Brevet FR2878817A1 — publié le 20060609

FLOTTEUR DE GLISSE SUR L'EAU COMPORTANT UN NOYAU A ENTRETOISES L'invention se rapporte au domaine des flotteurs de glisse sur eau tel qu'un flotteur de surf ou une planche à voile. De façon traditionnelle, un flotteur de surf est réalisé à partir d'un pain de mousse, notamment de mousse de polyuréthane, qui est formé dans un moule. Le pain de mousse est usiné par rabotage et ponçage sur une faible épaisseur pour personnaliser localement sa forme et former le noyau du flotteur. Ce noyau est ensuite revêtu d'une enveloppe en fibres de verre imprégnées de résine qui forme une coque externe de renfort et donne au flotteur sa forme finale. Une décoration et un glaçage donnent au flotteur son aspect final. Dans certains cas, le noyau est découpé longitudinalement en deux parties qui sont ensuite collées contre une latte de bois qui renforce sa structure et lui impose une cambrure longitudinale prédéterminée. L'inconvénient d'une telle technique de construction est le poids final du flotteur. En effet, la mousse est relativement dense, typiquement sa masse volumique est de 50 kg/m3. Et il n'est pas possible à priori de diminuer la densité de la mousse sans nuire aux caractéristiques mécaniques du flotteur. Selon une autre technique de construction issue de la planche à voile, on part d'un pain de mousse de densité relativement faible (par exemple 18 kg/m3) que l'on usine de façon à le 2 0 mettre en forme, ou que l'on moule directement à la forme du noyau du flotteur. On recouvre ce noyau d'une enveloppe externe, laquelle peut comprendre une peau en fibres de verre imprégnées de résine, et/ou une feuille de matériau plastique thermoformée, et/ou une peau à structure sandwich. Un tel mode de construction peut permettre un gain de poids tout en gardant une bonne rigidité sous les pieds, notamment lorsqu'on utilise une enveloppe à 2 5 structure sandwich. Toutefois sa mise en oeuvre est relativement complexe. Enfin, il est connu de réaliser des flotteurs creux avec des peaux sandwich. On peut par exemple réaliser deux demi-coques qui sont ensuite assemblées entre elles, ou bien encore réaliser l'ensemble dans un moule fermé avec une vessie interne que l'on gonfle pour pousser et appliquer les peaux sandwich contre les parois du moule. Les planches creuses dont l'enveloppe est réalisée sous la forme d'une structure sandwich présentent à priori le meilleur rapport entre le poids et la rigidité en flexion longitudinale du flotteur. Toutefois, la fabrication d'une planche majoritairement creuse est délicate et de telles planches présentent parfois une certaine fragilité. Le but de l'invention est de proposer une nouvelle construction pour un flotteur de glisse 3 5 qui permette non seulement d'obtenir un flotteur léger et rigide en flexion longitudinale, mais qui assure aussi au flotteur une bonne solidité aux chocs, et surtout un comportement sur l'eau à la fois vif et tolérant. Dans ce but, l'invention propose un flotteur de glisse sur l'eau, du type comportant un noyau recouvert par une enveloppe externe formant un pont et une carène, caractérisé en ce que le noyau comporte une partie principale formée d'un premier matériau alvéolaire, et au moins une entretoise qui relie le pont à la carène, ladite entretoise comportant un second matériau alvéolaire qui présente une résistance mécanique à la compression supérieure à celle du premier matériau alvéolaire, et ladite entretoise étant élastiquement compressible selon la direction verticale pont-carène. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit, ainsi qu'à la vue des dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue schématique de dessus d'un flotteur conforme aux enseignements de l'invention; la figure 2 est une vue schématique de dessus du noyau du flotteur de la figure 1; les figures 3, 4 et 5 sont des vues schématiques en coupe transversale respectivement selon les lignes III-III, IV-W, V-V de la figure 1; et les figures 6 et 7 sont des vues schématiques en coupe transversale illustrant deux procédés de réalisation d'un flotteur muni d'un noyau conforme aux enseignements de l'invention. Sur la figure 1, on a illustré la forme générale externe d'un flotteur de glisse sur l'eau 10, par exemple un flotteur de surf, et, en traits pointillés, la disposition, à l'intérieur d'une enveloppe externe 12 du flotteur, d'un noyau 14. Ce noyau 14 est illustré, seul, à la figure 2. De manière connue, l'enveloppe externe forme, dans sa partie supérieure, le pont du flotteur 2 0 sur lequel l'utilisateur est destiné à prendre appui, et dans, sa partie inférieure, la carène qui est en appui sur l'eau. Le bord latéral périphérique de l'enveloppe externe défini les rails du flotteur. Bien entendu, cette enveloppe externe définit, de manière étanche, un espace interne du flotteur qui est entièrement ou partiellement (comme dans l'exemple illustré) rempli par le noyau 14. 2 5 Le noyau 14 illustré comporte une partie principale 16 qui est ici réalisée sous la forme de quatre éléments: deux éléments centraux 16a et deux éléments latéraux 16b. Le noyau comporte aussi au moins une entretoise, en l'occurrence trois entretoises 18, dont une centrale 18a et deux latérales 18b. Comme on peut le voir sur les figures 3 à 5, les entretoises sont prévues pour s'étendre sur toute la hauteur de l'espace interne du flotteur de manière à relier le pont à la carène. Comme il sera détaillé plus loin, la forme, le nombre et la disposition des entretoises pourront être adaptés au cas par cas en fonction du type de flotteur souhaité, en fonction du sport pratiqué, des conditions de la pratique, et en fonction de l'utilisateur auquel il est destiné (notamment son poids et son niveau de pratique du sport). Un des aspects de l'invention est que l'entretoise soit liée à la fois au pont et à la carène, au moins sous les efforts/contraintes auquel le flotteur est soumis habituellement lors de son utilisation. Dans tous les cas, le contact de l'entretoise avec le pont et/ou la carène pourra être un contact continu ou discontinu, s'étendant ou non sur toute la superficie des faces en regard de l'entretoise et de l'enveloppe externe. De même, notamment si ce contact est discontinu, on peut prévoir que les zones de contact de l'entretoise avec la carène soit agencées sensiblement dans la projection verticale des zones de contact de ladite entretoise avec le pont, ou qu'au contraire, les zones de contacts respectives soient en partie ou entièrement décalées. Selon un autre aspect de l'invention, l'entretoise 18 est compressible verticalement dans la direction pont-carène. En effet, il est amplement connu de l'art antérieur de disposer, dans les flotteurs de glisse, des éléments de rigidification agencés selon des directions longitudinales ou transversales. Selon la technique de construction la plus traditionnelle, et la plus répandue dans le domaine des planches de surf, le noyau de mousse est séparé en son milieu par une latte en bois (souvent appelée stringer ) qui occupe généralement toute la hauteur de la planche et qui est donc en contact avec le pont et avec la carène du flotteur. Or cette latte en bois est particulièrement rigide en compression. Au contraire, la ou les entretoises selon l'invention sont prévues pour permettre une variation de la distance verticale séparant le pont de la carène sous l'effet des efforts et des contraintes imposées d'une part par l'utilisateur sur le pont, et d'autre part par l'eau sur la carène. En effet, il est apparu que le comportement du flotteur se trouvait amélioré par un tel découplage entre le pont et la carène. Or, ce découplage n'est possible que si le pont et la carène sont libres de toute liaison selon la direction verticale, comme dans le cas des planches entièrement creuses, ou liées par des éléments compressibles. Ainsi, la ou les entretoises seront réalisées de manière à offrir à la fois un effet de ressort et un effet d'amortissement des mouvements relatifs du pont et de la carène selon la direction verticale. Dans l'exemple illustré, les entretoises sont réalisés sous la forme de simples blocs de matériau alvéolaire, plus précisément de bloc de mousse de matière plastique. Les essais ont montrés que tous le matériaux ne pouvaient convenir. Bien évidemment, le bois, et les résines thermodurcissables ou les résines thermoplastiques rigides qui étaient proposés par le passé pour la réalisation des stringers s'avèrent inadaptés pour former les entretoises selon l'invention. De même, toutes les mousses de matière plastique ne peuvent convenir. En effet, l'homme du métier a pour habitude de classifier les mousses de matière plastique en mousses souples d'une part et en mousses rigides d'autre part. Les mousses rigides ont une faible élasticité en ce sens que dès qie l'effort de compression dépasse une certaine valeur, elles se déforment par effondrement, de manière irréversible ou très peu réversibles. Parmi les mousses rigides, on peut citer les mousses de polyuréthanes et les mousse de polystyrène extrudé qui sont généralement utilisées sous la forme de pains de mousse pour former les noyaux des planches de surf traditionnelles. De mêmes, certaines mousses de PVC ou de polyimides utilisées généralement comme âme dans les structure sandwich sont inappropriées pour réaliser les entretoises selon l'invention. Parmi les matériaux utilisables, on choisira de préférence les mousses souples de matière plastique à caractère élastique. Des essais ont montré que les mousses de poly-oléfines expansés, notamment de polypropylène voire de polyéthylène étaient particulièrement adaptées. Dans le cas des mousses de polypropylène expansé, on peut par exemple utiliser des grades ayant des masses volumiques apparentes comprises entre 25 et 100 kg/m3. Ces matériaux présentent en général une contrainte à 25% de déformation en compression de l'ordre de 100 à 600 kPa. Les principaux éléments de choix du matériau seront sa raideur à la compression, mais plus encore sa capacité de déformation élastique (le matériau devra de préférence retrouver sa forme initiale après une compression de l'ordre de 25 %), et sa capacité de restitution de 10 l'énergie absorbée pendant la compression. Lorsque, comme cela est illustré sur les figures, le noyau 14 comporte plusieurs entretoises 18a, 18b, les entretoises pourront elle- même être réalisées dans des matériaux différents, notamment suivant leur position dans le flotteur. Cependant, chacun des matériaux constituant les différentes entretoises devra répondre aux conditions du cahier des charges défini ci- dessus. Le choix de réaliser les entretoises sous la forme de simples blocs de mousse permet d'obtenir les caractéristiques désirées de manière particulièrement simple et économique, tout en assurant un faible poids à ces composants. Cependant, d'autres modes de réalisation sont envisageables. On peut ainsi prévoir d'utiliser des blocs comportant différents matériaux 2 0 alvéolaires superposés ayant des caractéristiques différentes, pour affiner la courbe de réponse de l'entretoise aux sollicitations de compression. On peut aussi choisir d'interposer, entre ce bloc de matériau(x) alvéolaire(s) et le pont et/ou la carène, un matériau sensiblement incompressible (par exemple pour réduire le déplacement maximal relatif du pont par rapport à la carène). 2 5 Dans tous les cas, la liaison entre le pont et la carène assurée par la ou les entretoises doit permettre un déplacement élastique de l'un par rapport à l'autre, tout au moins pour des valeurs de contraintes correspondant aux valeurs habituelles rencontrées lors de l'utilisation du flotteur. Mais l'invention prévoit également que ces entretoises ne soient pas les seuls éléments du noyau à l'intérieur du flotteur. En effet, il est apparu techniquement avantageux que ces entretoises soient complétées, à l'intérieur du flotteur, par d'autres éléments de noyaux tels que ceux illustrés sur les figures. Ces éléments, qui forment la partie principale du noyau, sont réalisés en matériau alvéolaire, avec pour but principal de remplir au moins en partie l'espace interne du flotteur avec un matériau le plus léger possible. En effet, la partie principale du noyau est déchargée d'une bonne partie des efforts par les entretoises, et il devient possible de choisir le matériau sur d'autres critères que la simple résistance mécanique. En conséquence, le matériau alvéolaire formant la partie principale présentera des caractéristiques mécaniques inférieures à celles du matériau alvéolaire que l'on trouve dans la ou les entretoises. De préférence, ce matériau présentera suffisamment d'élasticité pour ne pas perturber le fonctionnement des entretoises tel qu'il vient d'être décrit. De préférence, on optera, pour la partie principale du noyau, pour une mousse à cellules fermées. Cela aura pour avantage de limiter la quantité d'eau susceptible d'être embarquée dans le flotteur en cas de détérioration de l'enveloppe externe. On peut envisager, pour la réalisation de la partie principale du noyau, d'utiliser une mousse de polystyrène expansé de très faible densité, par exemple d'une masse volumique apparente inférieure à 25 kg/m3 voire même égale ou inférieure à 18 kg/m3. Cependant, d'autres matériaux sont envisageables, notamment des matériaux présentant un caractère élastique plus marqué tels que les mousses de polyoléfines décrites précédemment. Ainsi, on pourra avantageusement utiliser des mousses de polyéthylène, ou encore des mousses de polypropylène de très faible densité, par exemple de l'ordre de 20 kg/m3. Dans ce dernier cas, le noyau pourrait par exemple être fabriquée avec un matériau de même nature, mais dans des densités différentes suivant qu'il s'agit de la partie principale du noyau ou des entretoises. Comme pour les entretoises, on pourra choisir de réaliser les différents éléments 16a, 16b de la partie principale 16 du noyau 14 avec différents matériaux, chacun devant cependant correspondre aux caractéristiques ci-dessus. Par ailleurs, le noyau pourra aussi comprendre des renforts localisés en matériau particulièrement résistant, à condition qu'ils ne s'étendent pas sur toute la hauteur de l'espace 2 0 interne délimité par l'enveloppe, sous peine d'annuler le bénéfice de la présence des entretoises compressibles. Toutefois, s'il s'agit d'un renfort agencé près du bord périphérique du flotteur (sur les côtés ou aux extrémités avant ou arrière), comme par exemple un renfort pour le logement d'un boîtier d'aileron, alors il pourra s'étendre sur toute la hauteur de l'espace interne, sans empêcher que, au centre flotteur ou sous certaines zones d'appui, le pont 2 5 reste au moins partiellement découplé de la carène. Dans l'exemple illustré, les entretoises sont réalisées sous la forme de cloisons longitudinales qui s'étendent parallèlement l'une à l'autre sur presque toute la longueur de l'espace interne du flotteur, sensiblement selon la direction longitudinale de ce dernier. Les cloisons ont une largeur de quelques centimètres, par exemple d'environ 1 à 4 centimètres. Cependant, bien d'autres configurations sont possibles. Ainsi, on pourrait prévoir que les entretoises soient aménagées sous la forme de cloisons de largeur et/ou d'orientations diverses, éventuellement plus courtes, ou encore formant un quadrillage régulier ou non. On pourrait prévoir que les entretoises soient disposées sous la forme de blocs s'étendant sur une ou plusieurs zones correspondant aux principales zones d'appui de l'utilisateur sur le pont du flotteur. Dans l'exemple illustré, le noyau ne remplit pas entièrement l'espace interne du flotteur, de sorte qu'il laisse subsister, à l'intérieur de l'enveloppe externe, des zones internes creuses 20. Ici, ces zones creuses sont prévues à l'avant du flotteur, zone sur laquelle l'utilisateur prend généralement très peu appui. La présence des zones creuses a bien entendu une influence favorable sur le poids du flotteur et leur répartition influera sur le moment d'inertie dynamique du flotteur, ce qui influencera son comportement sur l'eau, notamment sa réponse aux différents appuis et changements de directions imposés par l'utilisateur. En l'occurrence, les éléments centraux 16a de la partie principale du noyau ne s'étendent que les deux tiers arrière du flotteur, laissant des zones creuses dans l'avant du flotteur. Au contraire, les éléments latéraux 16b s'étendent sur toute la longueur du flotteur (il s'agit bien entendu de la longueur disponible dans la zone correspondante du flotteur) . Sur les figures 3 à 5, on peut voir que les différents éléments de la partie principale du noyau sont, comme les entretoises 18, au contact à la fois du pont et de la carène. On obtient de la sorte un noyau présentant une surface externe sensiblement continue, ce qui facilite la liaison avec l'enveloppe externe. Cependant, dans certains cas, on pourrait prévoir qu'il y ait un léger espacement vertical entre un ou plusieurs des éléments 16a, 16b de la partie principale du noyau 14, et la carène ou le pont. Un tel espacement permettrait de s'assurer que la quasi intégralité des efforts de compression verticale repris par le noyau soit reprise par les entretoises, dont le comportement mécanique pourra être facilement maîtrisé avec précision. Par ailleurs, on peut voir sur les figures que certains des éléments du noyau sont percés de trous d'allègement 22. En l'occurrence, les trous d'allègement 22 sont des orifices cylindriques de quelques centimètres de diamètre qui traversent verticalement de part en part les éléments centraux de la partie principale 16 du noyau. Les trous d'allègement pourraient 2 0 avoir d'autres configurations, comme par exemple avoir une autre forme, être non débouchant, etc... Leur nombre et leur position pourra varier, et, dans le cas d'entretoises de plus grandes dimensions que celles illustrées, on pourrait prévoir qu'ils soient aménagés dans la ou les entretoises, pour en diminuer le poids. Des procédés similaires pour alléger le noyau, tels que ceux décrits dans les documents FR-2.820.712, FR-2.820.713, et FR-2.820.714, pourront être avantageusement mis en oeuvre dans le cadre de la présente invention. Plusieurs procédés sont envisageables pour assurer la production d'un flotteur selon l'invention. Pour la fabrication du noyau, on peut envisager de créer chacun des éléments du noyau, à la fois le ou les éléments du noyau principal et les entretoises, et d'assembler tous ces éléments 3 0 ensemble, par exemple par collage, pour former une ensemble unitaire. En variante, on peut par exemple prévoir que les entretoises soient mises en forme préalablement, par usinage ou par moulage directement à la forme, et qu'elles soient introduites dans un moule pour y être surmoulée par le matériau constituant la partie principale du noyau, ledit moule donnant à la partie principale du noyau soit sa forme définitive, soit une forme approchante pouvant être retouchée. Dans ce cas, le surmoulage peut permettre d'assurer l'assemblage des différents éléments du noyau, ou il peut être nécessaire de prévoir des opérations supplémentaires d'assemblage des différents éléments. Dans les deux cas, on obtient un noyau complet autour duquel on peut construire l'enveloppe externe. L'enveloppe externe 12 peut, comme cela est illustré à la figure 6, être réalisée sous la forme de deux demicoques 12a, 12b, formant respectivement le pont et la carène, les demicoques étant assemblées l'une à l'autre, par exemple par collage le long de leur plan de jointure, pour former une enveloppe externe étanche. Dans cette exemple de la figure 6, les deux demi-coques 12a, 12b présentent une construction sandwich dans laquelle une plaque de matière légère (mousse rigide, nid d'abeille, etc...), formant l'âme 24 du sandwich, est emprisonnée entre deux couches interne 26 et externe 28 de matériau de renfort qui forment les peaux du sandwich et qui comprennent par exemple des nappes de fibres noyées dans une résine. Dans l'exemple de la figure 7, on a illustré une variante de réalisation du procédé de la figure 6 dans laquelle les deux demi-coques 12a, 12b sont assemblées l'une à l'autre avant que la peau externe ne soit appliquée sur la couche formant l'âme 24 du sandwich. Un tel procédé est similaire à celui décrit dans le document WO-02/10011, auquel on se reportera utilement, et présente l'avantage de laisser l'opportunité de retravailler la couche formant l'âme 24 du sandwich, après l'assemblage des demi-coques 12a, 12b, mais avant la pose des couches externes 26 du sandwich, ceci afin de personnaliser la forme du flotteur, si cela est souhaitable. Dans les deux cas illustrés, l'enveloppe externe présente une structure sandwich qui lui assure une solidité propre, laquelle permet néanmoins de bénéficier de caractère compressible des entretoises selon l'invention. En effet, bien que rigides, ces structures sandwich pourront 2 0 se déformer, au moins localement, sous les efforts induits par l'utilisation du flotteur. L'utilisation d'une enveloppe présentant au moins en partie une structure sandwich sera particulièrement adaptée lorsque le noyau n'est qu'un noyau partiel laissant des zones creuses à l'intérieur du sandwich. En effet, la solidité intrinsèque du sandwich, notamment sa grande résistance en flexion, évitera que les zones creuses ne créent des zones de trop grande fragilité 2 5 du flotteur. Cependant, le noyau selon l'invention peut aussi être recouvert d'une enveloppe externe selon les différentes techniques connues de l'homme du métier expert de la construction de flotteurs de glisse sur l'eau. Ces techniques pourront aboutir à ce que l'enveloppe ne présente pas de structure sandwich, mais qu'elle présente une simple structure composite comportant 3 0 par exemple des fibres noyées dans une résine, voire même une simple couche de matière plastique, par exemple obtenue par thermoformage. Ces enveloppes plus simples pourront convenir notamment à la réalisation de flotteurs dans lesquels le noyau sera sensiblement complet, c'est-à-dire remplissant sensiblement tout l'espace interne délimité par l'enveloppe externe, et/ou à des flotteurs pour lesquels les aspects de rigidité en flexion ne sont pas primordiales. REVENDICATIONS 1. Flotteur de glisse sur l'eau, du type comportant un noyau (14) recouvert par une enveloppe externe (12) formant un pont et une carène, caractérisé en ce que le noyau comporte une partie principale (16, 16a, 16b) formée d'un premier matériau alvéolaire, et au moins une entretoise (18, 18a, 18b) qui relie le pont à la carène, ladite entretoise (18) comportant un second matériau alvéolaire, et ladite entretoise étant élastiquement compressible selon la direction verticale pont-carène. 2. Flotteur de glisse selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second matériau alvéolaire présente une masse volumique apparente supérieure à celle du premier matériau. 3. Flotteur de glisse selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le second matériau alvéolaire présente une résistance mécanique à la compression supérieure à celle du premier matériau alvéolaire. 4. Flotteur de glisse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en 2 0 ce que le second matériau alvéolaire est un matériau souple. 5. Flotteur de glisse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le second matériau alvéolaire est une mousse de polyoléfine. 6. Flotteur de glisse selon la revendication 5, caractérisé en ce que le second matériau alvéolaire est une mousse de polypropylène. 7. Flotteur de glisse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le second matériau alvéolaire présente une masse volumique apparente comprise entre 25 et 100 kg/m3. 8. Flotteur de glisse selon la revendication 7, caractérisé en ce que le premier matériau alvéolaire présente une masse volumique apparente inférieure à 25 kg/m3. 9. Flotteur de glisse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier matériau alvéolaire comporte une mousse de polystyrène expansé. 10. Flotteur de glisse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ou les entretoises (18) sont agencées préférentiellement dans des zones du flotteur correspondant à des zones d'appui d'un utilisateur sur le pont du flotteur. 11. Flotteur de glisse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ou les entretoises se présentent sous la forme d'une ou plusieurs cloisons reliant le pont à la carène. 12. Flotteur de glisse selon la revendication 10, caractérisé en ce que les ou les entretoises (18) comportent au moins une cloison longitudinale. 13. Flotteur de glisse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie principale (16) du noyau comporte est formée de plusieurs éléments (16a, 16b). 14. Flotteur de glisse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le noyau (14) comporte des évidements (22). 15. Flotteur de glisse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en 20 ce que le noyau (14)est un noyau partiel de telle sorte que l'enveloppe externe du flotteur délimite des zones internes creuses (20). 16. Flotteur de glisse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le noyau (14) est formé de plusieurs éléments (16a, 16b, 18a, 18b) assemblés entre eux. 17. Flotteur de glisse selon la revendication 16, caractérisé en ce que les éléments du noyau (14) sont assemblés au moins partiellement par collage. 18. Flotteur de glisse selon la revendication 16, caractérisé en ce que les éléments du noyau 3 0 sont assemblés au moins partiellement par surmoulage. 19. Flotteur de glisse selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enveloppe externe (12) est réalisée en matériaux composites. 20. Flotteur de glisse selon la revendication 16, caractérisé en ce que l'enveloppe externe (12) comporte au moins une partie réalisée sous la forme d'une structure sandwich de matériaux composites.