Méli-Vélo

2012
02.19

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Le vélo ce n’est pas que 9 tubes ensemble, c’est surtout la magie qui les anime.

Le vélo, c’est d’abord un jeu d’enfant, qui dure longtemps et peut vous emmener bien loin…

Le vélo, c’est l’extension du corps qui libère l’esprit et aide à mieux comprendre le monde.

Le vélo, c’est un sport, un moyen de locomotion, un créateur d’aventures, un faiseur d’histoires, un modeleur d’amitiés, un art de vivre et de penser, un gigantesque shaker qui secoue celles et ceux qui se laissent prendre en les rendant parfois meilleur. Mais pas toujours…

On ne pouvait dès lors plus se contenter de faire du vélo. Il fallait aussi essayer de comprendre…

Et comme souvent, cela commença par un reportage. Fred, Jamy, Marcel, les prestidigitateurs de la vulgarisation surent capter l’attention de celui qui n’était encore qu’un petit garçon… Simple. Basique !

Le vélo fut en premier lieu un objet. Vélo enclume, pliant-rouge sous le coucher du soleil, BMX-noir à mousses vertes et blanches cousues sur le cadre et le guidon, Longway-bleu 6-vitesses-shimano, MBK-violet aux jantes d’acier tout bonnement indestructibles. Des deux-roues que l’on offre à ses enfants pour avoir la paix un moment. Sauf que sur la route du lotissement d’à peine 50 mètres, les allers-retours s’enchainaient, et des fois l’été, jusqu’à la nuit tombée… La chaine séchait, les pneus s’usaient et bien sûr, les premières crevaisons qui mettaient brutalement fin au jeu. Alors mon père plutôt que de réparer me montra comment faire. Un pas vers l’autonomie et la satisfaction immense qu’accompagne l’instant où un objet fonctionne à nouveau !

Des années passèrent ainsi à faire le con, à rouler, à tomber, à réparer. Il n’y avait qu’à ma mère finalement que cela faisait peur !

Le petit vélo avait depuis grandi et cherchait un stage pour valider son diplôme d’ingénieur en mécanique… Alors quand il vit qu’une place au bureau d’études de LOOK cycle était libre (une société Nivernaise à la réputation telle qu’elle dépassait déjà largement nos frontières), il bunny-up sur l’occasion ! Faisant au passage la connaissance de gens qui dans leur travail exprimaient la passion ! Matthieu, Fred, Patrick, Fabien, Romain, Seb, Jean-Marc, Pierre-Yves, de belles personnes qui m’aidèrent à déposer un premier brevet dont je n’étais pas peu fier !

Et puis chez LOOK, il y avait aussi Nicolas, Guillaume, Julien, un trio avec lequel je prenais du plaisir à aller des fois rouler le soir du coté de Savigny-les-Bois… Une période bénie durant laquelle je perçu que ces machines merveilleuses étaient porteuses de l’âme de celles et ceux qui les avaient conçu, et fabriqué. Le vélo-objet était soudainement devenu un vaste sujet !

Au retour écourté d’une sortie pluvieuse au coeur des Volcans, je decidais de reproduire en Conception Assisté par Ordinateur (SolidWorks, puis Spaceclaim) le premier Road-Bike que je m’étais moi-même offert. Un Gitane à la décoration reproduite de ceux que possédait l’équipe Française-des-Jeux lors du Tour de France 2001. Relever les cotes, tracer le squelette fidèle à la géométrie du Spad. Il en faudra des heures ainsi mises bout-à-bout pour terminer ce projet, et c’est aussi improbable que cela puisse paraître le COVID-19, qui me permit de le clôturer. Voir #COVID-19, Sem.8 : « La mort du vélo virtuel…. »

Les rendus graphiques (CATIA-Composer) venant égayer visuellement un travail des plus techniques. C’est ainsi que de ma prison confinée, je rêvais grand large des Etats-Unis…

Voilà. J’avais pu dessiner un vélo, ce qui, chez les cyclistes, n’est pas chose si commune. Cela m’avais donné le temps de m’attarder sur chaque détails, sur chaque mécanismes qui composent cette forme d’intelligence matérielle et d’apparence si simple. Il me fallait désormais passer à la pratique. Et cet élan se concrétisa par le remontage de plusieurs vielles dames, vintage, comme il est d’usage de dire. Chiner les pièces, les nettoyer, les démonter, les remonter avec toutes l’attention qu’elles méritent. Pour que tout soit fluide et parfait.

Si une grande réussite fut la sauvegarde d’un LOOK Kg186 né sous le trait du designer Antonis Volanis, les différents Vitus de fabrication made in SaintE que j’eus très vite l’occasion d’acquérir, trouvèrent leur place dans ma petite collection : Vitus-992, Vitus-979, et même un Vitus-OCT muni d’un dérailleur électrique Mavic ZMS commercialisé à l’ère du VHS !

Et aujourd’hui encore ce cadre reste magique ! Rigidité dantesque, aérodynamisme travaillé dans les moindres détails et nombreuses innovations s’intègrent parfaitement au sein des lignes nées sous le crayon du designer A.Volanis (premier Renault Espace).

: Vitus OCT – Dérailleur électrique Mavic ZMS

: Vitus 979 – Equipe KAS

: Vitus 992 – Ovoïd

Une autre machine acquis une place à part du fait de son histoire, un beau motobécane-C2, d’un vert printemps, le premier vélo de mon père restauré avec les composants de mon premier vélo de route…

J’avais dessiné un vélo sur ordinateur, restauré plusieurs vélos anciens, assembler une randonneuse de toutes pièces, sur base d’un cadre Surly-Straggler épatant qui m’avait conduit dans mon premier périple vers l’Océan…

J’avais tourné et retourné l’objet dans tout les sens, allant jusqu’à plonger les mains au cœur des entrailles, mais sans avoir encore compris cependant que ce qui fait sa beauté n’est pas l’objet lui-même mais bien les possibilités infinies qu’il offre à son passager. Roulant ainsi des heures durant, j’avais expérimenté physiquement les règles fondamentales qui régissent l’Univers, les règles auxquelles personnes, pas même les cyclistes, n’échappent. C’était l’été 2014. J’avais quatre semaines de congé devant moi pour me lancer dans une démonstration qui devrait me permettre d’observer, assis à mon bureau, comment la physique influait mes déplacements depuis que j’avais appris à faire du vélo, comme on dit. Je me replongeais dans les cours de mécaniques générales abandonnés prestement cinq ans auparavant…

Et tandis que je feuilletais les pages d’un cahier remplis de caractères mathématiques indéchiffrables, le titre d’une méthode attira mon regard. On l’appelait « méthode des puissances virtuelles ». Et je trouvais assez élégant de pouvoir appliquer une chose si abstraite à ces phénomènes que nous pouvions éprouver dans nos chairs… Il s’en suivi une série d’article, chacun formant une étape dans l’estimation d’un indicateur devant refléter la difficultée d’une sortie, sous l’angle de sa distance, de la vitesse mise pour la parcourir, de l’influence des forces aérodynamiques et du dénivelé, des frottements sur le bitume :

1. MeDiaN@Sports – « L’Énergie cinétique à vélo » (voir)
2. MeDiaN@Sports – « L’Équation de mouvement à vélo » (voir)
3. MeDiaN@Sports – « L’Aérodynamisme à vélo » (voir)
4. MeDiaN@Sports – « La Résistance au Roulement à vélo » (voir)
5. MeDiaN@Sports – « Les Frottements à vélo » (voir)
6. MeDiaN@Sports – « Puissance et Energie à vélo » (voir)

Ainsi nous avions montré que la puissance instantanée fournie par le cycliste peut être approximée par la relation suivante :

$P(t) = 1,03.(K.\ddot{\theta_{p}} + M_{tot}.g.a.t.sin(\alpha) + k_{corr}.C_{aero_{p}} + C_{r_{p}}).\frac{\Pi. N}{30}$

Où :

$C_{m} = 1,03.(K.\ddot{\theta_{p}} + (M_{tot}) .g.a.t.sin(\alpha) + k_{corr}.C_{aero_{p}} + C_{r_{p}})$

$\dot{\theta_{p}} = \frac{\Pi. N}{30}$ où N est la cadence de pédalage en tr/min.

Et avec:

$K=a^{2}.t^{2} \left ( M+2. \left (M_{1}+M_{2} \right) + m_{P} + 2. m_{p}+M_{Cycliste} \right)+0,13^{2} \left (m_{P} + 2. m_{p} \right)$
$M_{tot} = \left (M+M_{1}+M_{2}+m_{P}+2m_{p}+M_{Cycliste} \right )$

$\alpha = Arctan (\frac{Denivele}{100})$ ou $sin(\alpha) = \frac{Denivele_{tot}}{Distance_{tot}}$
$t=\frac{Ndents_{plateau} }{Ndents_{pignon}}$ et $a=Rayon_{Roues}$

$k_{corr} = 1-\frac{t_{abrite}}{100}*0.3$
$C_{aero_{p}}=t.C_{aero_{roues}}=a.t.R_{aero}$
$R_{aero}=R_{C_{x}}+R_{friction_{air}}=(\frac{1}{2}\rho.S.C_{x}+C_{f}).(V_{Vent}.cos(i)+a.t.\dot{\theta_{p}})^{2}$

$C_{r_{p}}=t.C_{r_{roues}}=a.t.R_{r}$
$R_{r}=Crr.M_{tot}.g.cos(\alpha)$ Avec $Crr = Coeff_{route}*Coef_{pneu}*p^{-0.426}$
avec $cos(\alpha)^{2}+sin(\alpha)^{2}=1$ d’où $cos(\alpha)=\sqrt{1-sin(\alpha)^{2}}$

L’intérêt de tout celà étant de pouvoir estimer une puissance moyenne dont l’intégration sur la durée de la sortie permettra de quantifier l’énergie ayant du être produite pour se mouvoir du départ vers l’arrivée.

La puissance moyenne est la valeur moyenne de la puissance que le cycliste aura du développer pour parcourir X kilomètres et Y mètres de dénivelé en un temps T donné. Cette puissance est la moyenne de l’ensemble des puissances fournies à chaque seconde du parcours par le cycliste.

Cette puissance pouvant être déterminée en moyennant chaque paramètre entre le point de départ et le point d’arrivée. Les données d’entrées et hypothèses permettant de déterminer cette puissance sont les suivantes :
– $Duree_{tot} = Duree_{sortie}$ (info compteur) ;
– $Distance_{tot} = Distance_{totale parcourue}$ (info compteur) ;
– $Denivele_{tot} = Somme(D+)$ (info compteur ou openrunner) ;
– $t_{abrite}$ en % (estimation du temps passé dans les roues).
– $N = Cadence_{moyenne}$ (info compteur ou cyclotouriste(70) / cyclosportif(90)) ;
– $\dot{\xi} = Vitesse_{constante}$ : $\ddot{\theta_{p}}=0$ d’où $K.\ddot{\theta_{p}}=0$ (hypothèse);

La puissance moyenne sera donc le résultat de la formule ci-dessous :

$P_{m} = 1,03.(M_{tot}.g.a.t.sin(\alpha) + k_{corr}.C_{aero_{p}} + C_{r_{p}}).\frac{\Pi. N}{30}$

Avec $sin(\alpha) = \frac{Denivele_{tot}}{Distance_{tot}}$ et $t = \frac{Ndents_{plateau}}{Ndents_{pignon}} = Braquet_{moy}$ pedalier 39×53 (hypothèse)

$\dot{\xi} = a.t.\dot{\theta_{p}} = \frac{Distance_{tot}}{Duree_{tot}}$
$t = \frac{Distance_{tot}}{Duree_{tot}}.\frac{30}{a.\Pi.N}$

39 x $Ndents_{pignon} = \frac{39}{t}$ si $Ndents_{pignon}> 11$
53 x $Ndents_{pignon} = \frac{53}{t}$ Sinon

Le vent sera lui considéré faible (2.5m/sec = 9km/h) mais de face (hypothèse) ce qui se traduit mathématiquement par un angle d’incidence de i=0° : $cos(i)=1$ d’où $V_{Vent}.cos(i)=V_{vent}$

7. MeDiaN@Sports – « L’indice de difficultée à vélo » (voir)

La comparaison des indices de difficultée pouvant permettre par suite de classer les différentes sorties entre elles.

Mais le faire posait plusieurs défis. Il fallait en effet être en mesure de pouvoir gérer les données d’entrées nécessaires aux opérations de calculs, pouvoir réaliser ces calculs sans erreurs, et rendre ces résultats sous une forme graphique acceptable.

Ceci me conduisit à développer une interface Web en Php/JQuery s’appuyant sur une base de donnée MySql que je nommais MeDiaN@Sports et dont la création fit l’objet d’un article explicatif que vous trouverez ici : MeDiaN@Sports – « Application Web et vélo »

MeDiaN@Sports : C’est ainsi que le petit vélo que je trimbalais depuis un petit moment dans ma tête m’avait poussé à ressortir des cours de mécaniques pour le moins rébarbatifs pour les transformer en une application concrête accessible depuis un simple navigateur et qui me permettrais, à l’heure où Garmin et Strava prenaient leur envol, de gérer mes sorties en gardant la main sur mes données et sur ce qu’il y avait derrière… Nous sommes fin 2023, je viens de renseigner ma 2000 ième sorties sur le site, soit presque 150 000 kilomètres depuis la création et voilà ce que cela donne, en kilomètres et indice…

Au fil du temps, MeDiaN@Sports fut enrichi, d’un bilan annuel sous forme d’un radar à la PES (seul les vieux connaissent ;-)), d’un sommaire des sorties, d’un compteur du nombre d’ascension des grands cols. De tout ces pannels que vous pourrez voir ici.

Oui mais voilà. A Saint-Etienne, l’hiver il fait froid, il neige, il gèle et il n’est pas toujours possible de rouler dehors… Dès lors, le Home-trainer devient incontournable mais comment rendre les séances à pédaler immobile un temps soit peu agréable… Arduino venait de sortir une petite carte électronique à prix modique sur laquelle il est possible de gérer des entrées/sorties avec des calculs bouclés sur des algoritmes assez simples à programmer… Je tenais dans mes mains un nouveau jouet sur lequel j’allais pouvoir aussi bizare que cela puisse paraître ma passion du vélo. Programmer une acquisition qui a partir d’un simple capteur récupéré d’un compteur filaire allait pouvoir transmettre à l’ordinateur vitesse et distance parcouru, ordinateur se chargeant via une interface développée en Processing de rendre compte de la progression de la séance… L’application s’appelerait MeDiaN@Bike, il ne restait plus qu’à la tester, et à tourner un petit film pour la présenter.

Ca pulse non ?!

Ainsi se termine le tour d’horizon des petits projets auxquels je pense quand les gens me demandes si je fais du vélo. La plupart d’entre-eux ont probablement en tête derrière cette question le fait de faire la chose la plus facile qui soit. Pédaler ! D’ailleurs ne dit-on pas que pédaler ne s’oublie pas ? Et bien non. Pédaler ne s’oublie pas mais ce n’est qu’une infime partie de ce que l’on trouve derrière le terme Faire du Vélo.

Faire du Vélo, c’est apprendre à connaître l’objet, à savoir comment il est conçu et fabriqué, à savoir comment le réparer. C’est apprivoiser les forces de la nature s’exercant sur nous lors de notre progression. C’est développer des outils. Des réflexions. C’est trouver des espaces et des astuces pour faire honneur à ce noble sujet qu’est le vélo.

Et si aujourd’hui j’ai quelque peu mis l’aspect technique entre parenthèse pour profiter des Histoires et Aventures que cette machine à voyager peut raconter, je n’en reste pas moins émerveillé, de tout ces choses qu’une simple bicyclette aura su m’enseigner…😊