Après avoir posé les bases de ce défi DIY dans notre article précédent, place à l’étape d’exploration et de définition de la méthode adaptée. Avec le peu de documentation sur les fabrications artisanales, il a fallu se plonger dans les rares retours d’expérience disponibles…
Étape 1 : comprendre la mécanique de la voilure
On ne fabrique bien que ce que l’on comprend. Comment la voile interagit avec l’eau, quelles forces elle absorbe et restitue, quels paramètres influencent la performance : forme, rigidité, points de fixation.
La voile de monopalme n’est pas un simple prolongement rigide du pied. Du point de vue de la physique, la monopalme génère de la poussée par des oscillations qui créent une onde se propageant le long du corps et de la palme, convertissant le mouvement oscillatoire en vitesse vers l’avant.
La première variable à maîtriser est la rigidité. Des recherches en optimisation de monopalmes montrent que un nageur dont le mouvement de palme est propulsif augmente sa propulsion avec sa fréquence de battements, et que l’effort propulsif est d’autant plus important que le centre de rotation est avancé. Autrement dit, une voile trop molle dissipera l’énergie au lieu de la restituer, tandis qu’une voile trop rigide ne profitera pas de l’effet de « fouet ». Si l’on pousse trop fort sur une voile trop souple pour son niveau de force, elle se plie excessivement et l’on perd une grande partie de la propulsion.
Le choix du matériau conditionne directement ce profil de flexion. La fibre de verre est naturellement plus flexible en raison de son élasticité et de son potentiel d’allongement, tandis que la fibre de carbone offre une résistance à la compression et est utilisée dans des applications demandant de la rigidité.
La forme de la voile joue un rôle tout aussi central. On peut considérer que la monopalme, sous l’effet du flux d’eau qui passe dessous et dessus, crée une zone de haute pression et une zone de basse pression, à l’image d’une aile d’avion. Cette portance hydrodynamique contribue au replacement horizontal de la palme, en complément de la propulsion pure.
La fréquence d’ondulation est également un paramètre clé, et il n’est pas sans contraintes : plus la vitesse de nage augmente par des ondulations plus fréquentes et plus grandes, moins le nageur est hydrodynamique. La fréquence des ondulations est considérée comme le paramètre d’influence principal de l’efficience propulsive, tandis que l’amplitude représente le frein. Une voile bien conçue doit donc fonctionner harmonieusement avec une ondulation à fréquence modérée, sans imposer au nageur de forcer sur l’amplitude.
Étape 2 : explorer ce qui existe déjà
L’étape suivante consiste à se demander si d’autres makers ont tenté l’expérience : quels projets open-source, quels forums, quelles vidéos peuvent nous éclairer, afin de faire le tour du web pour ne pas réinventer la roue et identifier les approches intéressantes.
Au-delà des forums spécialisés d’apnée ou de chasse-sous marine, des enseignements utiles se trouvent dans des communautés plus larges travaillant les matériaux composites pour le nautisme ou le modélisme. Car la question centrale n’est pas tant « comment faire une voile de monopalme » que « comment fabriquer une plaque composite flexible et reproductible ». Plusieurs approches se distinguent.
La première est la stratification au contact (aussi appelée moulage au contact ou enduction). Elle consiste à appliquer successivement des couches de résine et de tissu de verre (ou de carbone) sur un moule. Le débullage, qui consiste à chasser l’air du stratifié à l’aide d’un rouleau, permet de consolider les couches entre elles et de vérifier qu’il ne reste pas d’air emprisonné. C’est la technique la plus répandue et la moins onéreuse, ce qui en fait un point de départ naturel pour un projet DIY. Une fois les résines polymérisées, elles ne peuvent plus être travaillées, ce qui laisse peu de droit à l’erreur une fois la résine en place.
La deuxième approche est l’infusion sous vide. Ce procédé consiste à placer sous vide, dans un moule fermé par une bâche, des renforts secs qui sont ensuite imprégnés par la résine aspirée par la dépression créée dans le moule. La technique permet d’obtenir peu de porosités et, par conséquent, de très bonnes propriétés mécaniques. Elle produit des pièces plus légères et plus homogènes que la stratification manuelle, mais elle nécessite une pompe à vide. Il faut une certaine maîtrise des temps d’infusion pour éviter les zones sèches ou les chemins préférentiels de résine.
D’autres techniques existent, issues de l’industrie et parfois accessibles à l’échelle artisanale. Les matériaux composites peuvent également être mis en œuvre à partir de fibres pré-imprégnées de résine, dites « prepregs », qui sont déposées dans le moule puis durcies dans un four (ou en autoclave). Cette méthode offre un contrôle très précis du taux de résine mais implique un équipement hors de portée du bricoleur standard.
C’est maintenant que commence vraiment le travail de conception.
Sources :
- Optimisation de monopalmes de nage, HAL
- Forum Freediving Equipment, DeeperBlue
- Freediving Monofins, Adreno – Ocean Outfitters
- Lois de l’hydrodynamique, Bewaterfreediving
- Forum Conception d’une monopalme de type hydrofoil propulsif, Futura Sciences
- Guide du Stratifieur, CMS France
- Comment réussir sa stratification en résine et fibre de verre ?, eComposites
- Moulage par infusion sous vide, Wikipedia
- Processus d’infusion : explications !, Over-blog
- Fabrication de palmes, Forum-resines
- Réaliser une bonne strate, Breizhskiff