Techno Curling tudes et Innovations Les manufacturiers dquipements

Techno. Curling Études et Innovations Les manufacturiers d’équipements de curling ne cessent d’améliorer leurs produits et d’en développer de nouveaux. Les brosses quand à elles sont devenues plus légères et maniables. www. technocurling. com Défilement manuel…

Voici un rappel… Certains se souviennent des bons vieux balais de paille d’avant les années 1980 et des efforts physiques qu’ils exigeaient. Les brosses firent leur apparition au début de ces années. Elles sont fabriquées de crin de sanglier ou de cheval, certaines plus efficaces sur une glace givrée. Puis à la fin des années 80 on vit l’arrivée des brosses à semelle coussinée de mousse plus ou moins dense, recouverte d’un tissu synthétique de fil de nylon. 2

D’hier à aujourd’hui Le balai de paille est rarement utilisé aujourd’hui, si ce n’est que pour nettoyer le dessous de la pierre ou accompagner la glissade. La brosse de crin animal est aussi de moins en moins utilisée, si ce n’est parfois dans les enceintes ou il est souvent plus difficile de contrôler la formation de givre, ou encore dans d’autres adaptations. Il arrive que l’un et l’autre perdent des brins pouvant faire dévier la pierre de son trajet. 3

Au jour d’aujourd’hui De nos jours, les brosses les plus répandues sont de formes plus ou moins ovales, avec semelles coussinées, recouvertes d’un matériel synthétique imperméabilisé ou non à l’endos, tissé habituellement de fil de nylon. Différentes adaptations, comprenant certains types de manches articulations ou semelles, sont amenées régulièrement par les manufacturiers. Ce sont surtout les semelles de tissu qui sont l’objet de nos préoccupations. 4

Analyse critique Une semelle en tissu absorbe l’eau surtout lorsque la glace givre beaucoup. Mouillée, elle rajoute aux difficultés plutôt que d’en résoudre; elle doit alors être remplacée pour retrouver une efficacité. Générant trop de chaleur inutilement sous l’effet du brossage, elle éponge la fonte des gouttelettes en les rabaissant peu à peu. Toutes les surfaces de celles-ci sont atteintes plutôt que seules têtes, car la semelle étant flexible, elle s’y enfonce. Elle ne nivelle pas les têtes des gouttelettes car s’écrasant dessus elle les rabaisse indifféremment. Agissant jusqu’à la base de celles-ci, elle s’incruste de gras et de saletés difficiles à nettoyer, limitant encore plus son efficacité. 5

Autres remarques… La semelle doit souvent être remplacée et à un coût non négligeable. Elle n’appuie pas uniformément sur la glace car les têtes de brosse, lorsque plastiques, ne sont pas très rigides. Si le tissu est fixé sur une base plane peu coussinée, il se détériore plus rapidement. Souvent en fil de nylon qui est lui-même hydrophile, ce tissu perd à l’usure des fibres qui restent prisonnières de la glace, causant à un certain degré l’usure de la surface portante des pierres. La semelle en tissu exige une grande dépense d’énergie lorsque sa surface de contact augmente. 6

Une étude des phénomènes physiques a été menée dans le but: Du rendement! de mieux connaître et comprendre l’environnement du jeu de curling; de préserver les meilleurs conditions de glace durant une même partie; d’assurer un brossage efficace que sur la largeur nécessaire et que sur les têtes des gouttelettes impliquées qui ne sont pas toutes de même hauteur; de conduire à un type de brossage amélioré permettant un ajustement de la surface de frottement à la quantité de friction désirée; de diminuer la dépense d’énergie de la part du brosseur par rapport aux résultats obtenus; 7

La dureté de la glace La glace est la forme solide de l’eau à l’état de minéral cristallin fragile et cassant. Elle est vitreuse et transparente. Friable elle n’est pas résistante aux chocs. Elle fond dans la main. Sur l’échelle de dureté de " Mohs " la glace est de 1, 5 comme le plomb et l’aluminium. On l’utilise depuis très longtemps dans les sports de glisse. La glace est une roche considérant sa formation. Peut-on imaginer une pierre de curling en aquaplanage sur une roche plate polie recouverte d’un film d’eau lubrifiant ? Aurait-elle la même courbe que sur la glace? 8

Pourquoi la glace glisse ? Les molécules d’eau glacée qui se retrouvent en surface sont moins prisonnières que celles situées plus en profondeur, n'étant pas entourées de toute part par d'autres molécules. Étant plus libres de leurs mouvements, elles créent naturellement une microcouche qui n'est pas tout à fait de l'eau et pas tout à fait de la glace. L'interface entre l'air et la glace possède ainsi comme une couche d'eau intrinsèque, qui n'a pas besoin d'apport d'énergie supplémentaire, pour entretenir la glisse que ce soit d’une pierre de 20 kg. ou d’un objet de 5 kg. 9

La surfusion L'eau peut se présenter sous forme surfondue à une température inférieure à 0°C. L'eau surfondue se congèle dès qu'elle est en contact avec des particules solides comme les minéraux, microfibres et autres impuretés présentes dans la glace. Cependant la présence de gaz dissous dans l’eau d’arrosage des gouttelettes contribuent au maintien de cet état quasi liquide sur leurs têtes. La présence des gaz dissous crée une agitation moléculaire ayant le même effet que la chaleur. Une température idéale de glace à -4, 5°C est dite " glace chaude " Il en serait autrement avec une glace à -30 °C 10

exister. Dans une enceinte fermée de curling, l’air tire son humidité en partie par sublimation sur la surface glacée, c’est-à-dire par le passage directe de l’état solide de l’eau (la glace) à son état gazeux (l’humidité). C’est pourquoi on doit déshumidifier presque constamment pour maintenir une condition idéale d’humidité relative propice au bon comportement de la glace. Ce phénomène a comme conséquence d’aplanir la surface bosselée de la glace en rabaissant peu-à-peu 11

Le Givre Quand de mauvaises conditions de température et d’humidité sont réunies pour congeler l’humidité présente dans l'air au niveau de la glace, une couche de cristaux s’agrippe à la surface glacée. Cela se produit souvent le matin ou avant les parties dans les enceintes de curling. Un bref réchauffage dans l’enceinte peut contenir ce phénomène qui ralenti la glisse de la pierre, jusqu'à ce que la température et un brassage de l’air augmentent avec l’arrivée des joueurs sur les glaces. 12

Le point de givre C’est le point de condensation, c’est à dire la température de saturation de l’humidité que l’air contient. Un point de givre de - 4° C signifie que si l’air ambiant près de la surface de la glace atteint cette température, l’excédent d’humidité que cet air contient se condense. Si les conditions de température et d’humidité dans l’enceinte sont idéales, les cristaux formés sur les têtes des gouttelettes rendent la glace plus rapide. Lorsque ces conditions diffèrent sensiblement il y a accumulation de givre 13

L’inertie La vitesse d’une pierre de curling en mouvement (l’intensité et la direction ou la rotation) ne peut changer à moins qu’une force ne l’y oblige. Une pierre poussée sur une piste de curling ne continuera pas son trajet de façon constante, si et seulement si, une ou des forces extérieures comme la friction ou le brossage l’obligent à diminuer ou à augmenter sa vitesse, à modifier sa direction ou sa rotation. 14

La Tribologie La tribologie est la science et la technologie du frottement, de la lubrification et de l’usure. Appliquée au curling Friction: la force qui résiste au frottement de la pierre ou de la brosse sur la surface glacée. Fusion: le passage à l’état liquide des têtes des gouttelettes suite au frottement sous pression. Érosion: le nivellement des têtes des gouttelettes fusionnées par le frottement de la pierre ou de la brosse. 15

La friction apparaît entre deux objets qui se touchent en se déplaçant l’un par rapport à l’autre. La surface de ces objets est recouverte d’aspérités parfois microscopiques qui s'accrochent et se heurtent, provoquant un ralentissement de la vitesse, parfois des changements de direction, des sautillements, de la chaleur et du bruit (ex : pierre de curling en mouvement). La quantité de friction dû au brossage dépend de la nature des surfaces en contact, de la surface de contact, et de l'intensité de la force pressant les deux objets l'un contre l'autre. Sur la glace, elle s’accompagne d’un dégagement de chaleur provoquant la fusion et l’érosion des aspérités. 16

La fusion (pierre) Dans l’hypothèse ou la moitié des têtes de gouttelettes étaient de même hauteur, il y aurait environ 10 à 12 têtes qui supporteraient la pierre de 20 kg. Chaque gouttelette supporterait donc environ 2 kg. , ce qui génère assez de chaleur dû au frottement de la pierre en mouvement pour amollir et aplanir les têtes les plus hautes. 17

La fusion (brosse) Si dans l’hypothèse ou la moitié des têtes de gouttelettes étaient de même hauteur, il y aurait environ 20 têtes en contact avec la semelle de la brosse, à condition qu’elle soit plane. Comparé à la pierre, il faudrait donc appliquer une force de 40 kg. sur la brosse pour que 2 kg. soient appliqués sur chaque tête de gouttelettes, les rabattant un peu. D’où l’importance de la vitesse du va-et-vient de brossage pour réchauffer les têtes et en niveler suffisamment, dans le chemin de la pierre. 18

L’érosion La résistance à la friction entre les surfaces impliquées de la pierre et de la glace est moindre si suffisamment de têtes de gouttelettes sont nivelées. C’est la raison de l’étêtage de celles-ci avant une partie. La pierre elle-même nivelle les gouttelettes, son dessous doit être nettoyé des résidus qui s’y fixent avant chaque lancer. Le brossage qui génère de la chaleur, vise à diminuer cette résistance à la friction par le nivellement des têtes des gouttelettes dans le trajet de la pierre, lui permettant de maintenir son élan plus longtemps et ainsi d’atténuer sa courbe. 19

La pression Pour des solides comme la glace qui diminue de volume en fondant, une pression appliquée sur celle-ci a pour effet d’abaisser sa température de fusion. Il faut exercer une pression d’environ 1500 lb/po ² pour l’abaisser de 1°C. De là l’importance d’appliquer une certaine pression dans un va-et -vient rapide de la brosse sur les têtes les plus hautes des gouttelettes, pour les amener de niveau avec d’autres, diminuant de ce fait la résistance à la friction avec la surface portante de la pierre. Plus un grand nombre de têtes sont au niveau mieux la pierre glisse. 20

Le regel de la glace Lorsque les têtes des gouttelettes ne sont plus soumises à la pression d’une pierre de curling ou d’une brosse en mouvement qui les liquéfient quelque peu, elles se solidifient aussitôt les laissant de niveau pour un certain temps, jusqu’à ce que le givre, l’évaporation ou la sublimation fasse son œuvre, en modifiant de nouveau leur hauteur. C’est ce même phénomène de la pression et du regel qui facilite en partie le glissement du soulier de glisse. Les pointes de glace qui supportent sa semelle fondent sous la pression, la lubrifiant, puis immédiatement après son passage l’eau de fusion regèle. 21

La portée de la couronne Le lancer pousse la masse de la pierre à chevaucher les têtes des gouttelettes les plus hautes et à les rabattre. La partie avant de la couronne sous la pierre quelque peu soulevée par ce chevauchement, entraîne par capillarité un mince film liquide dans le sens de la rotation imprimée entre elle et le dessus des têtes des gouttelettes. L’augmentation de la quantité de friction à l’arrière sur une surface plus aplanie, est provoquée par la viscosité résistive de ce film liquide lubrifiant. (Imaginons une huile!) 22

Illustration du phénomène du «curl » d’une pierre de curling, lancée sur une surface glacée avec rotation horaire. Sur une surface sèche l’effet serait contraire. La pierre «curl » de plus en plus à mesure que sa vitesse diminue, parce que la résultante des forces qui s’opposent à la friction sous sa couronne est dans un angle perpendiculaire à l’axe changeant de son parcours. Il se produit alors une rotation translation, deux propriétés qui existent en même temps. La résultante des forces opposées au frottement fait glisser la pierre à droite lors d’une 23

Pour aplanir ou polir une surface quelconque, il convient de rabattre ses aspérités dans un même plan. C’est le cas du carrossier qui à l’aide d’un papier de sablage ultra fin lubrifié à l’eau et couché sur un long bloc à surface plane, fini la surface à réparer. (D’où l’expression " blocquer ") Cette même opération avec le papier posé sur la main ne donnerait pas une surface aussi plane. Il ressort clairement que pour favoriser la glisse de la portée polie de la pierre, sur une glace bosselée de curling, il faut amener dans un même plan le plus grand nombre des aspérités que sont les têtes des gouttelettes, pour que la pierre puisse y glisser sans heurt et sautillement. Le moyen d’y parvenir est de frotter les têtes, 24

Recherche et développement conduisent à une nouvelle conception de la brosse de curling. 25

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Aboutissement Une brosse avec manche articulé, spécialement conçue pour n’atteindre que le dessus des têtes des gouttelettes les plus hautes et les niveler, moyennant une pression appropriée dans un va-et-vient rapide et de faible amplitude. Une brosse à semelle synthétique élastomère plane non absorbante, efficace que la glace soit givrée ou non et facile à nettoyer entre chaque usage. Une semelle à motif à surface de frottement ajustée, agissant par multi-chocs thermiques en cisaillement sur les têtes des gouttelettes. Une brosse dont l’efficacité est optimisée par rapport à l’effort, compte tenu de la friction exercée sur les têtes 27

La coquille Fabriquée de matériaux composites modernes, tel la fibre de carbone, la coquille de la tête de la brosse est extrêmement résistante à la flexion tout en étant très légère; deux qualités essentielles. Profilée pour résister aux forces de flexion imposées par la pression appliquée sur elle, la coquille possède une bonne isolation thermique et phonique. Sa base plane garantie une bonne assise pour recevoir une semelle rigide et plane à motif rainuré. Elle reçoit l’embout permettant la fixation du manche dans une angulation allant jusqu’à 25°. 28

La forme Il est reconnu que la forme rectangulaire est la mieux adaptée pour une brosse de curling. Conçue pour brosser dans tous les sens, sa semelle est d’environ 22 cm. de longueur par 8 cm. de largeur. Avec un va-et-vient rapide et une amplitude de 28 cm. , la semelle ne sort pas du diamètre de la couronne portante de la pierre lorsque utilisée à angle ou dans le sens de sa longueur. Elle agit juste où il le faut, en évitant d’intervenir inutilement sur une plus large portion du chemin de la pierre, tout en piégeant givre et saletés dans ses rainures ouvertes à l’extérieur. 29

La semelle Un polymère élastomère a été soigneusement sélectionné pour la fabrication d’une semelle durable et efficace. Ce matériau réuni les qualités essentielles de dureté, rigidité, résistance à l’abrasion et à l’absorption. Une quantité idéale de friction a été obtenue en choisissant sa dureté, son étendue de surface, et son motif de coupe qui provoque de multi-chocs thermiques sur les têtes des gouttelettes qui dépassent. Elle est de forme quasi-rectangulaire pour une étendue maximale de frottement. Ses côtés sont redressés pour l’aide à la glissade. 30

Le manche Un manche de grandeur unique, adapté et bien balancé respecte les caractéristiques de cet ensemble carbone ultra léger brosse/manche. Son fini de surface en fait, avec ou sans l’utilisation de gants, une empoigne des plus solides compte tenu de l’angle de brossage. Son extrémité basse qui s’introduit dans une bague de renfort permet une fixation sur amortisseurs de caoutchouc protégeant les articulations du joueur. Sans perçage pour vis de retenu sur le tenon de l’embout il est résistant à la cassure. Il reçoit notre « Timer Buzzer » spécialement adapté. 31

L’embout Le raccordement du manche avec la tête de la brosse comprend un embout qui cumule les fonctions suivantes : de recevoir, retenir et protéger le bout du manche; de joint universel d’articulation; de génératrice de friction dans son articulation et aussi entre son extrémité convexe et la cavité concave présente dans la coquille; de transmission de la pression à la tête de la brosse. 32

Le poids L’impulsion ou moment linéaire à laquelle est soumise la brosse est en fonction du poids de la brosse, additionné de la force appliquée par le brosseur, de la durée et de la résistance au mouvement. Comme la résistance au frottement est moindre avec la brosse à surface plane, un plus grand poids ou force peut être appliqué selon le besoin. Il serait difficile d’obtenir par calcul le poids idéal d’une brosse de curling. Le « feeling » est un bon guide. Cependant un poids d’environ 450 gr. apparaît comme idéal. 33

Les couleurs de la brosse, doivent traduire son caractère. La semelle : Jaune est une couleur lumineuse et bien visible à distance. Rouge orangé est une couleur très voyante et agréable. Les deux permettent de bien voir les saletés à nettoyer. La tête est du gris noir de la fibre naturel de carbone, symbole de goût et de distinction. Le gris s'harmonise avec toutes les couleurs teintées transparentes et le jaune ou rouge orangé. L’embout est de couleur noir qui signifie fiabilité et force. Le manche est de couleurs qui s’harmonisent avec la tête et la 34

L’utilisation Selon les circonstances, le brossage peut s’effectuer dans tous les sens de la brosse. Elle est très facile à réorienter au cours du brossage. Pour avantager la vitesse d’attaque du brossage il est bon de garder la brosse près de la glace. Une bonne technique consiste à être le plus près possible du trajet de la pierre pour que le manche soit dans un angle d’environ 50° à 60°. Cette position permet de transmettre à la brosse par son manche le maximum de poids en compression plutôt qu’en flexion. 35

Simulation 1 Distance de la ligne arrière jusqu’à la 2° ligne de T = 36. 58 m. Le coefficient de friction = 3, 8 N. départ ? Vitesse de la glace 28 sec. de la ligne arrière jusqu’à la 2° ligne de T. Cliquer 36. 58 m/19 kg = 14, 63² ici 1°Lignes de jeu 2° Vitesse de la pierre de 19 kg au V² = 2 x 3, 8 N X V = 3. 825 m/sec. Vitesse en mètres/seconde Lancer 3. 825 3. 5 3 2. 5 2 1. 5 0 0 3. 8 18 28 sec. Temps en secondes pour un placement Les brosseurs brossent en alternance et perpendiculairement à l’axe du lancer, à une vitesse qui garantit l’atteinte de toute la surface du chemin emprunté par la pierre. Sur l’échelle de dureté "Mohs" la glace à 1, 5 avoisine celle de l’aluminium. Il y a avantage à ne brosser que le dessus des gouttelettes les plus hautes pour les niveler, maximisant ainsi les conditions de glisse de la pierre. Seule une brosse à semelle plane et rigide peut assurer une planéité de la surface glacée. 36

Simulation 2 Distance de la ligne arrière jusqu’à la 2° ligne de T = 36. 58 m. Le coefficient de friction = 3, 8 N. départ ? Vitesse de la glace 28 sec. de la ligne arrière jusqu’à la 2° ligne de T. Cliquer 36. 58 m/19 kg = 14, 63² ici 1°Lignes de jeu 2° Vitesse de la pierre de 19 kg au V² = 2 x 3, 8 N X V = 3. 825 m/sec. Vitesse en mètres/seconde Lancer 3. 825 3. 5 3 2. 5 2 1. 5 0 0 3. 8 18 28 sec. Temps en secondes pour un placement Un des brosseurs brosse plus ou moins perpendiculairement à l’axe du lancer tandis que l’autre brosse presque dans l’axe du lancer. Avec cette méthode toute la surface dans le chemin de la pierre est atteinte à coup sûr. Beaucoup de joueurs brossent dans un angle avoisinant les 45°, ce qui est excellent. Toutes les brosses peuvent rabattre les têtes givrées des gouttelettes, mais seul une brosse à semelle plane et rigide les nivelle en plus et avec beaucoup moins d’effort, permettant à la pierre de glisser bien mieux et plus loin. 37

Les avantages Meilleur rapport effort/efficacité. Les composantes de la brosse sont de matériaux composites et de précision. Le brossage s’effectue dans tous les sens. Semelle propre et respectueuse de la glace. Semelle à motif quadrillé à surface ajustée. Semelle très facile à nettoyer et à assécher. Semelle quasi inusable, elle est " resurfaçable " Brosse légère et possible dans un choix de couleurs. Facile et rapide à apprivoiser, on ne veut plus s’en passer. Elle apporte toute son importance à un troisième brosseur. Elle établi un équilibre entre brosseurs de différents gabarits. 38

Innovations La méthode par conception inversée a permis d’analyser les brosses existantes, les besoins des utilisateurs, les problèmes rencontrés, et les améliorations à apporter. Cela a mené à la conception de cette brosse de curling à semelle rigide et plane d’une nouvelle génération. Brevet: CA 2, 665, 086 39

Cette présentation est le résumé d’une étude qui nous a amenés au concept innovateur de cette nouvelle brosse de curling. Nous apprécierons vos commentaires et votre intérêt à son utilisation. info@technocurling. com 40

Dans la même foulée En ce qui a trait aux souliers de curling, des améliorations concernant les semelles, les matériaux et la sécurité ont été apportées et font l’objet du brevet CA 2, 793, 721 De même, une tige de lancement, un « Timer Buzzer » et une sangle de manche sont aussi objets d’innovations. D’autres améliorations aux équipements personnels du joueur de curling sont à l’étude et en développement, et sont axées sur un confort et une sécurité accrus dans l’exercice de ce sport. 41

Concepteur Ayant fait carrière en ingénierie à l’Université Laval puis à l’Université du Québec à Trois-Rivières, Gaston Gagné arrivé à la retraite s’adonne à son sport préféré le curling. Intervenant avec les techniciens de glace, il introduit une étude sur les conditions optimales à atteindre dans l’enceinte de son centre de curling. Constatant l’importance de la propreté et du maintien de la qualité des glaces, des capacités physiques des adeptes de curling, et de la qualité du matériel disponible, il entreprend l’étude détaillée des équipements personnels de curling, afin de mieux les adapter aux besoins particuliers des amateurs de ce sport. Cela le mènera à la conception de cette nouvelle brosse de curling et à de nombreux autres produits. 42

techno « techno» qualifie la qualité de nos équipements de curling et la rigueur apportée à nos travaux. Des centaines d’heures de travail ont mené à des améliorations pour ces équipements du jeu du curling. Nos innovations Brosse de Curling Embout universel Timer Buzzer Tiges de lancement Manches unidimensionnels Souliers de Curling Sangle de manche 43

Énoncé de mission : Améliorer la performance et la satisfaction de tous les curleurs avec des équipements innovateurs et de conception unique. Obtenez vos Innovations Techno. Curling! www. technocurling. com Gaston Gagné 2017 Pier & Rog Carlton