Les Embarcations

L’invention de la pirogue est très ancienne comme en témoignent les embarcations du Néolithique mises au jour lors de fouilles des cités lacustres. Des embarcations de ce type ont été utilisées jusqu’au Moyen-Age en Europe.

Le canoë est originaire d’Amérique du Nord, où les Amérindiens s’en servaient comme embarcation de transport, la propulsion et la direction étant assurées par une pagaie simple. Le kayak, qui nous vient des Inuits, en particulier des Aléoutes, servait notamment pour la chasse, et utilisait une pagaie simple ou double.
La distinction entre canoë et kayak tient donc plus du type de pagaie et de la position d’assise qu’au nombre de ses occupants : il y a des canoës monoplaces et des kayaks à 2, 4 ou 10 places.

Dès le départ, l’aviron est un sport de vitesse et de glisse dans de longs bateaux effilés. Le rameur est assis au-dessus du niveau de l’eau sur un siège roulant (une coulisse) et tourne le dos au sens d’avancement du bateau. Les pelles servent à propulser l’embarcation, qui ne porte pas de nom générique. Selon les types d’embarcation, le rameur utilise un aviron unique, dit de pointe (longueur totale de 3,5 à 4 m), ou deux avirons, dits de couple (environ 3 m de long).
Ces avirons sont fixés à des portants, armatures extérieures à la coque qui atteint 18 m de long pour 0,55 m de large pour un huit.

L’aviron figurait dès la création des Jeux modernes en 1896. Le canoë-kayak est un sport olympique depuis 1936 pour la course en ligne. Le slalom, qui a lieu en eau-vive, a été pour la première fois discipline olympique en 1972 puis a disparu jusqu’aux JO de Barcelone (1992).

Les premiers kayaks étaient construits à partir de peaux de phoque (parfois d’autres mammifères marins) cousues et tendues sur un structure en bois. Un joint étanche entre le buste de l’homme et son embarcation (le tuilik ou l’agivilisaq), permettait l’esquimautage, une technique pour récupérer sa posture initiale après le retournement du kayak.

Aujourd’hui la culture traditionnelle du kayak a été abandonnée ou oubliée par de nombreux peuples de l’Arctique. Il est devenu en Amérique du Nord et en Europe, un sport de loisir et de compétition, avec une diversification des embarcations selon les besoins. Actuellement les kayaks de compétition comme de plaisance sont construits avec des matériaux modernes, même si le bois est toujours apprécié pour sa beauté et sa légèreté et la jonction homme-esquif est assurée par une jupe en néoprène (cf.Butadiène).

Le canoë amérindien possédait également une structure en bois, mais recouverte d’écorce de bouleau, l’étanchéité étant obtenue avec du bitume. Démontable et transportable, il permettait de s’affranchir d’obstacles naturels. Il a suivi la même évolution que le kayak avec l’emploi de matériaux nouveaux.

Les bateaux et les pelles sont conçus selon les standards préconisés par la FISA (Fédération internationale des sociétés d’aviron, la plus ancienne fédération au sein du mouvement olympique). Autrefois conçus en bois léger, les bateaux sont désormais construits en matériaux composites à base de kevlar, fibre de verre ou de carbone. Certains skiffs (embarcation monoplace) peuvent descendre jusqu’à 12 kg, mais le règlement impose un poids de 14 kg minimum. Au départ en bois, les pelles sont maintenant réalisées pour la plupart en fibre de carbone, ce qui les rend plus rigides et surtout plus légères. Il existe deux types de pelles : les pelles dites {Mâcon (ville de Bourgogne également bien connue pour son plan d’eau), de forme symétrique par rapport au manche, et les pelles dites {haches, avec une plus grande surface au-dessous du manche qu’au-dessus.

Matériau composite : ce terme revient souvent dès lors que l’on parle de sport, surtout de haut niveau. Un matériau composite est constitué d’une ossature appelée renfort qui assure la tenue mécanique et d’une protection appelée matrice qui est généralement une matière plastique (résine thermoplastique ou thermodurcissable) assurant la cohésion de la structure et la transmission des efforts vers le renfort. Le bois, utilisé depuis la nuit des temps, est un composite à base d’une matrice en lignine (cf. Lignine) et de renforts en fibre de cellulose (cf. Cellulose), et rappelons aussi l’acier de Damas (cf. Escrime) !

Il existe aujourd’hui un grand nombre de matériaux composites que l’on classe généralement en trois familles en fonction de la nature de la matrice :
– les composites à matrices organiques (CMO) qui constituent, de loin, les volumes les plus importants aujourd’hui à l’échelle industrielle. Les matériaux rigides communément appelés « fibre de verre » et « fibre de carbone », composites respectivement de fibres de verre (cf. Verre) et fibres de carbone (cf. Carbone) et de diverses résines rigides (notamment époxy) sont les plus employés,
– les composites à matrices céramiques (CMC) réservés aux applications de très haute technicité et travaillant à haute température comme le spatial, le nucléaire et le militaire, ainsi que le freinage,
– les composites à matrices métalliques (CMM).

Le renfort est le squelette supportant les efforts mécaniques. Le renfort peut être seul au sein d’une matrice (composite homogène) ou associé à un renfort de nature différente (composite hybride). Les fibres sont les plus employées, car elles possèdent généralement une bonne résistance à la traction mais une résistance faible à la compression. On peut citer :
– les fibres de verre qui sont utilisées dans le bâtiment, le nautisme et diverses applications non structurantes. Le coût de production de ces fibres est peu élevé ce qui en fait l’une des fibres les plus utilisées à l’heure actuelle,

Les fibres de carbone utilisées pour des applications structurantes. Elles sont obtenues par la pyrolyse d’un précurseur organique ou non sous atmosphère contrôlée. Le plus utilisé de ces précurseurs est le polyacrylonitrile (PAN). Le prix de ces fibres reste relativement élevé mais il n’a cessé de diminuer avec l’augmentation des volumes de production.
On les retrouve dans de nombreuses applications dans l’aéronautique, le spatial ainsi que les sports de compétitions et de loisir,
– les fibres d’aramide (ou Kevlar : cf. Kevlar) utilisées dans les protections balistiques comme les gilets pare-balles.

La matrice a pour principal but de transmettre les efforts mécaniques au renfort. Elle assure aussi la protection du renfort vis-à-vis des diverses conditions environnementales. Elle permet en outre de donner la forme voulue au produit réalisé. Dans le cas des CMO les principales matrices utilisées sont :

les thermodurcissables :
– résines polyesters insaturés (cf. Acides phtaliques) peu onéreuses qui sont généralement utilisées avec les fibres de verre,
– résines époxy (cf. Bisphénol A) qui possèdent de bonnes caractéristiques mécaniques. Elles sont généralement utilisées avec les fibres de carbone pour la réalisation de pièces de structure et d’aéronautique,
– résines vinylester sont surtout utilisées pour des applications où les résines polyester ne sont pas suffisantes. Elle est issue d’une modification d’une résine époxyde et est excellente pour des applications de résistance chimique,
– résines phénoliques utilisées dans les applications nécessitant des propriétés de tenue aux feux et flammes,
– résines polyimides thermodurcissables (PIRP) pour des applications à haute température (~300°C) et polybismaleimides (BMI) pour des applications à température intermédiaire (~225°C).

les thermoplastiques
– le polypropylène (cf. Polypropylène) ou le polyamide (cf. Nylon)
– le polyéther imide (PEI)
– le sulfure de polyphénylène (PPS) et la polyétheréthercétone (PEEK) pour la réalisation de pièces de structure.

Des charges (minérales, organiques ou métalliques) et additifs sont presque toujours incorporés à la matrice. En outre, ces matériaux composites sont employées pour la réalisation de structures sandwich employant par exemple des structures nid d’abeilles : c’est notamment le cas pour l’aviron où la légèreté est recherchée en association avec résistance et souplesse.

Pensée du jour
« Du frêle esquif au huit bien barré, le composite s’impose pour rendre vos efforts plus olympiques ! »

Sources
– http://fr.wikipedia.org/wiki/Pirogue
– http://fr.wikipedia.org/wiki/Kayak
– http://fr.wikipedia.org/wiki/Canoë-kayak
– http://fr.wikipedia.org/wiki/Aviron_(sport)
– http://en.wikipedia.org/wiki/Rowing_(sport)
– http://fr.wikipedia.org/wiki/Matériau_composite
– http://fr.wikipedia.org/wiki/Fibre_de_verre
– http://fr.wikipedia.org/wiki/Fibre_de_carbone
– http://fr.wikipedia.org/wiki/Polyépoxyde

Pour en savoir plus
– Butadiène
– Lignine
– Cellulose
– Escrime
– Verre
– Carbone
– Kevlar
– Acides phtaliques
– Bisphénol A
– Polypropylène
– Nylon