Brevet FR2564001A1 — publié le 19851115

La présente invention se rapporte à un dispositif pour stabi- liser un ski. Un ski est soumis à différents facteurs susceptibles de modi- fier son comportement en engendrant notamment des instabilités qui sont la cause de la naissance et de l'entretien de vibrations. Ces vibrations rendent la maitrise du ski plus difficile en réduisant la surface du ski en contact avec la neige. Plusieurs solutions ont déjà été proposées pour amortir ou étouf- fer ces vibrations. Ces solutions sont généralement basées sur l'ad- jonction d'un dispositif oscillant dont la fréquence est choisie pour amortir au moins certaines des fréquences du spectre d'oscillations d'un ski. C'est ainsi que le DE-A-2.747.084 se rapporte à un tel systè- me, dans lequel une masse est monotée oscillante à l'intérieur d'un bottier par des ressorts de suspension ou par un matériau élastique tel qu'un élastomère ou une mousse de matière plastique. Une autre solution de ce type a été proposée dans le DE-A- 2 820 649. Le FR-A-2.383.680 se rapporte à un amortisseur de vibrations qui possède une masse maintenue élastiquement dans sa position de repos et qui est susceptible de se mouvoir transversalement par rap- port au sens longitudinal du ski. Ces diverses solutions présentent plusieurs inconvénients, en particulier le volume et la masse ajoutés au ski, qui engendrent des inconvénients qui peuvent être aussi gênants que les vibrations qu'el- les sont appelées à amortir. Une solution exempte de ces inconvénients, susceptible d'être partiellement intégrée au ski a été proposée dans le EP-A2-0102653, et permet, en particulier, avec une masse et un encombrement faibles, d'avoir un effet moyen de réduction d'accélération d'au moins un fac- teur 2 dans la ganme de fréquences comprise entre 100 et 200 Hz en- viron. L'étude des causes des phénomènes d'instabilité du ski a con- duit à examiner le comportement du ski et en particulier de sa spa- tule du point de vue aérodynamique. On sait en effet qu'un profil 2564'00 O dont la portance présente une composante dans le sens du mouvement est instable en présence d'un écoulement de fluide et que cette ins- tabilité se traduit par la- naissance et l'entretien de vibrations. C'est notamment un phiénomaène bien connu lorsque des lignes électri- ques recouvertes de givre ou de pluie givrante sont soumises à un vent inme faible et régulier, leur profil qui n'est plus cylindri- que prend l'allure d'un "mauvais profil" en s'allongeant verticale- ment, de sorte que sa portance présente une coposante dans le sens du muvemnt. L'instabilité qui en résulte engendre des oscillations de grande amplitude qui peuvent conduire à des ruptures. D'autres phbéniomènes d'origine tourbillornnaires s'ajoutent sans doute à l'ef- fet du profil et peuvent également provaquer des oscillations de gran- de amplitude lorsque la fréquence de la force excitatrice est éga- le à la fréquence propre du ski et cette amplitude est proportion- nelle à la surface et au carré de la vitesse. Le but de la présente invention est d'apporter une solution qui permnette de remédier au noins partiellement aux phénoimnes d'insta- bilité de nature aérodynamique, engendrés par le profil de la spa- tule du ski. A cet effet, cette invention a pour objet un dispositif pour stabiliser un ski selon la revendication 1. ne dessin annexé illustre, schématiquement et à titre d'exem- ple, deux variantes du dispositif objet de la présente invention. La fig. 1 est le diagrame de la portance en fonction de l'an- gle d'incidence. La fig. 2 est une vue en perspective de l'extrémité avant d'un ski illustrant la première variante. La fig. 3 est une vue en perspective de la seconde variante. "n sait que lorsqu'un profil est placé dans un écoulement de fluide, le coefficient de portante Cz est fonction de l'angle d'in- cidence i que forme la direction de l'éculemnt avec l'axe du pro- fil. De l'équation de nmouvement par rapport à la position d'équili- bre statique de ce profil, il ressort que la condition de stabili- té est satisfaite lorsque (dCz/di)> 0, condition qui est illustrée par le diagramme de la fig. 1. De telles conditions de portance sont remplies par les profils d'ailes. Par contre, on connait une quarn- tité de profils qui, du point de vue aérodynamique sont de mauvais -3- profils, c'està-dire des profils pour lesquels le coefficient de por- tance Cz en fonction de l'angle d'incidence i avec la direction du fluide présente une pente négative soit (dCldi) sent par des oscillations dont les effets peuvent être spectabulai- res lorsqu'elles entrent en résonance avec la fréquence propre de la structure constituant le profil. De tels effets sont bien connus, le plus spectaculaire étant celui de la rupture du pont suspendu de Tbooema le ler juin 1940, soumis à un vent régulier de 70 km/h environ. Tout laisse à penser que l'une des causes des vibrations des skis est d'origine aérodynamique, la spatule du ski jouant, d'une part, le r8le d'un mauvais profil, c'est-à-dire d'un profil dont le coefficient de portance Cz présente une pente négative en fonction de l'angle d'incidence i de l'air et, d'autre part, étant à l'ori- gine de tourbillons de Karman derrière la spatule. Or, on sait de la théorie, qu'un cylindre suspendu élastiquement dans un écoulement peut se mettre à osciller en raison de la présence de tourbillons de Karman. La fréquence de la force excitatrice est prcportionnel- le à la vitesse de l'écoulement et l'amplitude du mouvement est fonc- tion du carré de la vitesse et de la surface du profil. La variante du dispositif selon l'invention, illustrée par la fig. 2 présente un ski 1 dont l'extrémité avant se termine par une spatule 2 qui constitue donc le profil responsable des phénomènes d'instabilité aérodynamique. A cette spatule 2, dont l'extrémité avant est coupée selon une ligne transversale à l'axe longitudinal du ski, est associé un second profil constitué par une aile 3 choisie dans la gamme des profils à portance élevée, voire hypersustentateurs, qui introduit un élément aérodynamique stabilisateur, destiné à ccm- battre les effets instables de la spatule 2. Conmme on le remarque, le profil de l'aile 2 est orienté de manière que la portance soit dirigée vers le bas de sorte qu'à l'effet stabilisateur, le dispo- sitif ajoute un effet d'appui qui, à des vitesses de l'ordre de 100 km/h peut être de quelques newtons, augmentant ainsi encore le con- tact du ski sur la neige et donc le contrôle du skieur sur ses skis. Cette aile 3 se termine à chaque extrémité par une plaque de garde 4 destinée à créer un effet d'allongement de l'aile et est rat- -4 - tachée au ski par deux supports 5. Cette forme d'exécution a été es- sentiellement étudiée à des fins expérimentales. Elle permet de ccm- battre les effets d'instabilité dus au profil de la spatule 2, mais non ceux engendrés par les tourbillons de Karman. Sur le plan pra- tique, cette forme d'exécution présente des inconvénients du fait que l'aile est écartée du ski. Outre l'aspect esthétique peu plai- sant de cette forme d'exécution, la fixation de- l'aile est rendue vulnerable et l'espace entre l'extrnémité de la spatule et le bord d'attaque de l'aile 3 peut se remplir de neige. C'est dans le but de remédier à ces divers inconvénients que la solution de la fig. 3 a été étudiée. A cet effet, l'aile propre- ment dite n'existe plus en tant que telle et il s'agit ici davanta- ge d'un carénage de la spatule. En effet, une face profilée 6 est rattachée au bord avant de la spatule 2 qui s'étend selon une ligne transversale à l'axe longitudinal du ski. Cette face profilée 6 pré- sente le profil inférieur d'une aile à forte portance voire hyper- sustentatrice, deux plaques latérales 7 formant un rebord sur tout le pourtour de cette face, créent un effet d'allongement transver- sal de cette face profilée 6 et servent également à la fixation de cette face 6 à la spatule ainsi qu'à fermer latéralement l'espace entre cette face 6 et la spatule 2. Cet espace libre pourrait par exemple être utilisé pour loger un étouffeur de vibrations du type de celui décrit dans le EP-A2-0 102 653 qui pourrait ainsi ajouter son effet à celui de la face profilée 6. Outre l'aspect esthétique mieux adapté au ski que celui de la solution de la fig. 2, cette variante présente l'avantage d'éviter les tourbillons de Karman derrière la spatule 2, du fait que la fa- ce profilée 6 est rattachée à cette spatule. Ainsi, la seconde des causes aérodynamiques d'instabilité est au moins atténuée. En plus, le rattachement de la face profilée 6 à l'avant de la spatule empg- che que de la neige ne vienne interférer avec le dispositif en bou- chant l'espace qui serait laissé libre entre le bord avant de cet- te face profilée 6 et le bord avant de la spatule 2. La fixation de cette sorte de carénage sur la spatule est également plus facile à réaliser et plus fiable que la variante de la fig. 2 R EV E N D I C A T I O N S 1. Dispositif pour stabiliser un ski, caractérisé par le fait qu'il se présente sous la forme d'un organe profilé dont la varia- tion du coefficient de portance Cz en fonction de la variation de l'angle d'incidence i, dCz/di>0. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit organe profilé est disposé à proximité de l'extrémité avant du ski et est orienté pour que la portance soit dirigée vers le sol. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que deux plaques formant un rebord sur le pourtour du profil dudit organe sont disposées respectivement aux deux extrémités transver- sales de cet organe pour augmenter son effet d'allongement transver- sal. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le bord avant dudit organe est relié jointivement au bord avant de la spatule du ski. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le bord avant de la spatule du ski s'étend selon une ligne trans- versale à l'axe longitudinal du ski.