Test de matériel – Simulations de Leash Fall

Bonjour,
Ceci est la traduction d'un article écrit par Jerry Miszewski sur le site de Balance Community :
http://www.balancecommunity.com/Slack-Science/gear-test-leash-fall-simulations.html


Test de matériel - Simulations de Leash Fall

Bienvenue dans la section « Test du matériel » de Slack Science. Ces messages incluront des expériences que nous faisons en utilisant le matériel que nous vendons ici à Balance Community. J'écrirai un compte-rendu scientifique pour chaque test que nous ferons, et je le posterai ici avec une vidéo pour chaque test. Vos commentaires sont les bienvenus.


INTRO

Chocs encaissés lors d'un leash fall sur une highline construite avec 2 sangles en Vectran.


RESUME

Voici le compte-rendu des effets des leash falls sur une highline faite de 2 sangles en Vectran. Nous verrons quel est l'impact d'un ancrage dynamique sur les charges encaissées par le système total (ligne principale + ligne de backup) et sur la ligne de backup seule.


INTRODUCTION

Depuis récemment, les longueurs des highlines explosent. Pour cette raison, beaucoup de fournisseurs de
slackline explorent de nouvelles formules de sangles qui utilisent des fibres high-tech. Ces nouvelles sangles ont une élasticité significativement plus faible que les sangles traditionnelles de slackline, qui sont faites en nylon et/ou en polyester. Ceci, combiné à un poids bien plus léger, rend ces nouvelles sangles très alléchantes pour tous les slackeurs. A cause de leur faible élasticité, ces sangles sont soumises à des forces de choc bien plus importantes lors de mouvements dynamiques, comme lors de leash falls sur une highline. Plus la sangle est courte, plus ces forces maximales deviennent apparentes.

Dans cette expérience, nous avons utilisé une highline consistant en 2 brins d'un prototype de sangle en Vectran, avec de la tension à la fois sur la ligne principale et sur la ligne de backup (en utilisant des systèmes de poulies séparés pour chaque ligne). Nous avons également mesuré l'effet des ancrages dynamiques sur le pic de tension encaissé par l'ensemble du système, aussi bien que par la ligne de backup seule.


METHODES

Nous avons d'abord construit une highline longue de 36 mètres entre 2 arbres, et composée de 2 sangles prototypes en Vectran. Nous avons tendu la ligne principale et celle du backup avec des systèmes de poulies séparés. Lors de notre premier essai, le dynamomètre était attaché aux 2 lignes. Lors du deuxième essai, le dynamomètre était seulement attaché à la ligne de backup. Après ces deux tests, nous avons rajouté un ancrage dynamique à l'ensemble du système du côté statique [ie : à l'opposé des poulies]. Cet ancrage dynamique était constitué par un bout de sangle type-18 enroulée 5 fois entre 2 manilles (ce qui fait donc 10 brins au total).

Nous avons simulé un leash fall à l'aide d'un ensemble de poids et d'un tronc d'arbre attachés à un leash, que nous avons hissés à un arbre se trouvant juste à côté du milieu de la highline. Nous soulevions les poids à environ 30 cm au-dessus de la ligne, pour simuler où se trouverait l'essentiel de votre poids lors d'un leash fall ; puis nous coupions leur amarrage et regardions le pic de tension sur le dynamomètre.


RESULTATS

Test 1 : Dynamomètre sur l'ensemble du système ; pas d'ancrage dynamique.
1. Tension de base : 4 448 N (4,5 kN)
2. Pic de tension : 19 091 N (19,1 kN)

Test 2 : Dynamomètre seulement sur la ligne de backup ; pas d'ancrage dynamique.
1. Tension de base : 1 352 N (1,4 kN)
2. Pic de tension : 3 211 N (3,2 kN)

Test 3 : Dynamomètre seulement sur la ligne de backup ; ancrage dynamique.
1. Tension de base : 1 317 N (1,3 kN)
2. Pic de tension : 4 439 N (4,4 kN)

Test 4 : Dynamomètre sur l'ensemble du système ; ancrage dynamique.
1. Tension de base : 5 587 N (5,6 kN)
2. Pic de tension : 17 419 N (17,4 kN)


DISCUSSION

Cette expérience nous a fourni quelques chiffres intéressants. Peu de choses se sont produites qui n'étaient pas prévues. D'abord, dans notre premier test, nous avons eu une augmentation de 329,2% de la tension totale pendant le leash fall ! C'est bien plus que ce que nous nous attendions à voir.
Les choses auxquelles je pense qui peuvent être à l'origine de cette valeur élevée sont : la longueur de la ligne, la distance de la chute, et la manière dont le poids était distribué sur le leash fall. Plus une ligne peu tendue est courte, moins la fibre a de la place pour s'étirer. Quand l'étirement de toute la sangle est seulement de 2-3%, cela devient significatif. Une highline deux fois plus longue aura deux fois plus de place pour s'étirer, ce qui pourrait diminuer notre pic de tension d'environ 50% (mais cela doit être testé).

De même, nous avons vu une augmentation de 137,5% de la tension juste sur la ligne de backup pendant le leash fall. Durant ce test nous ne connaissions pas la tension de la ligne principale, donc cela pourrait avoir affecté nos résultats significativement. Si l'on suppose que nous avions à peu près la même tension sur la ligne de backup lors de notre premier
test (ainsi que la même tension sur la ligne principale), on pourrait affirmer que la ligne principale a subi un pic de tension
d'environ 15,5 kN, à partir d'une tension de base de 3,1 kN. Cela représente un pourcentage d'augmentation encore plus élevé, mais une tension totale moindre.

Le fait d'ajouter un ancrage dynamique semble avoir bénéficié à l'ensemble du système, mais cela a augmenté le pic de tension de la ligne de backup. On ne peut toutefois pas être certain de cela, puisque nous ne connaissions pas les tensions individuelles de la ligne principale et de la ligne de backup pendant le test n°4 ; de même que nous ne connaissions pas la tension de la ligne principale lors du test n°3. Si nous avions grosso modo les mêmes tensions pendant ces deux tests, cela
signifie que la tension de la ligne principale a seulement augmenté de 200% avec l'ancrage dynamique (environ 4,5 kN de tension de base, environ 13,3 kN au pic de tension). Si cela se révèle exact, alors l'ancrage dynamique est très efficace pour amoindrir le pic de tension sur la ligne principale, tout en répartissant davantage le choc sur la ligne de backup.

Cette théorie fait assez sens pour moi, dans la mesure où j'ai vu les courbes de contrainte-déformation du nylon. Pendant le leash fall, la ligne principale commence à ralentir la chute du poids en premier. Au même moment, l'ancrage dynamique s'étire. Dès que la ligne de backup commence à recevoir une partie de la charge, l'ancrage dynamique s'est déjà étiré un petit peu, ce qui a réduit le pic de tension sur la ligne principale. Maintenant que l'ancrage dynamique est étiré, la ligne de backup n'a plus d'amortisseur pour éliminer les chocs qu'elle reçoit. Du coup, son pic de tension aura une valeur plus élevée.
Sans l'ancrage dynamique, la ligne principale se charge d'absorber la majeure partie du choc pendant le leash fall, avant que la ligne de backup n'ait une chance de prendre une partie de la charge. Le fait que la ligne principale puisse s'étirer davantage pendant le leashfall, grâce à l'ancrage dynamique, permet au backup d'encaisser une plus grande partie du choc.

En conclusion, j'aimerais dire qu'il y a une bonne raison à ce que ces nouvelles sangles aux fibres high-tech soient significativement plus robustes que les sangles classiques de slackline : elle verrons des charges BIEN PLUS importantes. Si vous avez l'intention d'investir dans une sangle en fibre high-tech, cantonnez-vous à celles qui sont classées au plus haut niveau de force (par exemple la Spider Silk MK II [vendue par Balance Community]). Essayez-les et utilisez-les uniquement pour de plus longues highlines, puisque les charges encaissées seront significativement moindres.


FUTURES RECHERCHES

Réaliser cette expérience a amené beaucoup de questions qui doivent être testées. Nous avons l'intention de mener plusieurs études à l'avenir :
1. Tester des leash fall à différents points de la ligne, pour voir si les pics de tensions varient.
2. Tester différentes tensions pour la ligne principale et celle de backup, pour voir si le pourcentage d'augmentation change.
3. Tester différentes longueurs de highlines, pour voir si les pics de tension sont différents.
4. Tester davantage avec des ancrages dynamiques, pour trouver la quantité optimale de matériel qui aura le plus gros impact sur les pics de tension.

Vos commentaires sont les bienvenus en bas de cet article [sur le blog de Balance Community... mais ici aussi !]. Je [Jerry] ferai de mon mieux pour répondre à toutes les questions que vous aurez.