Etude de la performance mécanique et bio-mécanique des palmes

Contexte et travaux réalisés :

Afin d’approfondir spécifiquement le cas des entorses atraumatique de la cheville et de la correction palmaire, un partenariat étroit est engagé depuis 2019 entre Alexandre Gely (podologue et posturologue du sport) et le laboratoire COSMER au sein l’école d’ingénieurs SEATECH (Université de TOULON). Les travaux se sont focalisés sur la bio-mécanique de la palme (interaction homme/machine). Le valgus, paramètre de nature anatomique, est facilement identifiable à l’œil nu. La suite logique de l’étude est alors de se demander si d’autres paramètres, d’ordre technique cette fois-ci, influencent la qualité du palmage et la position du nageur. C’est justement ce à quoi cette étude a été consacrée dans un premier temps.

Figure 1 : Etude du mouvement en bassin à houle

Ainsi, un pied mécanique instrumenté a été conçu, fabriqué et mis au point à partir d’expériences préalables d’étude du mouvement dans un bassin à houle. Puis l’influence de paramètres spécifiques de la palme sur les efforts transmis au nageur ont été mesuré sur plusieurs voilures du marché (fournies par le magasin SPORTSMED). Plus de 160 essais, dont près de 130 en bassin ont été réalisés sur une période de projet de 700h de travail (10 étudiants).

Figure 2 : Exemple de plan d’expériences

Contrairement à nos attentes, la pathologie du valgus ne semble pas avoir d’influence sur les efforts mesurés lors des essais sur le pied mécanique, du moins pas dans les proportions dont nous l’avons fait varier (valeur de la littérature). A contrario, l’angle que forme la palme avec le chausson semble avoir un impact déterminant sur les efforts appliqués par la palme : un angle plus important de voilure diminue la valeur des efforts. De même la rigidité de la palme est un facteur ayant un impact significatif sur les efforts appliqués par la palme : une voilure plus rigide augmente sensiblement l’effort de trainée (Fx) mais a peu d’effet sur l’effort de poussée (Fy). A l’inverse le pourcentage d’appui de la voilure sous le chausson a un effet sur Fy mais pas sur Fx. Lorsque l’appui est moins important (30% dans notre étude), l’effort Fy augmente. La modification de la forme de l’extrémité de la palme a pour effet de ‘tuiler’ la voilure et ainsi augmente la rigidité de cette dernière, mais ne semble avoir aucun effet sur Fy.

Figure 3 : Détermination des efforts en fonction des paramètres de la palme

En outre de nouvelles recherches sont en cours afin de pouvoir proposer des solutions techniques permettant de réduire les contraintes exercées lors du palmage. Plusieurs prototypes de palmes sont actuellement en développement. La caractérisation mécanique et la modélisation avancée permettent d’activer les stimulations plantaires et les corrections sur différentes zones de la palme.

Figure 4 : Essais mécaniques en laboratoire (propriétés matériaux)

Cela a pour effet de modifier les perceptions sensorielles en activant des réponses musculaires. La mobilité de la cheville et du bassin sont fortement affectés par le système, ce qui laisse présager un pilotage fin de la position spécifique de chaque nageur dans un avenir proche.

Figure 5 : Corrélation essais/modèle des prototypes pour la mesure des réponses posturales

Etudiants SEATECH ayant participés au projet :
BERNARD ; DARCHEN ; FARINA ; FERRET ; GIRAUDINEAU ; INISAN ; KLEINPRINTZ ; LENA ; MARZIOU ; MOTTES ; MOREAU ; POSTEC ; ROBIN ; SAMAIN
Sous la direction de : Benjamin OSTRE
Maître de conférences / Associate professor

EATECH, école d'Ingénieurs - Université de TOULON
Campus de La Garde, laboratoire COSMER
CS 60584
83041 Toulon Cedex 9, France