Arc à poulies

fonctionnement de la poulie.

Les branches d'un arc à poulies sont généralement plus raides que celles d'un arc classique ou d'un arc droit. Grâce à cette rigidité, l'arc peut produire plus d'énergie que les autres arcs, mais les branches sont trop dures pour être armées par simple action directe sur la corde. La corde est attachée aux poulies (cames), l'une d'entre elles ou les deux étant reliées à l'autre branche par un câble. Quand la corde est tendue, elle fait tourner les poulies. Celles-ci tirent sur les câbles qui tendent les branches et stockent l'énergie. L'utilisation de l'effet de levier donne à l'arc à poulie sa courbe tension/allonge caractéristique, avec un pic d'effort, puis une décroissance (let off) à une puissance de maintien. L'arc à poulies est peu affecté par les changements de température et d'humidité, et donne une plus grande vitesse que les autres arcs.

Les poulies sont également appelées "cames", parce que leur forme n'est pas forcément circulaire. En mécanique, une came est un dispositif non circulaire tournant sur un axe et permettant de transformer des mouvements et des forces (généralement de rotation sur un arbre à cames) en mouvements et en forces linéaires. Sur un arc à poulies, cependant, la forme des cames permet (en plus de la forme globale de l'arc) de créer des effets particulier de levier pour certaines positions (en fonction des rayons de la came pour les deux côtés de la poulie à une position donnée - voir photos "fonctionnement de la poulie") et de décider avec précision de la répartition de la force à appliquer en fonction de l'écart à la position de repos.

La forme particulière de la came et de l'arc déterminent pour chaque position intermédiaire entre la position "au repos", et la position totalement tendue (de maintien), la force exercée par l'arc, contre laquelle doit lutter l'archer pour bander l'arc, et qui va également déterminer la fonction d'accélération de la flèche ainsi que le choc en retour (recul) que va subir l'archer au moment où la flèche part. Sur les photos, on peut clairement observer que pour certaines position de traction (en particulier au repos), la corde rouge est beaucoup plus éloignée de l'axe que la corde jaune, ce qui implique que l'effort pour sur la corde jaune est très important, alors qu'au contraire, en position de maintien cet effet est inversé, ce qui implique la force de maintien est beaucoup plus faible que la force nécessaire pour sortir de la position de repos.

Il existe des formes de cames plus douces ou plus dures et plus puissantes, qui seront plus adaptées à des archers respectivement débutants ou plus expérimentés (voir plus bas). L'énergie finale de la flèche correspond à la somme (ou plutôt l'intégrale), des parties d'énergie transmises par la force de la corde à la flèche, pour chaque partie du trajet entre la position de maintien et la position de repos. Si on représentait sur un graphique, pour un arc donné, la courbe représentée, pour chaque position (en mètres) de traction de la corde depuis la position de repos, par la force (en newtons) opposée par la corde, la surface représentée sous cette courbe entre une position initiale donnée et la position de repos, correspondrait à l'énergie totale (en joules) communiquée à la flèche si on la lâche depuis cette position initiale.

Détail sur le système de poulie de l'arc Browning.

La poignée d'un arc à poulies est généralement faite d'aluminium ou de magnésium. Les poignées sont étudiées pour être le plus rigide possible. La poignée est l'élément central sur lequel seront montés les autres composants, tels que les branches, le viseur, la stabilisation, voire le carquois. Les branches sont faites de matériaux composites et sont capables d'endurer de grands efforts de tension et de compression. Les branches stockent l'intégralité de l'énergie de l'arc, rien n'est stocké dans les poulies et les câbles. Dans la configuration la plus fréquente, il y a une came ou une roue à l'extrémité de chaque branche. La forme de la poulie peut varier entre les différents designs d'arcs. Les cordes et les câbles sont généralement fabriqués en fibres synthétiques (Vectran, Dyneema…) et sont prévus pour avoir une grande résistance à la traction et un allongement minimal, de manière que l'arc transfère son énergie de manière efficace et durable. Dans les premiers modèles d'arc, les câbles étaient souvent réalisés en acier revêtu de plastique.

L'allonge standard AMO est la distance entre la corde à pleine allonge et le plus bas point du grip, plus 4,45 cm (1,75 pouce). Comme la puissance de l'arc peut croître et décroître de manière plus ou moins rapide autour du « pic » de puissance, les arcs de même puissance au pic peuvent stocker des quantités d'énergie différentes. Norbert Mullaney a défini un ratio « énergie stockée / puissance maximale » (stored energy / peak draw force = SE/PDF). Ce ratio se situe généralement autour de 3 joules par kilogramme mais peut atteindre 4,2 J/kg. L'efficacité des arcs varie également. Le rendement (énergie transmise / énergie stockée) d'un arc se situe généralement entre 70 % et 85 %. L'énergie stockée est appelée énergie potentielle. Quand elle est transférée à la flèche, on parle d'énergie cinétique. Le produit du ratio SE/PDF par le rendement est appelé « facteur de puissance ». Il y a deux moyens standards de quantifier ce facteur, les vitesses AMO et IBO.

La vitesse AMO est définie comme la vitesse initiale d'une flèche de 35 g (540 gr) tirée d'un arc avec une puissance maximale de 270 N (60 lbf) à une allonge de 76 cm (30 pouces).

La vitesse IBO est définie comme la vitesse initiale d'une flèche de 22,7 g (350 gr) tirée d'un arc avec une puissance maximale de 300 N (70 lbf) à une allonge de 76 cm (30 pouces).

Les flèches utilisées avec un arc à poulies sont assez semblables à celles utilisées avec des arcs classiques. Elles sont constituées d'un tube en aluminium, en carbone, ou une combinaison des deux. À cause des contraintes plus fortes auxquelles elles sont soumises, les flèches en bois peuvent casser quand elles sont tirées avec un arc à poulies. Les fabricants produisent des flèches de différentes flexibilités et longueurs, afin qu'un même modèle de flèche puisse s'adapter aux différentes puissances et allonges. Cette flexibilité (« spine ») est un paramètre important pour adapter une flèche à un arc (cf. Paradoxe de l'archer).

• (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Compound_bow » (voir la liste des auteurs).