Journée recherche Ecole National des sports de montagne

jeudi 21 juin 2012

Optimisation de la glisse à travers la mise en forme et l’état de surface des semelles

Gauthier Johann, Responsable structureuse, CNSNMM Prémanon

Sommaire

• Origine du projet

• Problématique

• Facteurs intervenants sur la glisse

• Recherche et développement

Origine du projet

• Après les JO de Turin 2006, le bilan des cellules glisses des différentes disciplines du nordique avait montré l’intérêt de posséder une structureuse à proximité du site.

En effet, pendant cette période olympique, le staff technique de chaque discipline s’est déplacé 2 à 3 fois par semaine chez Gal à Aoste afin de passer de nombreuses paires de skis sur la structureuse.

Les athlètes ont ainsi pu avoir une préparation optimum de leur matériel pendant toute la période.

Pour information, la fédération norvégienne déplace une ou plusieurs machines sur les sites olympiques depuis les jeux de Salt Lake City.

• A ce moment, dans l’idée d’une prise en charge globale de l’athlète au sein du pôle France à Prémanon, ainsi que dans le but d’acquérir et de stocker des connaissances Françaises, le directeur du CREPS de Franche-Comté avec la Fédération Française de Ski ont mis en place un financement commun à l’achat d’une structureuse.

Structureuse qui serait dédiée à la recherche et au développement au niveau de la préparation des semelles de skis, uniquement au profit des athlètes des équipes de France.

La machine est arrivée à Prémanon en septembre 2007.

Problématique

Que se passe t-il lorsqu’un ski glisse ?

1. Production de chaleur par le frottement du ski sur la neige.

2. Transformation des cristaux de neige au contact du ski en gouttelettes d’eau.

3. Création d’un film d’eau.

→ Gestion du film d’eau, pour réduire au maximum

les forces de frottement.

Prise en charge du film d’eau

- Par le ski.

Avec ces caractéristiques physiques (force de mise à plat, torsion, répartition du cambre) et sa semelle.

Les qualités physiques du ski permettent de gérer la répartition des points d’applications de la force libérée par l’athlète.

Les éléments constituant la semelle permettent d’augmenter ses qualités de résistance à l’abrasion, ses propriétés hydrophobes et ses liens affinitaires avec les produits de fartage.

- Par l’utilisation des paraffines qui ajustent temporairement les qualités hydrophobes et de résistance à l’abrasion de la semelle (skieurs, coureurs, techniciens et /ou entraîneurs prennent en charge cette étape).

Prise en charge du film d’eau

- Par la mise en forme de la semelle avec un rainurage à la machine.

Chacune de ces étapes permettent, en augmentant les propriétés hydrophobes et en réduisant les effets de l’usure, de diminuer les forces de frottement et donc de favoriser le glissement.

Prise en charge du film d’eau

Facteurs intervenants sur la glisse

LA GLISSE

NEIGE (METEO)

FINITION DE LA

SEMELLE

LE FARTAGE

LE SKI

la neige

Elle se caractérise à partir de plusieurs paramètres.

- Sa température

On la prend en surface ou quelques centimètres sous la surface.

- Sa teneur en eau liquide

Elle est mesurée en surface et à quelques centimètres de profondeur. Elle nous renseigne sur la quantité d’eau liquide contenue dans les 20cm de neige sous l’appareil de mesure.

- La qualité des cristaux

Est-ce une nouvelle neige, vieille neige, naturelle, de culture, propre, sale...

- La qualité de la piste

Est-ce que la piste est dure, compacte, molle…

la neige

THERMO HYGROMETRE

PLAQUETTE D’IDENTIFICATION DES CRISTAUX

THERMOMETRE DE SURFACE

Différents appareils de mesure

T.E.L.

ENREGISTREUR DE DONNEES T° ext, Hygrométrie, T° surface….

Le ski

Il intervient sur la glisse à deux niveaux.

1. Son type de construction, avec la combinaison d’une multitude de matériaux, donne des comportements de ski très différents d’une paire à l’autre.

Cela permet d’adapter les skis aux différents types de qualité de piste.

Sur une piste rapide, un ski avec un cambre prononcé et une force de mise à plat importante aura un très bon rendement. Les points de surpression ne seront pas un frein.

Inversement, sur une piste lente, ce même ski, avec ses zones d’appuis en surpression ne fonctionnera pas. Il faudra un ski plus bas en cambre, plus facile à mettre à plat et ainsi favoriser une répartition des pressions sur la longueur totale du ski.

2. Les propriétés de glisse de sa semelle.

Elle est composée d’un mélange de polyéthylène, de graphite, de carbone, de bore, de gallium...

Suivant la teneur de ces composants, les fabricants peuvent agir sur la dureté , l’affinité avec les produits de fartage, la résistance à l’abrasion, la baisse du coefficient de frottement, la résistance aux produits chimiques, l’oxydation et la qualité antistatique des semelles.

Certains fabricants proposent des semelles différentes en fonction du champ d’action des skis.

Le ski

Le fartage

Le fartage remplit deux fonctions.

1. Protection contre l’oxydation et l’abrasion de la couche superficielle de la semelle .

2. Renforcement des qualités hydrophobes de la semelle et de sa capacité à lutter contre l’abrasion.

Cette finition correspond au travail de meulage de la semelle.

Une meule taille dans la semelle une empreinte en fonction des paramètres programmés. Le rôle de la finition est de toujours conserver une fine pellicule d’eau mélangée à de l’air entre la semelle du ski et la neige.

En effet, pas d’eau entre les deux surfaces, le frottement est "sec" et ça ne glisse pas.

Trop d’eau entre les deux surfaces produit un effet de ventouse et ça ne glisse pas également.

La finition de la semelle

Les empreintes sont des macro et micro rayures qui peuvent être caractérisées par des paramètres bien précis.

On définit l’empreinte par :

- sa profondeur

- sa longueur

- le pas

- sa fréquence

- et sa dureté

La finition de la semelle

FREQUENCE

SILLON

ANGLE

DENSITE

SILLONS

AXE DU SKI

panel de structures Fabriquées au CNSN

FROIDE

POLY-FROIDE

POLY

HUMIDE

MOUILLEE

Ski de saut

Recherche et Développement

• Organisation générale

Le fonctionnement de la cellule glisse est organisé conjointement entre le CNSN et la FFS.

Le CNSN prend en charge les frais liés au fonctionnement de la machine (entretien, consommables, lots de skis…), met à disposition l’opérateur de la machine et libère ponctuellement deux personnes pour renforcer l’équipe de testeurs.

La FFS prend en charge les frais liés aux déplacements nécessaires aux tests réalisés sur les sites de compétitions.

A l’atelier ou sur le terrain, le développement, l’évolution ou la création sont le fruit d’une réflexion commune entre les trois disciplines du nordique.

• Tests de terrain

ils se déroulent en deux temps :

- un test en trace directe. Soit seul chronométré avec des cellules ou à deux personnes ensemble et de front.

- un test de patinage. On confronte les paires de skis entre elles en se fiant à nos sensations.

Ces tests se déroulent en très grande partie sur les sites de compétitions et très peu à proximité de Prémanon. La spécificité de chaque site nécessite de s’y déplacer. A chaque déplacement, 15 à 20 préparations différentes sont testées.

Recherche et Développement

• Déplacement de la machine sur site.

Depuis les JO de Vancouver 2010, la structureuse a été transportée à chaque saison sur un site sélectionné.

En 2011, elle est allée à Oslo pour les championnats du monde FIS de ski nordique.

En 2012, elle est allée à Ruhpolding pour les championnats du monde IBU de biathlon.

Chacun de ces déplacements a permis un confort de fonctionnement pour les techniciens des équipes mais surtout l’acquisition d’un grand nombre de données et de connaissances en un temps réduit.

Recherche et Développement

Fiche de test type DATE : 18/10/2011 LIEU: Oberhof

METEO: tunnel

TYPE NEIGE : artif QUALITE PISTE : semoule en montée, dure au plat

TAILLE GRAIN : GR 1/2 mm PROPRETE : 2

T °AIR -2,5 HYGRO AIR 70 T °AIR -2,8 HYGRO AIR 77 T °AIR HYGRO AIR

T° NEIGE -4 T E L 27 T° NEIGE -4 T E L T° NEIGE T E L

HEURE

TEST 1 TEST 2 2 km usure TEST 3

10h00 15h00

H.V. Patin H.V. Patin H.V. Patin

1 SKI 11 5 5 1 SKI 11 5 5 1

2 SKI 12 4 4 2 SKI 12 4,5 4,5 2

3 SKI 14 3,5 4 3 SKI 14 4,5 4 3

4 SKI 15 3,5 3,5 4 SKI 15 4 3,5 4

5 SKI 13 1,5 1,5 5 SKI 13 2 2 5

6

7

8

ski 11 : PF6V8-1 new

ski 12 : PF6V7-1

ski 13 : MAP 1-3-2 ref

ski 14 : PF10V7-1

ski 15 : PF6V3-2 ref

ob

serv

atio

ns

10h00 15h00

• Protocole de validation des préparations

Plusieurs étapes sont nécessaires pour qu’une préparation finisse sous les skis des athlètes.

- travail sur les lots de skis du CNSN.

- confrontation aux préparations utilisées par les disciplines sur les sites de compétition.

- préparation des skis des athlètes.

Recherche et Développement

Journée recherche Ecole National des sports de montagne

jeudi 21 juin 2012

Merci de votre attention Gauthier Johann, Responsable structureuse, CNSNMM Prémanon