Mesure des forces sur un cadre en aluminium de snow trike avec les systèmes Dewesoft

L'entreprise slovène Hillstrike a commencé par créer un nouveau type de vélo des neiges, le snow trike, qui apporte toute l'expérience du VTT de descente sur la neige. Cependant, des tests étaient nécessaires pour s'assurer que le trike était adapté à la conduite et conçu pour résister aux extrêmes d'utilisation. Avec l'aide de Dewesoft, les caractéristiques de conduite et la robustesse du vélo des neiges ont été validées.

« Skier » avec un guidon de vélo devant soi n'est pas nouveau. Au fil des années et des décennies, cette pratique s'est développée dans différentes directions dans diverses parties des Alpes, de Scandinavie, d'Amérique du Nord et ailleurs, avec diverses formes de snow scoots et de ski bikes.

Un snow scoot est le design le plus simple. Il se compose de deux planches de snowboard reliées l'une à l'autre. Une longue poignée verticale pour diriger se trouve à l'avant de la planche avant. Sans siège, le snow scoot combine un scooter de rue et un snowboard.

Un ski bike est l'équivalent d'un vélo pour le ski de descente. Il possède un cadre et une suspension comme un vélo, mais avec des skis au lieu de roues. Il peut inclure un siège, mais possède des repose-pieds au lieu de pédales.

Et tout est une question de vitesse ! La vitesse réelle des snow scoots et des ski bikes dépend de la pente, des conditions de neige et du niveau de compétence du pilote. Les pilotes avancés peuvent atteindre des vitesses supérieures à 100 km/h (62 mph) ou plus sur des pentes raides et bien préparées.

Pour freiner un ski bike ou un snow scoot, cela dépend du modèle et du design spécifiques. Cependant, comme sur tout type de skis, pour faire en sorte que les planches s'enfoncent dans la neige et créent une traînée, la méthode la plus courante pour ralentir est soit en « charruant » — le pilote pousse l'avant du véhicule vers le bas — soit en « carvant » — le pilote fait des virages serrés.

Le snow trike

La scène du « vélo des neiges » est devenue assez animée ces dernières années, grâce à la marque slovène Hillstrike. Aujourd'hui, l'entreprise de Trbovlje est célèbre pour ses appareils appelés « snow trike ». Ce sont des vélos des neiges qui ont un ski à l'avant avec un guidon de direction et deux skis parallèles à l'arrière reliés en parallélogramme, ce qui permet de tourner en s'inclinant.

L'entreprise Hillstrike a été fondée en 2011 lorsque le fondateur Matic Hribar, un passionné de VTT de montagne et un amateur de sports extrêmes, a eu l'idée d'amener le VTT de montagne sur la neige. La même année, le premier prototype de snow trike Hillstrike a été créé.

Le système de skis arrière peut simuler l'action des jambes en ski. Le centre de gravité est similaire à celui d'un VTT de montagne, car le système de pédales se trouve là où se trouve généralement le pédalier. L'avantage de ce design est un parallélogramme à l'arrière avec deux skis, contrairement à un seul ski utilisé par la concurrence. Cette configuration permet un angle approprié où les parois latérales des skis peuvent avoir une prise et ajouter un effet de carving au lieu de simplement glisser.

En conduisant le snow trike Hillstrike, on a l'impression de faire du VTT de montagne sur la neige. On a le contrôle dans les virages et on peut maîtriser ses dérapages. Le Hillstrike est suffisamment stable pour survivre aux mouvements les plus fous et aux figures les plus cool.

Au cours des années suivantes, Matic a réuni un groupe d'amis partageant la même passion pour le sport et ayant différentes expertises. Ensemble, ils ont créé un nouveau prototype chaque année. Ce qui a commencé comme un simple amusement s'est transformé en une entreprise sérieuse en 2015, lorsque Hillstrike d.o.o. a été fondée à Trbovlje.

Mesures

La coopération de l'équipe Hillstrike avec Dewesoft remonte à loin, lorsque ce groupe de locaux voulait fabriquer un snow trike offrant des caractéristiques de maniabilité supérieures à celles d'un ski bike ou d'un snow scoot.

Matic Hribar, fondateur et responsable produit de Hillstrike, déclare : « Nous avons d'abord contacté Dewesoft lors de la conception de notre cadre en aluminium. Notre cadre de trike est similaire à celui d'un vélo BMX. Beaucoup de recherches de développement ont été menées sur les vélos BMX, et on peut trouver des données sur les forces qui s'exercent sur eux. Cependant, pour un produit unique comme notre snow trike Hillstrike, ce n'est pas le cas. »

Lors du développement de leur premier prototype, l'équipe Hillstrike a utilisé des appareils Dewesoft pour mesurer les forces exercées sur le cadre en aluminium. Le but de ces tests était de s'assurer que le trike n'est pas seulement facile à conduire, mais aussi conçu pour résister aux extrêmes d'utilisation.

Matic déclare : « Nous savions que si nous voulions connaître exactement les forces exercées sur le cadre, nous devions les mesurer. Et il n'y a pas de meilleure façon que d'utiliser les appareils de mesure Dewesoft. »

Trois modules KRYPTON 3xSTG ont été montés sur un trike pour mesurer les charges du châssis. Alimentés par une batterie DS-BP2i, les modules ont acquis des signaux de jauges de contrainte configurées en demi-pont. Nous avons enregistré les charges de flexion et axiales pour apprendre à optimiser la conception du châssis, en réduisant son poids et en assurant une utilisation sûre.

Au fil des ans, les fabricants haut de gamme de VTT ont commencé à se tourner vers les cadres en fibre de carbone pour réduire le poids et offrir de meilleures performances. Et le vélo des neiges, à cet égard, suit lentement la tendance.

Le cadre est un composant critique du ski bike — tout dommage peut compromettre l'intégrité structurelle. Certains peuvent être sujets à la fissuration ou à la rupture s'ils sont exposés à trop de stress ou d'impact. Les cadres en aluminium et en carbone ont chacun des avantages et des inconvénients.

Les cadres en aluminium sont généralement plus abordables et connus pour leur durabilité et leur résistance. Ils sont légers, résistent bien aux terrains accidentés et sont simples à réparer et à entretenir.

D'autre part, les cadres en carbone sont plus chers que les cadres en aluminium, mais sont préférés pour leur poids encore plus léger et leur rigidité. Ils peuvent bien absorber les vibrations, offrant une conduite plus confortable. Les cadres en carbone sont moins sujets à la corrosion et à la fatigue que les cadres en aluminium, mais sont plus difficiles à réparer, et tout dommage peut compromettre l'intégrité structurelle.

Le choix entre des cadres en aluminium et en carbone pour un ski bike ou un snow scoot dépend finalement de votre budget, de votre style de conduite et de vos préférences personnelles. Les pilotes plus soucieux de la durabilité et du coût peuvent préférer les cadres en aluminium, tandis que ceux qui privilégient la légèreté et la rigidité préfèrent les cadres en carbone.

Le développement de cadres en fibre de carbone nécessite des tests destructifs pour déterminer les points de rupture de l'angle du tube de direction et du point de flexion du support de siège et des repose-pieds.

En matière de sécurité, les repose-pieds sont la partie la plus critique de toute la construction du cadre. Lors des atterrissages durs, comme le pilote se tient sur les repose-pieds, la plupart de la force est absorbée par les pieds du pilote. Le montage des repose-pieds doit être suffisamment solide pour fournir un support adéquat sans se casser ni se plier.

Nous avons simulé et enregistré des tests de chute avec une caméra haute vitesse, DS-CAM-1100m, pour analyser la force nécessaire pour déformer la structure du ski trike.

En mesurant à l'aide d'une caméra haute vitesse, nous avons laissé tomber des poids par incréments de hauteur différents sur l'arrière du siège et observé quand le choc était suffisant pour plier le cadre. Les résultats obtenus par cette expérience ont fourni aux concepteurs une force de référence qui serait présente si un pilote heurte le siège lors d'un atterrissage brutal.

Les sauts et les atterrissages brutaux qui en résultent entraînent également des forces élevées sur les fourches avant. Le tube de direction est le point de défaillance le plus courant sur un vélo classique — et le snow trike ne fait pas exception. Nos tests ont déterminé le nombre de couches de tissu en fibre de carbone nécessaires pour résister à des forces maximales similaires ou supérieures à celles de son homologue en aluminium.

Pour ce test, nous avons monté rigidement le cadre sur une table de soudage et fabriqué un gabarit qui augmenterait progressivement la force vers l'avant sur les fourches. Le résultat a fourni des informations précieuses sur les niveaux de force nécessaires pour plier, fissurer ou casser les soudures du tube de direction.

Connaissant la force induite que le cadre en aluminium standard peut supporter, les concepteurs du cadre en fibre de carbone peuvent maintenant ajuster le modèle pour qu'il soit suffisamment solide sans ajouter de poids inutile.

Prochaine étape de développement

L'idée de développement futur est maintenant de se concentrer sur les caractéristiques de maniabilité ou de conduite. Pour initier cela, nous avons effectué des mesures préliminaires afin d'avoir des données sur le comportement du snow trike sur les pentes.

Nous avons effectué la dernière étape de nos tests de caractéristiques de conduite au centre de ski de Krvavec — sur le parcours fermé préparé pour la première course internationale de ski bike organisée en Slovénie. À l'aide d'une unité IMU1 couplée à un CPU KRYPTON, nous voulions mesurer des paramètres tels que l'angle de virage, la force de virage et la vitesse de virage.

Les mesures conceptuelles nous ont donné un aperçu des bases de la maniabilité. Néanmoins, nous avons besoin de mesures plus détaillées. Nous devons mieux comprendre les relations entre l'angle de la pente, l'angle de virage et la rotation du guidon. Au lieu d'un IMU1, nous utiliserons un appareil NAVION-I2, qui fournira des mesures supplémentaires de l'angle de dérapage avec un capteur d'angle supplémentaire pour la rotation du guidon.

Conclusion

Nous avons effectué nos tests préliminaires de caractéristiques de conduite la veille de la Course Internationale de Skibike à Krvavec. Moi, l'ingénieur de test, ai même participé à la course, rempli de confiance grâce à nos données mesurées. Malheureusement, conduire est plus qu'une question de bon design. En descendant la pente, j'ai fait une mauvaise évaluation, suivie d'une chute, ce qui m'a empêché de monter sur le podium.

« Je suis surpris par les résultats que nous avons obtenus à partir des mesures préliminaires de maniabilité », déclare Matic Hribar, directeur de Hillstrike : « Ces résultats nous donnent un aperçu des mesures réalisables et des exigences environnementales si nous voulons comparer empiriquement la conduite de notre snow trike avec celle des ski bikes et des snow scoots. »

Au fil des ans, Dewesoft a été heureux de faire partie du développement de nombreux produits innovants. Nous sommes particulièrement fiers des entreprises locales de la région de Zasavje qui tentent d'apporter quelque chose de nouveau et de différent sur le marché.

La technologie et l'expertise de Dewesoft en acquisition de données ont été déterminantes dans le développement de systèmes de mesure et d'analyse avancés pour les snow trikes. Des systèmes qui permettent aux pilotes et aux entraîneurs de suivre les métriques de performance, telles que la vitesse, l'accélération et la puissance de sortie, cruciales pour optimiser les performances.

Dans ce cas, nos mesures ont validé le concept de produit Hillstrike. À l'avenir, Hillstrike souhaite équiper différents types de ski bikes avec des équipements de mesure Dewesoft pour obtenir plus d'informations sur le comportement du snow trike dans la neige. Les données empiriques montrent un gagnant en ligne droite et en vitesse de virage, mais fournissent également une compréhension claire de la voie que Hillstrike peut choisir pour le développement futur de ses produits.

Dans l'ensemble, l'essor de la scène du vélo des neiges témoigne de la créativité et de l'ingéniosité d'entreprises comme Hillstrike. Elles ont aidé à transformer une activité obscure en un sport florissant et passionnant.

La course de ski bike

Le samedi 4 mars, le premier week-end de mars, la 1ère Course Internationale de Skibike a été le point culminant de l'événement de ski de trois jours à Krvavec, en Slovénie. Des ski bikes, snow scoots et snow trikes se sont affrontés pour des points de Coupe d'Europe.

Le centre de ski de Krvavec se situe dans les Alpes Kamnik et Savinja, à une altitude allant de 1480 à 1971 mètres. Il se trouve au cœur de la Slovénie — à seulement 25 km de Ljubljana, la capitale de la Slovénie. On accède au centre de ski par télécabine, à pied ou en voiture — mais n'oubliez pas les pneus hiver !

Un étroit défilé, long et sinueux, mène de la plaine de Ljubljana à la station inférieure de la télécabine. Ce samedi, les parkings et les bas-côtés sont remplis de voitures. Vous pourriez finir par garer votre voiture loin de la station. Heureusement, un service de bus gratuit peut vous prendre et vous amener à votre « escalier vers le paradis ».

Un soleil éclatant et une neige blanche étincelante. Des vues incroyables sur la plaine verte de Ljubljana en contrebas et les montagnes environnantes. Des milliers de visiteurs de tous âges peuplent les pentes et se pressent dans les zones de restauration en plein air. Vitesse et lunettes de soleil, pique-nique et musique pop — liberté et détente au sommet du monde !

Trente concurrents de quatre pays ont participé au Championnat Euro Series 2023 de SkiBike de Krvavec, rejoignant deux épreuves de ski bike suivant les règles du slalom géant. Les épreuves de ski bike ont attiré des skieurs et des pilotes d'Autriche, de Croatie, d'Allemagne, de Grèce, de France, d'Italie, de Suisse, de Turquie, des États-Unis et de Slovénie.

Le vainqueur était l'Autrichien Sebastian Bichler, qui a été plus rapide que les Slovènes, Matjaž Urtelj en deuxième place et Miha Glavič en troisième place.

Sebastian Bichler est un pilote professionnel de ski bike détenant plusieurs records de vitesse. En 2017, Sebastian a établi le record du monde de la vitesse la plus rapide en ski bike à 138,752 km/h (86,129 mph) sur un snow bike modifié lors du Vars Speed Challenge en France. En 2018, il a battu son propre record en atteignant une vitesse maximale de 145,082 km/h (90,187 mph) sur un ski bike spécialement modifié lors du même événement.