ARC COMPOSITE D'ARBALETE

[montjoie]

ceci est valable pour un ARC, mais pour un arc d'abalète, la grande quantité de tendons collés sur le dos de l'arc crée une forte contrainte de tension lors du sèchage car les tendons se rétractent. L'arc devient relex sur toute sa longueur (ce qui peut être intéressant dans le cas d'une recherche de grande puissance).

Les qualités et phénomènes de tension , compression, rétractation des matériaux sont les mêmes que ce soit pour les arcs à main, ou arcs d'arbalète..Je suis de ton avis, une grande épaisseur de tendon, incitera l'arc à devenir plus reflex, mais de là à ce qu'il renverse totalement la forme de celui-ci, me paraît excessif.
Tout dépend en fait de la forme initiale donnée à l'arc , cette déformation est inversement proportionnelle à l'épaisseur du support sur lequel le tendon et la corne sont collés.

En revanche, cette contre courbure de l'arc nécessite un appareillage particulier pour la pose du cordage.

Si la puissance de l'arc est "raisonnable",ce qui me paraît être le cas pour du XIII siécle(200-250ibs -?), courbure ou pas, on peut le faire avec une fausse corde.( je l'ai fait ....avec prudence)
Pour une puissance énorme, comme on le voit avec des arbalètes 15eme, tu as raison, il est préférable d'avoir un "banc" comme , ci -dessous.Les photos d'arbalètes que j'ai mis dans le post précédent, sont du XV et XVI siécle, comme quoi l'arc composite est toujours utilisé, malgré l'apparition de l'arc en acier .

Mais est-ce qu'il ne serait pas possible de calculer l'arc composite comme une "poutre isostatique". ....... Comme pour toute poutre, on peut obtenir les efforts de cisaillement longitudinaux qui seront maximaux aux coches et nuls au milieu de l'arc. Cela pourrait expliquer l'importance des ligatures de tendons à proximité des coches.....

On peut en effet comparer "l'arc "composite ou non", à une poutre Isostatique, dont la forme sera plus ou moins modifiée pour bénéficier au maximun de l'énergie enmagasinée
On connait aussi les propriétés du tendon (pour la corne je n'ai pas trouvé)
-Densité- = = g/cc =1,3
-Module d'élasticité =N/mm²=1,240
-Force =N/mm² =103
-Tension autorisée= 4,1%
-énergie/poids /joules/g =0,822

Une étude poussée a été réalisée s'agissant de la résistance et déformation des matériaux entrant dans la composition des arcs en général, je pense probablement aussi valable (?) pour les arcs d'arbalète . Une partie de cette étude est retranscrite dans le livre du grand arc.Outre un tableau des facteurs affectant le cumul de l'énergie tensionnelle, un impressionnant étalage de formules savantes, et de matériaux obéïssant à plusieurs loi physiques comme par exemple la loi de HOOKE (bien que les tendons et la corne s'écartent un peu de cette loi ) permettent d'y voir un peu plus clair ....(hélas ,ce n'est pas mon cas !)

Pour avoir une idée de la démonstration scientifique, voir ci-dessous une mini-partie de cette étude, autant dire qu'il faut avoir un niveau intellectuel digne d'un ingénieur d'aéronautique !
http://hpics.li/aa2966b

A titre de comparaison, une arbaléte de 180kg (c'est énorme) avec une allonge de 12,5centimètres aura un tir aussi valable qu'un tir de 45kg avec une allonge de 50cm.
C'est peut-être ce qui explique, qu'on est vite déçu quand on utilise une arbalète, le carreau part à une vitesse incroyable, mais la distance est souvent inférieure à celle d'une flèche. Du moins c'est ce que je ressens lorsque je tire avec mon arbélète de 160 livres

Quel est ton avis ?

Ben qu'au moyen-âge, S'ils n'avaient pas l'explication scientifique, les facteurs d'arcs et d'arbalète avaient vite compris comment employer les matériaux et placer les renforts nécessaires aux endroits délicats . Ils ont du arriver à ce résultat petit à petit , en faisant une multitude d'essais.

A titre d'explication "moyenâgeuse", dans un autre domaine, cela me fait penser à l'emploi de vireton pour faire tourner le projectile sur lui même, si les gens du MA avaient remarqué une précision accrue grace à cette position d'empennage(comme les balles modernes de fusils) leur explication était simple:

"faire tourner le projectile, c'est empêcher le DIABLE de s'y asseoir dessus à califourchon !"



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[le va-nu-pied]

Coucou Montjoie,

Pourras tu me donner la référence de la thèse où du livre cela m'intéresse beaucoup? Ca me fera de la belle littérature de chevet...

Par contre je pense que traiter le cas par une poutre iso n'est pas possible. Pour plusieurs raisons:
==> Non homogénéité de la section de la poutre
==> Les composantes méca du bois varient énormément. Raison pour laquelle il faut toujours faire attention au noeuds.
==> Attention aux hypothèses qui peuvent changé radicalement les résultats obtenus.

Le va-nu-pied!

[montjoie]

Bonjour va-nu-pied

Pourras tu me donner la référence de la thèse où du livre cela m'intéresse beaucoup? Ca me fera de la belle littérature de chevet...

je l'indique dans mon post précédent

Une partie de cette étude est retranscrite dans le livre du grand arc

Attention aux hypothèses qui peuvent changé radicalement les résultats obtenus.

OUI tu as peut-être raison, ce ne sont que des hypothéses qui ont été avancées, seuls les "spécialistes" dont je ne suis pas peuvent apporter une affirmation ?

==> Les composantes méca du bois varient énormément. Raison pour laquelle il faut toujours faire attention au noeuds.

Dans un arc composite, l'âme qui sert de support aux tendons et éventuellement aux lamelles de cornes, est en principe choisie ,exempte de noeud si elle est en bois, et encore mieux si elle est en "fanon de baleine "

[Guillaume de Pensac]

Montjoie, c’est un plaisir de te lire. De plus tes connaissances en mécanique (RDM) font que tu es un interlocuteur privilégié pour moi. Un homme qui se rappelle encore de la loi de Hooke, cela mérite le respect.
Effectivement, au XVe et au XVIe siècle l’arbalète avec arc composite n’avait pas disparu pour laisser la place à l’arbalète avec arc en acier. Je pense qu’elle avait l’énorme avantage d’être plus légère, pour un arbalétrier à pieds.
Tu ne m’as pas répondu sur le rôle des ligatures à proximité des coches. Sont-elles destinées à encaisser les efforts de cisaillement longitudinaux de l’arc (comme les étriers dans une poutre en béton armé) et ou à résister aux efforts tranchants qui, eux aussi, sont maximum à proximité des coches ?

Le va-nu-pied, par le passé j’ai déjà calculé des structures mixtes, béton armé et poutres métallique, bois et acier.
Il est vrai que dans le cas qui nous intéresse, la poutre en question, l’arc n’est pas homogène mais la section peut être assimilée à une poutre en « I ». La fibre neutre, occupée par l’âme en bois.
« Les composantes méca du bois varient énormément. Raison pour laquelle il faut toujours faire attention au nœuds ». C’est pourquoi dans le calcul de flexion il est peut être utile de négliger le bois.

Aujourd'hui, dans la fabrication de l'arbalète, l’arbrier, l’étrier, le levier de détente et la noix sont terminés. Poids de l'ensemble = 1,60 kg.
La noix actuelle est en polyamide nylon parce que je n’ai pas encore pu me procurer du bois de cerf. Les noix en os ont existé, mais certaines étaient renforcées par un goujon de métal. Donc par soucis de sécurité je préfère exclure l’os.
Mais où me procure du bois de cerf (pour une noix de 30 mm de diamètre), car le polyamide n’est pas trop XIIIe siècle ?
En revanche, le polyamide nylon a des caractéristiques mécaniques bien supérieures celles de l’os et à celles du bois de cerf, ce qui n’est pas négligeable en terme de sécurité, lors des expérimentations.

[Guillaume de Pensac]

La plupart des médiévistes vont certainement me dire : « arrête de parler et montre nous ton arbalète ! »
Tout d’abord j’ai dessiné le plan de l’arbalète à réaliser en prenant des mesures sur les éléments de pièces conservées dans les musées.



Puis j’ai réalisé l’arbrier en orme (j’ai exclu le chêne et le hêtre) mais j’aurai aussi pu le réaliser en fruitier.



L’axe du levier est en acier, celui de la noix sera constitué d’une ligature de fil de lin poissé.
Toutes les pièce métalliques sont en acier trempé pour être plus résistantes et apporter un minimum de poids.

Actuellement, la noix est en polyamide nylon. J'attends de trouver un morceau de bois de cerf pour en réaliser une un peu plus 'historique".
Qui sait où trouver du bois de cerf ?

[drapier]

promène toi en forêt, c'est la que je trouve les miens ou sinon demandes à des chasseurs

[le va-nu-pied]

Désolé je me suis mal exprimé concernant la partie des nœuds et sur le bois en général. Ce que je voulais dire, le bois est un matériaux "trop" aléatoire. Si nous prenons deux poutre de même diamètre et longueur parfaites, nous aurons quand même une différence de résultats de flèches, si on applique un efforts où de force nécessaire. Les concentrations de contraintes varieront invariablement, même s'il est possible de le limité avec le choix du morceaux de bois.

Ensuite, un autre facteur intervient pour la durée de vie. Et il faut passer alors en dynamique avec les équations, entre autre, de quantité de mouvement. L'énergie libérée n'est jamais entièrement "évacuée" dans la flèche.

Il y a aussi l'hystérésis qui rentre en compte du fait que l'arc soit composite.

J'avais commencé l'ensemble des calculs à l'école avec l'appui des profs (école d'ingé). Si je retrouve mes feuilles quand j'irai chez mes parents je les posterais.

Concernant le cas des poutres types bâtiments, il est possible de passer par le calcul car la section est beaucoup plus importante donc améliorant l’homogénéité des caractéristiques mécaniques.

Le va-nu-pied

[montjoie]

Qui sait où trouver du bois de cerf ?

J'ai peur que la section soit trop mince, autrement si ça convient, je te les envoie Lundi.

Je m'absente jusqu'à la semaine prochaine, j'ai une autre branche ailleurs ;si elle est de section supérieure je te l'envoie illico-presto.

[le va-nu-pied]

Jolie résultat!!! Juste une petite question, Pourquoi fais tu l'axe de la noix en fil de lin? Tu n'as pas peur de problème de déplacement de celle ci?

[Guillaume de Pensac]

Le va-nu-pied, je suis tout à fait d'accord avec ce que tu dis au sujet du bois qui est un matériau trop aléatoire. Mais ce que je voulais souligner dans les posts précédents c'est que les calculs de RDM peuvent, même si ils ne sont pas précis dans ce cas de figure, justifier les épaisseurs de matière là où ils sont utiles et la position de la corne et des tendons.

Pourquoi remplacer un axe métallique par un axe constitué en fil de lin, pour maintenir la noix ?
- Toutes les arbalètes XIVe s conservées dans les musées comportent un lien en fil de lin en guise d’axe. Les lourdes arbalètes postérieures au XIVe s ont une noix maintenue par un axe qui est lui-même maintenu par deux flasques latérales. Pourquoi ?
- Mon dessin en couleur montre qu’il y a peu de matière de bois au dessus de l’axe de la noix (6 à 7 mm). Les efforts générés par la tension de la corde étant très importants à ce niveau, la noix pourrait arracher la faible épaisseur de bois qui la maintien. C’est la réponse que je donne.
- En supprimant l’axe métallique et les flasques (indispensables) on gagne en poids, ce qui n’est pas négligeable pour une arbalète de campagne.
- Les musées regorgent de noix en mauvais état. On est en droit de penser qu’une noix en os ou en bois de cerf avait une durée de vie très limitée. La noix était donc un élément consommable de l’arbalète. Il est fort probable que tout arbalétrier avait sur lui plusieurs noix de rechange et un peu de fil pour une réparation rapide. Ce nécessaire pouvait être important pour la survie de l’arbalétrier.

Montjoie, tu es trop bon !
Il est évident qu’un petit morceau de bois de cerf me ferait un grand plaisir. Encore faudrait-il que je puisse en sortir une noix de 33 par 33. 28 de diamètre par 30 serait encore valable pour le XIIIe siècle.
Dans sa thèse de doctorat, Valérie Serdon nous indique qu’au XIème siècle cette noix a un diamètre compris entre 17 et 25 mm (Sites d’Andone et de Charavines). Au XVème siècle il passe de 42 à 43 mm (site du Haut-Koenigsbourg ).
Mais pour la période qui nous intéresse, le XIIIème siècle, la noix avait un diamètre compris entre 25 et 33 mm (sites de Rougiers, de Montségur et de Peyrepertuse).
Contrairement aux idées reçues, l’arbalète de guerre n’est pas lourde puisque son poids voisine les 2,5 kg. C’est pourquoi l’arbrier présente une forme épurée où toute la matière (bois) inutile à la résistance a été supprimée. L’arc composite est très léger et c’est pour cette raison qu’il ne sera jamais détrôné par l’arc en acier, beaucoup trop lourd (sauf pour la défense des créneaux). Il en va de même pour la noix qui ne sera rarement en métal, qu’à la fin du Moyen Âge.

[drapier]

je ne sais si cela te sera utile mais voici un lien sur un forum consacré aux arbaletès : la guilde des arbalètes

http://thearbalistguild.forumotion.com/

[Guillaume de Pensac]

Merci Drapier, pour le lien.

[Guillaume de Pensac]

Andreas Fichler a construit pour les besoin de sa troupe, Historia Vivens, 5 arbalètes composites.
Historia Vivens, retrace l'année 1300.
http://www.historiavivens1300.at/hv1300-e.htm




Vous remarquerez que pratiquement tous les arcs sont "reflex" et non "deflex" comme on pourrait l'imaginer. En effet, les tendons collés sur le dos de l'arc ont créé une contre courbure lors du séchage, quand ils se sont rétractés. C'est pourquoi il sera utile de prévoir une paire de "coches" supplémentaires pour accueillir une fausse corde.

[montjoie]

Pourquoi fais tu l'axe de la noix en fil de lin? Tu n'as pas peur de problème de déplacement de celle ci?

-Peut-être que l'axe en fil de lin joue le rôle d'un "amortisseur" lors de la libération de la corde d'arc, alors qu'un axe de métal, aura vite tendance à "ovaliser" le trou de la noix, qui est quand même limitée en durée de vie.
- Il serait bon de connaître à partir de combien de "coups"une noix en bois de cerf doit-être changée.Le fait que l'axe soit en fil de lin, même si l'opération est plus longue qu'avec un axe de métal, le remplacement s'avère plus aisé.
-Par soucis d'historicité puisque les rares spécimens arrivés jusqu'à nous, sont "montés" ainsi, comme le détails ci dessous


Cela me fait penser, à une technique, toute proportion gardée, dans un autre domaine mais qui doit avoir un facteur commun avec l'emploi de fil de lin comme "axe", c'est l'utilisation d'une branche vrillée de saule , comme axe de gouvernail sur les bateau Viking.Comme quoi l'axe "végétal" doit avoir certaines qualités ?

Pour les "coches" on voit ci-dessous 2 emplacements, une pour la corde, l'autre pour la fausse corde.
Ces coches ont l'air "noyée "dans le revêtement définitif de protection, à l'inverse des coches que l'on voit sur les arbalètes en images de Guillaume. Certaines s'apparentent directement à des coches d'arc normal (cornes de vache et même des renforts en bois de cerf , comme l'on fait aujourd'hui).


Guillaume le bois de cerf est parti hier, c'est la branche qui me parait la plus susceptible de fournir une noix de 33mm-

[Guillaume de Pensac]

Montjoie, j’ai bien reçu aujourd’hui ton bois de cerf. Tu as toute ma reconnaissance.
Je pense pouvoir sortir de ce bois une ou deux noix.
Les deux arbalètes que j’avais construites, par le passé, ont des arcs en acier. Deux étriers en acier, situés de part et d’autre de l’arbrier, maintiennent fermement l’arc ce qui fait que toutes les liaisons sont en acier.

Lors de la décoche du carreaux on sent dans les bras une forte vibration qui découle d’un assemblage rigide, dépourvu de souplesse.
Effectivement, dans le cas de notre arbalète XIIIe s, «l'axe en fil de lin joue le rôle d'un "amortisseur" lors de la libération de la corde d'arc » (c’est ce que j’ai déjà remarqué sur mon arbrier). De plus, la liaison arc arbrier en cordage de chanvre devrait apporter une souplesse supplémentaire.
Il est vrai que dans notre expérimentation « Il serait bon de connaître à partir de combien de "coups"une noix en bois de cerf doit être changée. »

Les coches des arcs d’arbalète (certains) d’Andréas Fichler sont réalisées en corne. Est-ce que ce procédé était courant au Moyen Âge ou est-ce un procédé moderne ?
Pour ma part, toute les coches que j’ai pu voir dans les musées, étaient pratiquées à même l’arc et ressemblaient celles que tu nous présentes dans ta photo.

On remarque aussi que beaucoup d’arcs composites, des arbalètes qui sont parvenues jusqu’à nous, étaient décorés.
L’arc était revêtu d’un « gainage » pour protéger le composite de l’humidité. Mais en quelles matières était le gainage ? Comment était-il posé sur l’arc ?