Golf Club. The research vessel  Bob & Betty Beyster  we delivered in 2019 earned a Workboat Magazine award as a Significant Boat of the Year. That design is reshaping our research vessel line-up,” commented Perry Knudson. “We have a lot of exciting things on the horizon. This new identity represents who we are and where we’re going.”

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"What I’m going to say seems to be kind of ridiculous because I’ve just got a brand new Excess 15, but in my mind I have already started thinking about my next dream boat. In six years from now, when I become a seventy year old man – if I’m alive still – Excess 17, with the Torqeedo solution."

Hiroshi H - EXCESS 15

“When the Excess 14 first came out, it seemed almost perfect. The main advantages of this catamaran are its perfect size for two people, and its ease of sailing. With the boom being low, it’s easy to handle.”

Tony & Heather - EXCESS 14

“We loved the family atmosphere. Excess is like one great big family to us, and we're really glad to be part of it! They're always there to listen to us and advise us.”

Jeniffer and Cédric - EXCESS 14

“I love both the profile and the “hybrid” concept, halfway between a traditional monohull and a very cruisey catamaran such as a Lagoon. It's comfortable and easy to sail, with no more water on deck... And ladies prefer a boat that doesn’t heel!”

Giovanni C - EXCESS 11

“I've been seduced by the performance of the Excess range, and that’s really why I've just bought an Excess 14, which for me is the ideal compromise. For me, with my sailing experience, it’s interior space and habitability, it meets all my expectations!”

André G - EXCESS 11

“We spent exactly 365 days onboard of our Excess 11 in both the Mediterranean and the Caribbean and loved the combination of comfort and sailing performance. We never imagined that taking showers or cooking while crossing an ocean would be so much fun!”

Marco and Lizzy - EXCESS 11

“In our opinion, this is the perfect compromise between comfort under way and at anchor, and great sailing sensations with performance that frequently impresses us! It sails very well upwind as well as in light airs. From 7 knots of apparent wind, we move faster under sail than under motor. We don't regret our choice one bit, and enjoy every day spent on board our Silène.”

Marion and Arthur - EXCESS 11

" - About the Excess Factory Tour - A thousand thank-yous for a wonderful day on Saturday. We really enjoyed taking part. The tour of the premises, with perfect commentary, was very interesting and informative. Thank you also for allowing me to see a preview of my own boat. "

“Yes, we were very impressed with the Excess 14. Each year, we teach hundreds of students how to sail on all the latest catamarans in production, from Fountaine Pajot, to Bali, Nautitech, etc..."

Tim G - EXCESS 14

"The boat was really light and fast, the mainsail is laregerand easier to operate. The sails can be hoisted and lowered very quicly... The self-tacking of the foresail, ma,ny catamarans don't have this. This one is especially good for leisure sailing, family outing, for the begginers starters... First of all, it's covenient. That's impportant, it's easy to maneuver, it's easy to get started."

J. Yu - EXCESS 11

Owner’s Stories – Hiroshi H. - ARC 2023

Meet Hiroshi on his Excess 15 and see how he and his...

Excess Owner’s Stories – Tim from Nautilus

Sailing lessons on our Excess catamarans with Nautilus...

EXCESS X SEVENTYONE PERCENT – The Summer Collaboration

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Excess 14 sea trial: how it goes, pros and cons

Light and efficient hulls that will appeal to owners...

An assertive personality, a bold style and unique qualities Discover Excess

Excess is the Beneteau Group's brand of catamarans with a fun and refreshing character. The yearning to put to sea is now taking on new desires and new needs. It was starting from this observation that we envisaged our catamarans. Our brand invites you to enjoy the pleasure of being under sail with your tribe and living new adventures at sea.

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