Image article légèreté des surfs en bois

Comment le surf en bois est-il devenu si léger ?

Les planches de surf que nous utilisons aujourd’hui ont fait du chemin pour être aussi performantes. Les progrès dans la conception des planches de surf en bois vont de la taille, du poids, de la forme, jusqu’au matériau utilisé, ils ont fait preuve d’une véritable prouesse d’ingénierie au fil des années.

Cependant les surfs en bois sont encore vus comme des objets de glisse lourds et peu maniables, liés à l’idée que l’on se fait du bois : un matériau dense avec un poids conséquent.

Mais d’où vient ce mythe sur le poids des surfs en bois ?

Les origines du surf

Pour répondre à cette question, remontons un peu dans le temps… dans les années 1900 ?

Non, encore plus loin ! A l’origine du surf…

The Houses of Kraimokou
Source : Finney and Houston (1996) Page 37

Cette origine reste peu claire aujourd’hui, mais nous sommes certains d’une chose, à Hawaï, le surf faisait partie d’une riche culture dans l’antiquité.

Le sport avait commencé vers 1200 après JC, certains historiens s’accordent à dire qu’il se pratiquait même 2000 avant JC dans la région de Tahiti. Ce n’était pas un simple passe-temps mais un véritable mode de vie.

Dans les premiers jours du surf dans l’ancien Hawaï, le surf était une affaire très spirituelle, de l’art de surfer sur les vagues jusqu’au rituel de construction de la planche.

A cette époque, il existait deux types de planches : Olo et Alaia

Olo
Source : Margan and Finney, page 23
Alaia
Source : Margan and Finney: Pictorial History (1970) page 23

Ces planches étaient fabriquées à partir de bois lourds et durs, Wili Wili, Ula et Koa, les seuls matériaux disponibles à cette époque. Elles étaient très peu maniables et pouvaient peser jusqu’à 70 kg.

Le surf tel que nous le connaissons aujourd’hui aurait été inventé sur une Alaia. Une planche mince, de taille moyenne qui faisait la moitié d’un Olo, avoisinant les 40 kg. Elle était utilisée par la plupart des villageois à cette période.

A cette époque, on comprend bien que l’atout principal d’un surf en bois n’était pas sa légèreté…

Une belle évolution dans la conception

C’est en 1927, quelques années après la colonisation des missionnaires sur l’archipel hawaïenne, que Tom Blake réalise la première planche de surf hollow. Une planche creuse en séquoia percée de centaines de trous, recouverte d’une fine planche de bois pour former le dessous et le dessus du surf. Il mesurait 15 pieds et pesait 100 lb (environ 45 kg).

Riding the Breakers on this Hollow Hawaiian Surfboard
Source : Popular Mechanics Magazine

Ce nouveau design a été d’abord critiqué par les locaux hawaïens qui l’appelait « Cigar Board », jusqu’à ce qu’ils s’aperçoivent qu’elle était plus rapide dans l’eau.

La planche devient un succès, c’est même le premier surf hollow produit en série dans les années 1930.

La découverte d’un matériau révolutionnaire

En 1932, un matériau devient très populaire dans la fabrication de planche de surf en bois : le balsa. Ce bois d’Amérique du Sud, avec une densité de 0,14 est l’un des bois les plus légers du monde.

The Art of Surf-Riding on the Cornish Coast
Source : A. Wheaton and Co. Ltd 1953 page 30

Ces nouvelles planches en balsa ne pesaient que 30 à 40 livres (environ 16 kg). Cet important gain de poids a constitué une avancée majeure et est à l’origine d’une forte demande.

Durant cette période, le balsa était un bois plutôt rare, la structure et les rails étaient construits en séquoia, le balsa étant réservé pour le pont et la carène.

Le contreplaqué remplace le séquoia un peu plus tard.

Le début des nouvelles technologies

La fin de la seconde guerre mondiale a ouvert de nombreuses opportunités dans la fabrication de surf en bois, avec notamment l’arrivée de la fibre de verre. La première planche composée de fibre de verre a été construite en 1947 par Pete Peterson.

A cette même époque, un homme très important dans l’histoire du surf appelé Bob Simmons expérimente ce processus en partant d’un noyau de polystyrène enveloppé d’une couche de contreplaqué recouvert de fibre de verre.

Les premières planches entièrement en balsa sont ensuite crées et couplées avec ces nouveaux procédés. Dans l’année 1950, le balsa devient le matériau le plus populaire pour les planches de surf en bois.

Matt Kivlin with Jean Moorehead
Source : Mechanix Illustrated Magazine September 1954 Volume 50 Number 9
George Downing’s Balsa Wood Finned Gun
Source : surfresearch.au.com

Une autre technique existe également, celle des surfs en bois évidés, qui consiste à coller des planches préalablement creusées pour alléger le poids de celle-ci. D’autres essences de bois comme le paulownia ou le red cedar sont utilisées.

Leur esthétisme, leur résistance, leur flottabilité et leur conception durable, renouvelable et biodégradable ont permis aux surfs en bois de ne jamais disparaitre des spots. Ces qualités seront indispensables à la fabrication des surfs de demain…

Mais alors aujourd’hui, qu’en est-il réellement du poids des surfs en bois ?…

Quand la science démonte un mythe vieux de plusieurs milliers d’années

Il devient intéressant de calculer théoriquement le poids d’un surf en bois, puis de comparer cette valeur avec le poids réel du même surf reproduit avec les mêmes caractéristiques. C’est ce qu’on nous allons voir par la suite

Pour connaitre le poids final d’un surf hollow, il faut le décomposer en plusieurs parties :

  • La structure principale
  • Le pont et la carène
  • Les rails
  • La colle
  • La stratification
  • Les inserts

Pour calculer le poids théorique d’un surf hollow, nous allons nous baser sur un mini-malibu dont les caractéristiques sont les suivantes :

  • Longueur : 7’2’’
  • Largeur : 20 1/2’’
  • Epaisseur : 3 1/2’’
  • Volume : 48 L

Le poids de la structure principale

La structure principale donne la résistance à la planche, elle est en contreplaqué de peuplier et est composée de 14 arrêtes.

  • Epaisseur : 5 mm
  • Masse volumique du CP de peuplier : 420 kg/m3

Avec un logiciel de conception, il est possible de déterminer à partir du dessin la surface totale de contreplaqué utilisée.

La surface totale sans les alvéoles est 347 202 mm2.

En prenant en compte les alvéoles, la surface est de 265 862 mm2.

Les alvéoles représentent environ 23,5 % du poids de la structure. Elles permettent de diminuer son poids mais aussi d’équilibrer la pression à l’intérieur du surf. Sans ces alvéoles, la différence de pression d’un compartiment à l’autre peut varier et créer un retrait ou un gonflement du bois.

En multipliant cette surface par l’épaisseur de contreplaqué, nous obtenons le volume de bois :

Volume de contreplaqué : 5 x 265 862 = 1 329 310 mm3 = 0,00132931 m3

Ainsi, à partir de la masse volumique du contreplaqué : 420 x 0,00132931 = 0,5583 kg = 558,3 g

Le poids de la structure est de 558,3 g

Le poids du pont et de la carène

Le pont et la carène sont constitués de balsa, un bois de très faible densité mais très résistant.

  • Epaisseur : 10 mm
  • Masse volumique du balsa : 140 kg/m3

De la même manière, nous pouvons obtenir la surface du pont et de la carène : 2 x 948 896 = 1 897 792 mm2

A partir de l’épaisseur volume de bois : 10 x 1 897 792 = 18 977 920 mm3 = 0,01897792 m3

Avec la masse volumique du balsa : 140 x 0.01897792 = 2,657 kg = 2657 g

Le poids du pont et de la carène est de 2,657 kg

Le poids des rails

Les rails sont également constitués de baguettes de balsa.

  • Largeur : 8 mm
  • Epaisseur : 8 mm
  • Longueur de la courbure : 2,195 m

Commençons par déterminer le volume d’une seule baguette : Volume d’une baguette de 2,195 m : 8 x 8 x 2195 = 140 480 mm3

Un rail est composé généralement de 9 baguettes (ce nombre peut varier selon l’épaisseur du surf).

On a donc : 9 x 140 480 = 1 264 320 mm3 = 0,00126432 m3

A partir de la même masse volumique, celle du balsa : 140 x 0,00126432 = 0,177 kg = 177 g

Le poids des rails est de 177 g

Le poids de la colle

Pour calculer théoriquement le poids de la colle, il faut prendre en compte toutes les zones de contact qui vont permettre la liaison des différents éléments :

  • Les entailles de la structure principale
  • La structure principale au pont et à la carène
  • Aboutage et collage des planches de balsa
  • Collage des baguettes
  • Collage entre le pont et les rails

Pour connaitre la quantité de colle nécessaire au collage, il suffit de regarder la fiche technique du produit utilisé.

Pour la colle Titebond, les préconisations minimales sont de : 19,4 kg par 100 m2 ce qui revient à 0,0194g/cm2 (voir la fiche technique)

Surface de contact des entailles

Pour déterminer la surface de contact des entailles, il faut déterminer la longueur de chacune d’entre elles, multiplier ce résultat par 2 et ajouter 5 mm (l’épaisseur du contreplaqué)

Par exemple, pour l’entailles N°1 de longueur 11,6 mm, on a :

  • (11,6 x 2) + 5 = 28,2 mm
  • 28,2 x 5 = 141 mm2

La surface de contact pour l’entaille n°1 est de 141 mm2.

En additionnant toutes les surfaces de contact des entailles, on obtient : 3 559 mm2 = 35,59 cm2

Surface de contact de la structure principale

Le pont et la carène sont collés par contact avec les contours de l’arrête principale et des arrêtes intermédiaires.

En calculant le périmètre de chaque élément de la structure, on a 17 685 mm

En le multipliant par l’épaisseur, on obtient la surface de contact 88 425 mm2 = 884,25 cm2

Collage des planches de balsa

Le pont et la carène sont composés de planches aboutées et collées sur le champ.

Une planche, dans sa longueur, comprend 2 aboutages (cela change selon la taille du surf), on a donc au total 24 aboutages (2x6x2) sur le pont et carène.

La surface d’un aboutage est : hauteur x largeur = 10 x 100 = 1 000 mm2

Donc une surface de contact : 1 000 x 24 = 24 000 mm2 = 240 cm2

Les planches sont ensuite collées sur le champ, la surface de contact est de : longueur planche x hauteur x (nb de planche -1) x 2 = 2 180 x 10 x 5 x 2 = 218 000 mm2 = 2 180 cm2

Pour le collage du pont et de la carène, la surface de contact est de 2 180 + 240 = 2 420 cm2

Collage des baguettes

Chaque baguette à une seule surface de contact, on a donc :

Longueur de la courbure x largeur x (nb de baguette – 1) = 2195 x 8 x 8 = 140 480 mm2

Mais attention ! une des baguettes a deux surfaces de contact, il s’agit de la deuxième (elle est collée à la première baguette et à la carène) il suffit de multiplier sa surface par deux.

Au total, la surface de contact pour le collage des baguettes est de 158 040 mm2 = 1 580,4 cm2

Collage du pont sur les rails

Pour finir, le pont est collé par dessus les baguettes qui sont rabotées dans la continuité du profil de chaque arrête intermédiaire.

Le collage du pont se fait sur toute la longueur, l’épaisseur de la bande de collage est d’environ 3 cm.

La surface de contact est donc de : longueur de la courbure x largeur bande de collage x 2 = 2 195 x 30 x 2 = 131 700 mm2 = 1 317 cm2

En additionnant toutes les surfaces précédentes, on a une surface totale de contact de 6 291,24 cm2.

Grâce aux préconisations minimales indiquées : Grammage x surface totale de contact = 0,0194 x 6 291,24 = 122 g

Théoriquement la quantité minimale de colle serait de 122 g.

Dans ce cas très théorique, utiliser 122g de colle pour réaliser un surf en bois est impossible. En effet, répartir 122 g de colle parfaitement avec comme préconisation minimale 0,0194 g par cm2 n’est pas réalisable. On ne maitrise généralement pas la quantité de colle que l’on utilise, il y en a souvent en excès.

Afin d’être beaucoup plus précis sur le calcul et de connaitre le poids exact nécessaire à cette planche, il suffit simplement de faire la différence de colle dans le pot entre le début et la fin de la conception.

A titre d’exemple, pour la mini-malibu 7’2’’, c’est au total 577 g de colle qui sont utilisés. Il faut évidemment tenir compte de l’évaporation des solvants qui réduira légèrement le poids.

Le poids de la stratification

Le poids de la résine a été calculé avec la formule disponible sur le site d’Atua Cores (voir la formule)

On obtient pour la résine : 2,184 x 0,519 x 3 x 200 x 2 = 1 360 g

On ajoute à cela 400 g de hot coat : 1 360 + 400 = 1 760 g

Il fut ensuite prendre en compte maintenant le poids de la fibre de verre sur la surface totale de la planche :

  • 2 couches de fibre de verre pour le pont : 6 oz (200 g/m2) et 4 oz (125 g/m2)

(200 + 125) / surface du pont = 325 / 0,948896 = 308,4 g

  • 1 couche de fibre de verre pour la carène (4 oz)

125 / 0,948896 = 118,6

Au total, il y a 427 g de fibre de verre

Le poids total de la stratification est de 2,187 kg

Le poids des inserts

Les inserts de la mini-malibu ont été pesés puisqu’ils représentent aussi une part importante dans le poids final.

Vis de décompression : 4 g

Boitiers de dérive (Thruster FCS) : 66 x 3

Insert leash : 7,6 g

Dérives : 70 x 3 = 210 g

On obtient un poids total de 421,6 g

Quel est le poids final d’un surf en bois ?

En additionnant le poids de chaque élément précèdent, on obtient la somme finale de 6,5 kg. La mini-malibu 7’2 » une fois conçue obtient un poids de 6,3 kg. Le poids théorique est donc très proche du poids final avec une légère différence de 200g.

Cette différence peut s’expliquer par plusieurs facteurs :

  • Le shape des rails : afin que le pont repose parfaitement sur les rails, une certaine quantité de matière est enlevée.
  • Certaines baguettes pour former les rails ne sont pas utilisées dans toutes leur longueur, notamment celles placées aux extrémités.
  • Des blocs en balsa sont ajoutés afin de permettre la fixation des boitiers de dérive. Il n’ont pas été pris en compte du fait de leur faible poids et volume.
  • La densité des matériaux est une valeur moyenne. Le bois est une matière naturelle dont la densité peut varier selon un nombre important de facteurs.

Le poids d’un surf en bois dépend des différents éléments le constituant. Sa légèreté lui permet de rivaliser aujourd’hui avec des planches en matériaux composites. Pour ce qui est de la résistance, elle est tout autant impressionnante, c’est ce qu’on nous montrerons dans un prochaine article.

Si tu souhaites en savoir plus les surfs en bois et que tu veux dessiner ta propre planche, tu peux rejoindre ma formation Hollow Template. Je t’explique étape par étape avec des outils simples comment dessiner la structure de tes futures planches hollow.

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