- Quelques tests et "études" sur les semelles vissées - Comparaison avec les autres types -

- Les semelles interchangeables sont pratiques, voire irremplaçables dans certains cas, car elles permettent d'adapter le type de semelle instantanément aux conditions et, le cas échéant, de remplacer une semelle endommagée.
Elles permettent aussi un fartage facilité en les déposant bien à plat sur un rail monté sur banc.

- Toutefois, elles sont relativement fragiles et relativement peu durables en raison d'une épaisseur réduite en leur centre (souvent moins de 3 mm pour une semelle standard de 5 mm). Pour les mêmes raisons, une semelle de 8 mm, par exemple, ne "vaut" en réalité qu'une semelle de 5.
 
- Elles sont aussi plus chères à l'achat.

D'autre part, l'utilisation de rails aluminium n'est pas compatible avec les patins modernes à forte déformabilité et la mise en place ou le changement des semelles sur ce type de rail est quelquefois difficile en raison d'une différence importante des coefficients de dilatation alu/PE et/ou d'un dépôt d'alumine en surface du rail après un certain temps.

Dernier défaut (bien que souvent peu invoqué mais néanmoins bien réel) : 
Le fraisage de la queue d'aronde induit une surchauffe du plastique qui peut perdre localement une partie de ses caractéristiques. 
Si cette dégradation locale est peu gênante sur des semelles d'entraînement en PEBD ou PEMD ou en rando, elle peut devenir pour le moins "sensible" sur des semelles de compétition en PEHD qui quelquefois peuvent devenir guère plus "efficace" qu'une banale semelle de ténacité inférieure.

- Pour compenser certains de ces défauts, les rails polymères tendent à se généraliser chez la plupart des fabricants.
Ils facilitent grandement la mise en place et le retrait des semelles quelque soit la température. Le temps durant lequel ces semelles sont restées en place ne pose plus de problème. 
Ces rails ne modifient pas ou très peu le rendement et la réponse du patin (car le PE du rail est déformable, "extensible" contrairement à un rail alu) et font que les semelles interchangeables deviennent compatibles avec les patins haut rendement, à récupération ou galbés à forte déformabilité.

Cependant, les autres défauts demeurent.

- Les semelles collées ou intégrées ont pour elles une épaisseur constante, un faible poids, une parfaite "intégration" au patin et l'avantage de très peu modifier le rendement.
Malgré tout, si elles modifient peu le rendement du patin, elles ne sont malgré tout pas compatibles avec les patins à forte déformabilité et/ou à récupération car la colle possède une résistance au cisaillement relativement faible. Montées sur ce type de patin, ces semelles finissent pas se décoller ou se déformer. La déformabilité maxi acceptable avec ces semelles est en moyenne de +-8% (+- comme les skis) alors que les patins modernes admettent couramment des déformabilités de -12%/+4 voire -15%/+5.

Elles ont aussi le grave défaut de ne pouvoir être remplacées d'où l'impossibilité d'adapter le traîneau aux conditions. 
Elles impliquent d'opter pour des solutions techniques permettant un changement des patins mais on arrive très vite dans des "extrêmes" onéreux et "compliqués" : au moins une paire de patins de chaque type (tex, graphite) + en pratique la nécessité d'avoir au moins une paire "en secours" au cas où une semelle est abîmée + une paire pour les entraînements....

Il est peu fréquent qu'une paire de semelles collées dure plus d'une saison en raison de leur faible épaisseur.... tout cela implique des frais importants et une performance qui se dégrade au fil de la saison si l'on a pas la possibilité de changer de patins régulièrement ou en temps voulu.

Les semelles collées ont aussi le défaut d'être nécessairement "minces" (3 mm au maximum mais le plus souvent 1,5 à 2 mm) car au delà, trop "raides" pour être collées efficacement, pouvoir accepter les contraintes thermiques (mêmes contraintes que pour les skis) et "se limiter" à la déformation admissible par la colle. 
En définitive, elles ont donc la même relative fragilité et aussi faible durabilité que les semelles interchangeables, voire moins car cette faible épaisseur concerne ici la totalité de la surface et non plus le centre (rail) uniquement.

D'autre part, un ressemelage restera toujours onéreux en raison notamment du prix de la colle, du travail et de l'outillage nécessaire et quelquefois des frais de port. Il nécessite en outre, une immobilisation du patin. 
Un ressemelage vaut fréquemment 2 à 3 fois le prix d'une paire de semelles interchangeables et 3 à 4 fois celui d'une paire de semelles vissées.

Un patin n'est pas non plus éternellement "ressemelable" (tout au plus 3 à 5 fois suivant l'état et les compétences du technicien. Progressivement, il se produit inévitablement une dégradation du support en raison des pressions à chaud successives (perte de rigidité en torsion etc...) qui, à terme, rendent le patin "impropre" à un ressemelage ou à une utilisation en compétition.
De plus, si il est "facile" de replacer une semelle en PEBD ou MD, la mise en place d'une semelle en PEHD est autrement plus "délicate". Il arrive fréquemment qu'un patin ressemelé ne soit pas aussi performant que lors du "semelage" d'usine dès la première fois.

Il existe aujourd'hui, bien que encore peu courantes même en ski, des colles à froid très performantes qui évitent certains des défauts sus-cités. Cependant ces colles sont très chères (compter environ 120 € pour une paire de skis). Ce prix explique pourquoi elles sont encore "réservées" aux skis de compétition.

- Les semelles vissées ont "contre elles" la présence de trous de fixation et l'impossibilité de changement rapide. 
Elles imposent en outre de repercer le patin à chaque changement donc inévitablement de le détériorer. Là aussi, la "manœuvre" à ses limites car après quelques changements, le patin devient un "gruyère", inévitablement fragilisé, il "prend l'eau".....

C'est "dommage" car elles ont aussi bon nombre d'atouts :
- Toutes les épaisseurs sont possibles de 4 à 10 mm. 
- Leur épaisseur est constante sur toute la surface, 
- Elles sont très durables et de surcroît réparables donc très économiques.
- Les caractéristiques du plastique ne sont pas modifiées par un usinage quelconque.
- Jusqu'à 6 mm d'épaisseur elles ne modifient pratiquement pas le rendement du patin et sont donc exploitables avec les patins modernes à récupération et/ou à forte déformabilité.
 En outre, si une "perturbation" existe avec des épaisseurs "importantes", elle peut, être prise en compte lors de la fabrication du patin car les caractéristiques mécaniques du plastique sont connues.
- Ces semelles sont les seules compatibles avec un rainurage.

Ce sont ces "atouts" et notamment le dernier point (rainurage) qui nous ont conduit à les "étudier de plus prés"....

- Quid des trous de fixation ?

..... dans le but de chercher une solution pour pouvoir "ENFIN" utiliser des semelles rainurées sur un traîneau, nous avons fait de nombreux tests comparatifs autant sur le terrain qu'en labo et sur modélisation informatique afin d'évaluer les perturbations engendrées par ces trous et ce, dans toutes les conditions possibles de neige, météo, avec ou sans fartage, avec ou sans rainure de différents profils, texB ou graphite, sur différents types de traîneaux....

- Ces tests ont montré que bons nombres d'a priori existants sur ses semelles sont infondés et ce, à notre grande surprise, MÊME en ce qui concerne des semelles ordinaires, "plates", (non rainurées) qui peuvent, sous certaines conditions, être plus performantes que des semelles interchangeables ou collées.

. Les trous, si ils peuvent "gêner"  lors d'une structuration parallèle en "cassant" la structure, ne sont en aucune façon une gêne lors d'une structuration en quinconce. 
Or ce dernier mode représente, autant sous nos latitudes qu'en Alaska ou Scandinavie, le mode privilégié et le plus efficace.
Seules varient suivant les conditions, la profondeur, l'orientation et la séparation relative des structures.
. Une structuration parallèle, compte tenu des longueurs en jeu et surtout des pressions très variables sous un traîneau ne démontrent qu'une "efficacité" très relative et uniquement sur quelques décimètres en avant du nœud vibratoire avec pour conséquence un "boutage du substrat"  un peu plus loin, où les pressions deviennent plus élevées.
En pratique ce type de structuration est "inutilisable".

Au niveau purement "cinétique", on entend souvent dire que ces trous présentent un obstacle en "cassant" l'uniformité de la semelle et donc se révèlent être une "entrave" à une glisse optimale.
Là encore ce n'est pas aussi "simple". 
C'est vrai et c'est faux.

- C'est vrai si leur séparation est mal choisie en fonction de la plage de vitesse envisagée et des pressions.
- C'est vrai si leur diamètre est trop important ou au contraire trop petit et de façon plus générale, si  leur volume n'est pas judicieusement choisi.
- C'est vrai si leur bord est "abrupt"
- C'est vrai si ils sont mal centrés sur la semelle car les pressions ne sont pas forcément uniformes transversalement.

Dans le cas contraire, ils peuvent et contre toute attente, être un avantage en se comportant comme des "réservoirs à eau" qui re-distribuent une partie du substrat emmagasiné sous le patin lorsque celui-ci atteint une certaine vitesse, compensant ainsi et de façon relativement efficace, une absence ou une "lacune" de fartage ou complétant celui-ci.

Pour cela, quelques conditions :

- Il est nécessaire que leur séparation axiale (intervalles entre les trous) soit judicieusement choisie afin que le substrat redistribué couvre l'intégralité de la surface séparant 2 trous compte tenu du volume d'eau "distribuable" et du temps de recharge (donc de la vitesse).
Mieux encore, nous pouvons démontrer qu'il est possible de jouer sur cet intervalle pour compenser les différences de pression aux différents endroits du patin et ainsi "faire mieux" quelquefois qu'un fartage qui serait plus ou moins uniforme et surtout permettre un certain "équilibrage" du patin.

- Un diamètre en dessous d'une certaine valeur est effectivement un "frein" dans la mesure où, trop petit, le trou ne peut pas se charger en neige faute de pouvoir se vider de son air lors du "passage sol". 
Le trou reste vide et il se crée alors une dépression à l'intérieur de celui-ci  proportionnelle à la vitesse, qui engendre un phénomène de "succion" entre la semelle et le sol.

- Au dessus d'une certaine valeur, le phénomène est le même (le trou ne se remplit pas) mais pour une raison différente : Trop large par rapport à sa profondeur, les effets de surface ne sont pas suffisant pour retenir le substrat.

Ce sont essentiellement ces paramètres qui, mal choisis ou choisis "au pif", faute d'études approfondies ont attribué aux semelles vissées, des "sous-performances" qu'elles n'ont pas en réalité... loin s'en faut !

Dernier avantage "inestimable", des intervalles réduits entre les trous "durcissent" le patin plus à cet endroit qu'aux endroits où l'espacement est plus important (parce que l'étirement absolu de la semelle est moins important sur une petite distance que sur une grande.... comme l'étirement absolu  d'un sandow est plus important sur un long sandow que sur un court....même si l'allongement relatif est constant). 
Il devient ainsi possible, dans une certaine mesure d'adapter encore mieux le patin pour que les pressions tendent à se linéariser.

Dernier point : pour faciliter le remplissage et la "vidange" du trou, il est intéressant de prévoir des gorges de coulée en "cassant" le rebord du trou dans l'axe de la semelle ou mieux, en aménageant par un court fraisage une gorge un peu plus longue (1 à 2 cm) qui permettra une redistribution optimale du substrat.

On l'a compris, tout ce qui est dit ci-dessus concerne des semelles vissées "plates". Celles-ci sont bien adaptées aux entraînements, loisirs.....voire à certaines courses dans des conditions bien spécifiques.

Quand la semelle vissée devient un "must" pour la compétition.... :

- Le GROS défaut des semelles "plates", notamment collées ou interchangeables vient "paradoxalement" de leur trop parfaite planéité. 

C'est un phénomène inconnu en ski (ou négligeable) car la pression sous un ski de descente est uniforme et, compte tenu de la largeur du ski (donc de sa surface totale) et de son adaptation au skieur (position, résistance....), cette pression est d'une valeur relativement faible par cm2.
D'autre part, les structures de la semelle "cassent la perfection" de planéité et, compte tenu des vitesses élevées et des pressions faibles, malgré leur très faible profondeur, les structures suffisent à garder suffisamment d'air pour éviter une dépression "gênante".

- Il en est tout autrement sous un patin de traîneau.
Les pressions ne sont pas du tout uniformes. Elles sont même "très " élevées en certains endroits et très faibles à pratiquement nulles à d'autres.
De plus, compte tenu de la faible largeur d'un patin de traîneau (une quarantaine de mm en général contre une centaine pour un ski) et même si les longueurs sont un peu différentes, les pressions restent, par unité de surface, bien plus élevées sous un traîneau même en valeurs moyennes.
Enfin, un ski glisse à des vitesses qui n'ont rien à voir avec les 5, 20 ou 40 km/h d'un traîneau.

Ces pressions importantes et vitesses faibles ont pour conséquence de chasser l'air sous le patin et une partie de l'air contenu dans le substrat qui devient "lisse" (damé). 
Or, deux surfaces "lisses" (semelle et substrat "pressé) qui se retrouvent en contact "appuyé", "sans air" entre les deux, a pour effet d'occasionner un phénomène de dépression avec pour conséquence le classique "effet ventouse".
De plus, ce phénomène purement mécanique à la base (dépression) s'accentue encore avec le frottement en chargeant la semelle en ES et parce que, en raison des pressions élevées, un patin "trace un sillage" qui limite encore l'échappement latéral de l'air..

Il est donc important, faute d'être capable de diminuer significativement les pressions en certains points "critiques", de pouvoir amener une certaine quantité ou "couche" d'air de manière à éviter ou limiter cette dépression.

Un des moyens "simple" et certainement le plus efficace est de rainurer axialement la semelle (façon ski de fond même si les raisons d'être et la "forme" ne sont pas identiques) et d'abattre les bords de la rainure de manière à permettre à l'air emprisonné ou s'écoulant (suivant si la rainure est fermée ou ouverte*) de "glisser" sous les surfaces de contact latérales lorsque la rainure sera mise sous pression*.

* 2 "techniques" possibles : 
- soit on ouvre la rainure jusqu'en amont du point d'attaque et c'est l'écoulement relatif de l'air dans la rainure qui engendre une surpression.
- soit on ferme la rainure et c'est la pression verticale sur le patin qui "chasse" l'air latéralement.

La première solution est intéressante sur les traîneaux de sprint rapide car occasionnant moins de traînée sur l'arrière. Par contre, son efficacité étant proportionnelle à la vitesse, elle ne devient "intéressante" qu'au dessus de 20/25 km/h en moyenne... d'où sa raison d'être plutôt sur les traîneaux et courses rapides.
Cette solution présente aussi une limite en largeur pour la rainure car, au dessus d'une certaine valeur, la pression devient insuffisante aux vitesses atteintes en traîneau.

La deuxième est plus efficace en terme de "puissance" et est pratiquement indépendante de la vitesse. Cependant, la fermeture de la rainure à l'arrière engendre une traînée supplémentaire (quand même très relative si la sortie de rainure est bien étudiée). Elle est donc plutôt à utiliser sur les traîneaux de mid ou sur les sprints "lents" (dénivelés, virages nombreux ....) ou encore si la puissance est importante (grand attelage...)

Une solution "intermédiaire" existe que nous avons testé mais encore insuffisamment pour pouvoir la proposer. Elle consiste à ouvrir la rainure sur l'arrière mais en décroissant sa largeur et/ou sa profondeur progressivement jusqu'au talon. Cette solution permet de limiter très sensiblement la traînée tout en conservant une surpression suffisante en raison de la réduction "brutale" du volume de la rainure..... à suivre cet hiver !

Or, parce que la rainure doit avoir une certaine forme et profondeur et qu'elle doit être centrée pour que l'écoulement latéral soit symétrique, il n'est pas possible de rainurer des semelles interchangeables ou collées, d'épaisseur trop faible.
Il est par contre tout à fait possible de le faire sur une semelle vissée de 5 mm et plus !

Ce n'est pas le seul avantage du rainurage.

Par le choix du profil de la rainure (en D comme sur les ski de fond, en "U", en "V", en chapeau de gendarme....ou même en doublant le rainurage...) il devient possible de donner au traîneau un comportement spécifique, orienté ou favorisant certaines conditions ou préférences....

C'est un choix très intéressant notamment en compétition car, suivant les pistes, les conditions de neige etc.... on peut, par exemple, favoriser les vitesses élevées en droit par le choix d'une rainure en D. On peut accentuer un comportement sur ou sous vireur par un rainurage adapté, casser une vitesse en courbe sur une piste très "vicieuse" en choisissant un rainurage "abrupte" etc....

D'autre part, en jouant sur la largeur de la rainure, il est possible d'adapter la largeur effective de la semelle (surface totale ou utile de contact) pour, par exemple, réduire la largeur pour des pistes rapides et dures (amener le traîneau à un "équivalent patins" de 31 mm, par exemple) ...
Ou encore, sur piste très molle où il faudrait, normalement des patins plus larges, il est possible d'utiliser un rainurage en "chapeau de gendarme" très évasé, qui augmente sensiblement la surface en contact et ainsi arriver à un équivalent 42 ou 44 mm mais sans ou avec moins de "collage" en raison de la dépression relative dans la rainure (air...).

Enfin, plus de "problème de trous" puisque situés en fond de gorge où les pressions du substrat sont très faibles comparativement à celles des surface en contact (voire nulles sur pistes dures), le trou est, au mieux en contact avec l'air uniquement ou "au pire" avec le substrat mais sans pratiquement aucune pression significative (dans le cas de neiges très molles) et donc, dans un cas comme dans l'autre, sans aucun effet au plan dynamique.

Il restait à pouvoir changer de semelles facilement....

depuis le 01/12, tous nos patins sont équipés en série de pas de vis en aluminium intégrés destinés à recevoir des vis métaux en alu ou laiton à la place des vis à bois habituellement utilisées pour la fixation des rails ou semelles *

Plusieurs avantages :

- Possibilité de monter un rail si l'on veut utiliser des semelles Apir ou de monter des semelles vissées de toute "nature" (épaisseur, rainurée ou non, TexB ou graphite etc...).

- Plus de patin abîmé lors des changements de semelles vissées

- Les intervalles entre les pas de vis intégrés sont "calculés" en atelier lors de l'assemblage du patin en fonction de celui-ci, de la structure, du musher.... garantissant ainsi la meilleur répartition des pressions possible.

- N'importe quel traîneau devient utilisable en entraînement ou sur pistes "mauvaises" en montant des semelles épaisses en place des rails ou des semelles de course et ce, en modifiant très peu sont comportement initial.

- Très économique, polyvalent, semelles réparables.....

- Très performant : Nos essais montrent qu'une semelle rainurée judicieusement choisie augmente le rendement (moindre frottement, moindre perte de vitesse en courbe, meilleur comportement, comportement adapté aux conditions etc....) dans des proportions comprises entre +15% sur des pistes molles et jusqu'à +55 % !!!! sur des pistes très rapides et conditions "idéales" ! (par rapport à une semelle plate)

- Compensent l'absence de fartage sur les traîneaux ne le permettant pas ou pour les mushers ne maîtrisant pas la technique. Complètent efficacement le fartage dans les autres cas en "nivelant" les pressions et en augmentant sa durabilité.
Dans certaines conditions (notamment pistes rapides, froides, dures.... ou au contraire très "molles), une semelle rainurée adaptée fait même nettement mieux que le meilleur des fartages.

- Evite la lacune temporelle du fartage ou allonge sensiblement sont efficacité : le fartage d'un traîneau en pratique ne "tient" pas plus de 8 à 12 km dans le meilleur des cas alors que l'efficacité d'une semelle rainurée est "permanente". 


* Ce système simple permet de remplacer (démontage/montage) sur le terrain un jeu de semelles vissées en moins de 10 minutes avec un simple tourne-vis.

Sans "rivaliser" avec les Apir au point de vue facilité et temps de pose et dépose (quelques secondes), 10 minutes restent cependant sans aucune "conséquence" sur le terrain où le fartage, la préparation du traîneau....prennent un temps souvent bien plus important.
Ce temps relativement faible n'interdit pas la dépose de la semelle afin d'utiliser un banc de fartage, comme pour les semelles interchangeables.

Par contre, dans tous les autres "domaines" : rendement, possibilités de choix technique en fonction des conditions, durabilité, économie, "qualité" du plastique, adaptation au patin et au traîneau, stratégie de course  etc.... une semelle vissée rainurée dépasse largement toute autre semelle dans tous les cas de figure testés.

Seule "contrainte" au système : l'usage uniquement possible du PE à haute résilience (PEHD). Ce type de PE est le seul à pouvoir assurer une compensation thermique suffisante. Cependant, le PEHD étant le seul utilisable dans notre application.....CQFD
Nos semelles sont "interchangeables" entre +15 et -15°C. Cette fourchette de température est largement suffisante dans la majorité des cas. Sur demande, des "aménagements" spéciaux peuvent être prévus pour les régions "extrêmes" (adaptation 0 à -25°C ou -10 à -35°C).

Tous nos traîneaux peuvent dorénavant être livrés équipés de semelles vissées ou Apir (au choix).
Cependant, nous conseillons, aux vues des résultats obtenus, d'opter pour des semelles vissées rainurées et acquérir séparément quelques paires à orientation diverses, permettant de couvrir au mieux, toutes les conditions de course envisagées ou d'entraînement, rando....et ce pour un moindre coût et une bien plus longue "durée de vie.

Ch.LEFEBVRE