Mat et fuselage à structure métallique

Je fais suite au début de la (discussion) suite à la vidéo du mât de 3 mètres postée par JM33

Je reste convaincu par l'intérêt d'une structure métal dans nos mats et fuselages.

J'ai construit une bonne dizaine de foils avec l'âme du mât et fuselage en profilé acier.

Ils sont très rigides,aussi bien en flexion qu'en torsion. Et le prix de revient est modique.

Le principe :
* Ame en acier 30x15x2 (inox inutile pour le mat, car recouvert de strat verre/epoxy
* Demi profil avant et demi profil arrière en sapin, collé à l'époxy et shapé avec un gabarit
* Mastic epoxy pour paufiner le profil
* Fuselage en tube inox diamètre 20mm (surface mouillée réduite et rigidité au top)
* Aileron en plat d'inox de 3mm, sur lequel le stab arrière vient se fixer
* Aucun problème de jonction inox/epoxy, à condition de bien faire les choses (joncs inox de maintien, préparation des surfaces, ...)

J'ai récupéré un mât cassé en carbone haut module auprès de Renaud, le profil est parfait, mais en terme de rigidité, il n'a rien à envier à mes mâts, alors que c'est déjà un des mâts les plus rigides du marché.

Les évolutions futures seraient de fabriquer des nervures au profil exact, les souder le long du profilé, et se servir de ces nervures pour shaper les bois et obtenir un profil très régulier.

Tailler dans la masse serait aussi possible, mais plutôt sur de l'aluminium, pour des raisons de poids.
Un profil creux est très difficile à envisager pour de petites quantités pour des raisons de couts.

Mais il n'y a pas photo, à section égale, l'acier est plus rigide que le composite carbone, mais plus lourd. Mais le poids me semble moins préjudiciable que l'épaisseur du profil, donc, je reste convaincu de l'avenir du métal dans nos mats.

Pour ce qui est du fuselage en tube d'inox, alors là, c'est parfait. Rigide, léger, aucun souci, puisque le profil importe peu. Il suffit juste de réaliser des embouts avant et arrière profilés.

Ci après quelques photos à mettre sur mes mats métallique.

A gauche un mat carbone haut module, les 2 de droite avec âme en acier.


On voit bien le profilé acier 30x15x2 et les pièces de bois avant et arrière pour faire le profil. La stratification est en verre/epoxy, le seul but est de protéger le bois, toute la rigidité est donnée par le profilé métallique.


Le fuselage en tube inox 316L de 20mm de diamètre, épaisseur 1.5mm. Rigide et faible surface mouillée.


L'aileron en inox permet de bien décaler le stab des turbulences de l'aile avant.


Le profilé rectangle est aussi possible pour le fuselage. La fixation des ailes est alors facile et solide.


Epaisseur équivalente 16mm pour les 2 mâts.

philippe1387 (Horue) devrait adhérer à ton argumentaire!

Une ossature acier, même bien entourée demanderait quand même un suivi de près contre toute infiltration et éviter ainsi l'apparition de corrosion, non?
Combien d'heures de travail pour un t-bar complet?

Je vais regarder s'étoffer ton post par les avis -j'imagine variés- des forumeurs.

Je sais, c'est de l'inox, mais quelqu'un sait comment sont réalisés les Sky Skis? http://skyski.com/store/pro-ss.html
Parce que ça, pour être béton, c'est béton non?

Depuis 2010 que je fabrique et navigue avec des foils à âme acier (une dizaine de construit), je n'ai jamais eu de problème d'infiltration. La strat verre/epoxy et le mastic époxy ne travaillent pas et sont totalement étanche. Aucun problème de corrosion, le fuselage est en inox 316L.

Ce qui est long, c'est le ponçage du bois pour donner le profil. Avec des nervures permettant de prendre appui, je gagnerais du temps.
Pour l'instant, je dirais 1h de soudure (embase, mat et fuselage) puis collage des 2 baguettes en bois, puis 3h de ponçage du mât, 1h de strat et 1h de mastic, 1h de ponçage fin et 1 coup de peinture au pistolet. Le tout sur 4 à 5 jours.

Bon je vais une fois de + etre un peu chiant Désolé.
En fait déja avec une âme en 15mm d'épais tu dois finir a 17mm je pense
J'avais fait un sujet sur les tests de flex il y a qqs temps: un mat carbone en 16mm d'épais sans haut module totalement creux avec 3UD ET 3BIBIAIS de 200G est absolument béton
Ce qu'il faudrait évaluer c'est plutôt a épaisseur égales (ex 12 A 14MM) sur des mats perfos
D'après le test de mat métal de HORUE il est très raide en torsion mais a plutôt beaucoup + de flex pour un mat dont on a pas l'épaisseur si je me souviens bien
Donc moi je dirais que si on veut des mats très raide dans des épaisseurs de style 16 a 17mm le métal joue parfaitement son rôle comme tu le fais FAF
Mais en 16 ou 17mm d'épais une construction carbone basique donne le même résultat
EN RESUME il faudrait faire des comparaisons sur des mats perfos d'épaisseurs équivalentes ;MAIS a ce jour on a aucune référence de mats perfos (fin 12 a 13mm)en métal
moi je serais très curieux de voir ce qui est possible de faire avec des toles inox soudées mais vers des épaisseurs qui donnent des glisses équivalentes a des sword spotz ou zeeko ou kétos dernier modèle
Ces mats font max 13mm d'épais
PS /j'aurais pu me mettre debout sur 1 barres de pultrudé carbone haut module en 8MM avec un flex a peine perceptible (qqs mm)
A ce stade il faudrait des références mécaniques sorties des tests sortis des écoles d'ingénieurs méca ;perso je suis plus capable d'aller dans ce genre de recherches avec abaques etcc;;;;;;;;;;;;;;;;;
POUR bricoler en tous cas no problème avec l’âme métalique ce qui est drapé par dessus servant pour le shape

Ouaip, c'est vrai, mes mats font 16mm d'épaisseur...
Je cherche des profils en 30x10x2, ça existe, mais j'ai du mal à en trouver.
Et ça risque d'être un peu souple. La strat aura un rôle structurel.
Je vais essayer de sortir un mat de 12 ou 13mm.
Tu en es à combien en épaisseur de mât, toi ?
Après, tout le monde ne cherche pas la performance, et un mat de 16mm pas cher et rigide, ça le fait aussi...
Si mes foils n'avancent pas, c'est surtout à cause des ailes avant trop épaisses...

Te décourage pas Faf! On a tous envie que t'arrives à sortir LE premier super foil métal qui avance trop de la balle! L'avantage de ton bas coût c'est aussi que tu peux prendre des risques! Et puis le fer et le bois c'est mieux pour la planète!

Nan, je ne me décourage pas, je trouve juste intéressant d'échanger sur les différentes techniques de construction et sur la recherche d'une meilleure performance de nos foils.

La limite mini des épaisseurs des mâts, sur ce qui ce fait de mieux actuellement, c'est quoi ? 12mm ?

Quels seront les gains en trainée, donc en performance, à tomber à 10mm ?

Quelle est la limite mini que l'on peut espérer, en l'état actuel de nos connaissances des matériaux ?

Je pense que l'on est proche du mini possible en épaisseur. Ca fera donc un paramètre de moins que lequel jouer pour gagner encore en vitesse. Reste le travail sur les profils...

avec les nano tubes de carbone 8 a9 mm semble un objectif possible mais comme tu dis les mats autour de 15mm sont tellement bien déja
Et puis après on va risquer la casse
MAIS je reste très curieux en attendant le premier mat fin en inox avec taules soudées;par contre chaaaaaaaaaauuuuuuuuuuuuddddd a réaliser je pense

Carrément chaud à réaliser, c'est sur.

Je pensais plus à une barre pleine, en titane ou weldox (100x10), et taillée dans la masse à la fraiseuse numérique.

Déjà, pour valider l'idée, je vais récupérer un fer plat de 100x10 chez le vendeur d'acier du coin, le shaper grossièrement à la meuleuse et tester le flex. Bon, 7Kg la barre de 90cm...   

franckite24 a écrit:

avec les nano tubes de carbone 8 a9 mm semble un objectif possible mais comme tu dis les mats autour de 15mm sont tellement bien déja
Et puis après on va risquer la casse
MAIS je reste très curieux en attendant le premier mat fin en inox avec taules soudées;par contre chaaaaaaaaaauuuuuuuuuuuuddddd a réaliser je pense

impatient de voir aussi ce qui va sortir en impression 3d, on parle déjà d'imprimante 3D métal pour les amateurs:
http://www.lesnumeriques.com/imprimante-3d/imprimante-3d-pieces-en-metal-pour-1500-dollars-n32140.html

avec ça on peut imaginer de faire un profil en intégrant directement un squelette type nid d'abeille. au fait sur le fofo j'avais vu des essais sur une aile imprimée en 3D plastique, c'en est où?

Pamic a écrit:

philippe1387 (Horue) devrait adhérer à ton argumentaire!

Une ossature acier, même bien entourée demanderait quand même un suivi de près contre toute infiltration et éviter ainsi l'apparition de corrosion, non?
Combien d'heures de travail pour un t-bar complet?

Je vais regarder s'étoffer ton post par les avis -j'imagine variés- des forumeurs.

Je sais, c'est de l'inox, mais quelqu'un sait comment sont réalisés les Sky Skis? http://skyski.com/store/pro-ss.html
Parce que ça, pour être béton, c'est béton non?

en effet j'adhere   


un mat full carbone peut avoir des soucis d'infiltration et de délaminage, à chaque process ses avantages et ses inconvénients   

le skyski c'est béton de chez béton, mais forcément quand on voit le poids de l'engin....

Avec des construction acier bien pensées, on peut etre aussi fin et aussi léger que celles en carbone sans soucis

c'est plein en 12mm d'épais ou il y a quoi dedans????????

11mm, non non pas plein , 2.3kg avec les ailes

11mm pas plein, c'est beau !!! Quelle rigidité ?

Dans mes rêves, voilà comment je verrais la construction idéale :
* Mât shapé à la CNC dans un plat de titane ou d'alliage d'aluminium haut module de 100x10 (épaisseur max du profil : 10mm)
* Fuselage en tube de 20x2 (inox, titane, alu ...)
* Ailes avant et arrières en époxy/carbone moulés dans des moules en ABS réalisés à l'imprimante 3D

Seul point démontable, le mât et le fuselage seraient assemblés par boulonnage "flush".
Comme ça, on pourrait avoir plusieurs "avions" et 1 seul mât.

Tout cela n'est pas si délirant, j'y réfléchis sérieusement...

bonne rigidité

pas besoin de l'artillerie lourde pour réaliser des moules ou shaper des mats

c'est claire que le foil métal est bien attirant (moins de risques d’ébréchures)
Durée de vie augmentée
Philippe tu arrives donc a faire des mats en moins de 12mm creux ??????avec une torsion au top et un flex un peu moins balaise si je me souviens bien de tes valeurs en test
C'est indiscret de te demander comment tu structures a l'intérieur pour ne pas perdre la forme de ton profil en flexion car le métal ne revient pas aussi bien que le carbone après déformation
Cependant si la technologie de pointe dans le sport a quitté le métal (vélo,etcccc;;)c'est surement pour de très bonnes raisons ,DONC je reste circonspect sur cette direction de développement j'avoue !!      

Si le métal a quitté la haute technologie au profit du composite carbone, c'est uniquement dans un but de gain de poids ultime.

Le haut de gamme reste en alliage d'aluminium ou autre métaux comme le titane.

Et le poids ne me semble pas un critère si important que ça pour nos foils.

Peut-être qu'on sur estime les forces exercées sur les mats, dans certaines conditions d'utilisation. Ca pourrait expliquer que la tôle suffit. Franck, as-tu déjà cassé un mat, en dehors des zones de liaison?

franckite24 a écrit:

c'est claire que le foil métal est bien attirant (moins de risques d’ébréchures)
Durée de vie augmentée
Philippe tu arrives donc a faire des mats en moins de 12mm creux ??????avec une torsion au top et un flex un peu moins balaise si je me souviens bien de tes valeurs en test
C'est indiscret de te demander comment tu structures a l'intérieur pour ne pas perdre la forme de ton profil en flexion car le métal ne revient pas aussi bien que le carbone après déformation
Cependant si  la technologie de pointe dans le sport a quitté le métal (vélo,etcccc;;)c'est surement pour de très bonnes raisons ,DONC je reste circonspect sur cette direction  de développement j'avoue !!      

les valeurs que j'avais donné en flex et torsion correspondent à un autre modele de foil que celui presenté ici..

Oui c'est indiscret     la tu parles d''une déformation dans le domaine plastique de l'acier! tant que l'on reste dans le domaine élastique il n'y a aucun soucis, et pour arriver au domaine plastique il faut vraiment le vouloir.... il faudrait que ca bouge de 20 bon cm au niveau du fuselage...



yan34, je n'ai jamais parlé de tole... l'acier n'est pas forcément de la tole

Pardon, pour la tôle. Je fais pas la différence! J'imaginais 2 fines plaques d'acier (1 ou 2 mm?) galbées en demi-profil et soudées ensemble. Je suis plutôt pour, si c'est aussi léger et aussi rigide (foil entier de 2,5 kg maxi). As-tu toi, déjà plié un mat en naviguant?

Le problème n'est pas le risque de plier un mât, on est est bien loin.
Toute la difficulté est dans la recherche d'un mât le plus fin possible (moins de trainée, donc plus de vitesse), mais aussi suffisamment rigide pour qu'il reste contrôlable en navigation.

Pour avoir essayer des mats très (trop) souples il y a quelques années, je peux vous dire que c'est pas très agréable à naviguer, voir impossible.

Il me semble que la rigidité en torsion est très importante, celle en flexion un peu moins.

A faire simplement sur les foils croisés sur nos plages : planche au sol foil en l'air, maintenez la planche avec les pieds et vriller le mât avec les mains sur le fuselage. C'est surprenant de voir les différences.

Le métal est un matériau isotrope, c'est à dire que ses caractéristiques mécaniques sont identiques dans tous les sens, contrairement à la fibre (verre ou carbone), où les caractéristiques mécaniques varient grandement selon l'orientation des fibres.

ha non non le mat n'est pas en tole alors

non jamais plié, en dehors du tout premier (en 2007...) qui etait en tole de 3mm d'épais... donc 3mm de large le foil

et dernierement j'ai cassé un foil (celui sur l'avatar) à carteau, en full speed j'ai sorti l'aile de l'eau et rerentré brutalement, la planche a donc tapé l'eau assez fort et j'ai perdu le mat (retrouvé depuis) car casse de la base (le mat avait 2ans de rouille à son actif)

actuelement tous les probleme de corrosion sont résolu et on ne peut plus faire de différence entre un mat en construction classique full carbone et un mat en construction acier, tant au niveau esthétique qu'au niveau du poids
par contre on peut la faire au niveau du prix   

Ca me rappelle le chêne et le roseau, y a un matériau qui plie un peu et qui revient, le carbone; l'autre qui plie pas mais qui peut casser d'un coup, l'acier. C'est peut-être faux comme comparaison?

Ben non, c'est le contraire

Le carbone ne plie pas (ou peu), mais casse d'un coup.
Le métal possède des limites élastiques (il plie mais revient dans sa forme initiale), et des limites plastiques, (il tord définitivement). Mais le métal ne casse pas d'un coup.