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Constitution
Autour des arcs

Introduction
Butée paille Décathlon
Cinématique des flèches
Vérification simple du spine
Mesures sur le Berger Button
Les normes et filetages de l'arc
Déplacement du centre de gravité
Recoupe propre des tubes carbone
Réglage du viseur
Principe d'arrêt des flèches
Photo de flèches en vol
Quick Tune 3000 modifié
Mes conditions de tir
Liens

Maj : 02/03/19

Abstract :
This page contains some small tips and tests for archery from a newbie who begin to discover this fascinating world. The archery is also a martial art, with a bit of technology. It is a good complement of the karate and the Go game, to get control his spirit. I have chosen target shooting with an Olympic recurve bow and after with a compound.

Résumé :
Cette page contient quelques petits conseils et des tests de tir à l'arc pour des débutants qui commencent à découvrir ce monde fascinant. Le tir à l'arc est aussi un art martial, avec un lot de technologie. Il est un bon complément du karaté et du jeu de Go, pour prendre le contrôle de son esprit. J'ai choisi le tir à la cible avec un arc récurve olympique puis ensuite avec un arc à poulies (compound).

 

Introduction

 

J'ai découvert le tir à l'arc au cours d'un séjour d'été en camping-car dans le centre naturiste de la Sablière, en juillet 2008. J'ai trouvé l'activité amusante en pratiquant les arcs d'initiation avec d'autres débutants, mais sans plus. Un archer qui tirait en club, est arrivé avec son matériel olympique dans une valise et a monté son bel arc.
Ce fut la révélation, je me retrouvais parfaitement dans cette technologie, j'ai pris ma décision : à la rentrée, je m'inscris en club, j'investis dans un matériel de qualité et l'été prochain je veux que toutes les flèches soient aussi dans le jaune !
J'ai maintenant le bon matériel, je m'entraine, mais la progression est lente. J'ai commencé par un classique récurve avant les arcs à poulies.

Les chapitres suivant sont une approche d'ingénieur sur divers points dont je n'ai pas trouvé de trace dans l'abondante documentation que j'ai déjà lue.
Cette page ne vous apprendra en rien à mieux tirer à l'arc, elle n'est destinée qu'à faire réfléchir sur quelques points de détails particuliers.

Il existe une grande quantité de sites sur le tir à l'arc, mais ils souffrent d'un problème récurrent, ce sont le plus souvent des coupés-collés d'autres sites. Leur touche d'originalité se limite souvent à rajouter des fautes d'orthographe aux textes plagiés. Des informations non fiables se trouvent ainsi colportées. J'espère que vous ne trouverez ici rien de cela.

Je remercie les archers confirmés pour leurs critiques et commentaires en vue d'améliorer cette page de débutant.


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Test de la butée paille Décathlon

J'ai testé cette butée paille de tir avec circonspection, à mes débuts. Le prix est très bas comparé aux butées en mousse dure. Je voulais pouvoir m'entraîner aussi hors du club. Avec plus de pratique, j’ai abandonné l’entrainement seul et tiré exclusivement en club, c’est plus convivial et il y a toujours un copain compétent pour corriger les défauts du tireur et discuter réglages.

L'encombrement d'un mètre carré et la faible épaisseur me convenait parfaitement, elle peut rester dans le fond du coffre de la voiture. J'ai pris aussi le chevalet (de réalisation médiocre et trop court), mais après seulement quelques volées, les flèches traversaient la butée et ressortaient de plusieurs centimètres. Les pointes risquaient de s'émousser en tapant dans le bois. Cette combinaison n'était pas bonne pour un arc adulte, mais elle est bien adaptée aux arcs enfants de faible puissance.
J'ai donc décidé de suspendre la butée au lieu de l'appuyer sur le chevalet. Suspendre la butée a un autre avantage supplémentaire, elle reculera lors de l'impact (d'autant plus que les câbles sont longs) en absorbant une partie de l'énergie cinétique, ce qui diminue les contraintes sur la flèche et dans la paille. Le vent peut la faire bouger, mais le déplacement latéral sera insignifiant par rapport aux écarts du tireur.

Il n'est pas possible de faire simplement un trou dans les coins supérieurs pour fixer des anneaux d'accrochage, la structure en paille éclaterait.

La meilleure solution est de ceinturer la butée avec une sangle cousue pour répartir les efforts et l'empêcher de glisser. Voyez la réalisation, cela fonctionne parfaitement. Il suffit de trouver des points d'accrochage, comme portique de balançoires (en enlevant les bambins), buts de football (attendre éventuellement la fin de la partie), avancée de cabane à outils, branche d'arbre… Il est évidemment impératif de ne pas la coller contre un mur !
Pour coudre la sangle autour de la butée il m'a fallu forger une longue aiguille dans une corde à piano, mes aiguilles de voilerie étaient trop courtes. Il faut nouer tous les points solidement. J'ai utilisé du gros fil à voiles ciré pour tout fixer et éviter que la sangle ne glisse.
Pour ceux qui ne veulent pas se faire mal aux mains en tirant le fil, il existe la solution très rapide de coller la sangle avec une cartouche de silicone. Il faudra quand même renforcer les coins supérieurs avec du fil.

L'ajout de la sangle cousue en renfort, sur le périmètre, vue du coin haut gauche.
La butée est accrochée sous l'auvent de la cabane à outils.

Butée
L'autre coin, haut droit.
Butée

Arrière de la butée en début de vie, du temps où les flèchent ne ressortaient que de quelques centimètres (avec un arc de faible puissance).

Butée

Après avoir tiré mes premières 800 flèches, elles ressortent au centre de la moitié de leur longueur.
Le centre est fortement déprimé et la paille commence à se déliter. Si l'on persiste, les flèches vont traverser complétement et plumes vont s'arracher.
Il faut donc intervenir avant le désastre final.
Le plus simple pour renforcer le centre est d'utiliser des dalles de moquette en 50*50, c'est un matériau très courant et facile à récupérer.
Il faut les placer sur la face avant, la partie caoutchouc vers l'extérieur. J'en empile deux légèrement décalées au centre. Elles sont simplement fixées par trois clous pour simplifier le montage.
Le résultat est que la flèche freinée par les deux épaisseurs ne sort que d'un centimètre au dos de la butée après mille tirs, sans les dalles, au centre, elle risque de traverser complétement.
Cela permet de prolonger la durée d'utilisation de cette butée, vendue à prix très correct au vu du service rendu.
Il ne faut quand même pas espérer prolonger indéfiniment la durée de vie, après 2000 flèches, le centre sera complétement pulvérisé, il faut tout jeter.
Je vous conseille très fortement de rajouter de la moquette dès les premières utilisations, la paille vous en remerciera.

Les deux indispensables carrés de moquette cloués en protection du centre, avant installation du blason (tir en plein air).
J'ai aussi commencé à tirer à l'arc à poulies, mais mes couches de moquettes ne suffisaient plus à arrêter les puissantes flèches.
Faute de mieux, j'ai rajouté des épaisseurs de papier journal, mais ce n'est pas idéal, le papier pèse très lourd, cela nécessite plusieurs centaines de pages et il faut les remplacer très rapidement.

Butée

Il existe une alternative à la sangle cousue en périmètre, qui est de réaliser une sorte de sac en toile de bâche ou en solide filet, d'un mètre carré. Cela permet de remplacer la butée sans aucune intervention et d'empiler des morceaux de moquette en protection.

  Arc puissant et solution propre

Si vous devez tirer avec un arc de plus de 30 livres, une telle butée est beaucoup trop légère. Avec un arc à poulies de 40 livres, à 30 mètres, la flèche traverse complétement une zone neuve (ne parlons pas du centre !) et l'empennage se déchire. Elle ne peut servir que de sécurité, en posant au centre une vraie butée solide de petit diamètre.

Il est aussi possible d'empiler deux butées légères (ce n'est vraiment pas cher), en laissant un espace, et renforcer le centre par quelques couches de moquettes dures en frontal (c'est du consommable).
Le plus efficace pour absorber l'énergie cinétique est d'intercaler entre les couches de matériaux durs (caoutchouc, mousse, paillasson,…) des couches souples déformables. Faites le sandwich le plus épais possible.

En passant à l'arc à poulies, beaucoup plus puissant, j'ai définitivement abandonné la butée légère pour passer sur une vraie butée solide Booster en mousse dure de 18 cm d'épaisseur et de diamètre 80 cm. Les butées mousse sont plus sérieuses mais ont le très gros inconvénient de coincer les flèches qui fondent la mousse et se collent. Elles sont très difficiles à extraire. Les butées en paille ou Stramit sont très supérieures mais trop lourdes pour être facilement transportées.


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Cinématique des flèches

 

J'ai réalisé des séries de mesures afin de modéliser la trajectoire des flèches. Le principe est simple mais la mesure délicate.
Je règle l'arc pour centrer à 30 mètres.
Sans retoucher le viseur, je tire à toutes les distances, cible toujours à la même hauteur de l'oeil, soit : 20m, 15m, 10m, 5 m.
La valeur à 1m est estimée sans tirer avec l'aide d'un copain, en se plaçant devant la cible. Sa valeur est très importante.
Ensuite 40m, 50 m.
Cela se complique pour les distances plus grandes car le point d'impact descend très vite, mais il est utile d'avoir les valeurs à 60 et 70 m pour affiner les équations. Il ne faut évidemment surtout pas toucher au viseur pendant ces mesures !
L'astuce est de monter sur une table et des chaises, en montant le point visé de la même hauteur sur une perche au-dessus de la butée, ce qui évite de planter ses flèches dans la terre…

La très grande difficulté pour un titreur médiocre est de bien déterminer le centre de gravité des impacts !


Il faut tirer plusieurs dizaines de flèches à chaque distance en obtenant le meilleur groupement possible, c'est à dire une majorité de 10 et quelques 9 sur cible de 40 cm à 30 mètres. On élimine les mauvaises flèches pour obtenir un centre de gravité fiable. S'il y a trop de dispersion ou des écarts latéraux les résultats sont inexploitables, ce n'est pas la peine de continuer, on ne pourra rien modéliser.

 

Supposons donc que nos mesures aient été suffisamment bonnes.

Voici mes résultats (mais malheureusement pas assez précis) avec mon ancien Bowtech Constitution.
Les valeurs a, b, c, y étant l'écart, et x la distance, sont celles de l'équation décrite à la suite : y = a x² + b x + c

Viseur réglé pour tir à 30 m / Distance viseur œil 1 m / Hauteur du viseur par rapport à la flèche 8 cm

Distance m

Ecart cm

1

-8

5

+5

10

+16

20

+24

30

0

40

-50

50

-116

Paramètres polynomiaux

a

-0,127

b

4,2467

c

-12,385

 Principe de calcul

Equivalence tir sans résistance de l’air
Loi de Newton : m = masse du mobile  
F somme des forces extérieures (dans le vide         F = - m γ )
F = m * dv/dt
dVx / dt = 0
dVy / dt =  - γ
En vectoriel : V = ½ γ t² +  V0 t Soit sans résistance de l’air           Vx= Vx0
Et par intégration                           Vy = - γ t +  Vy0 = dy/dt
En intégrant une nouvelle fois :   x =  V0  cos α et                                                     y = ½ γ t² +  Vy0 t
En éliminant le temps entre x et y : y(x) = - ½ γ Vx0²  x² + x tg α
La constante rajoutée correspond simplement à ce que la visée
n’est pas dans l’axe de la flèche, ce qui donne en finale :
 γ  = accélération de la pesanteur = 9.81 m s²
V0 Vitesse de détachement de la flèche à la corde (vitesse initiale)
 α  angle d’élévation pour une visée horizontale

y(x) =  a x² +  b x + c

a=-1/2 * γ  / (V0² cos ² α)
b=  tan α
c = constante fonction du décalage du viseur 
Dans le système métrique, facteur 100 sur les décalages exprimé en cm :           y(x)  = -0.14 * 10 -2  x² + 4.6 * 10 -2  x – 12 * 10 -2

Tg α = b = 0.042467  =>  α = 2.43°
a=-1/2 * γ  / (V0² cos ² α) => a (V0² cos ² α) = -1/2 * γ  = > V0² =  -  γ  / 2*  a * cos ² α
cos ² α = 0.9982

V0² = 9.81 /  ( 2 * 0.127 *0.9982 *  10 -2 )
= 3869.17 => V0   
= 62.2 m/s = 62.2 / 0.3048 = 204 pieds/s

On a calculé la vitesse initiale (Vx+ Vy) et l’angle de départ α , donc Vx0  =  V0  cos α = 62.2 * 0.9991 = 62.14 m/s
Vy0  =  V0  sin α = 62.2 * 0.9991 = 2.6372 m/s
Angle instantané de la flèche :  Tan αx = dy/dx = - γ  * x / (V0² cos ² α) +  tan α
= - 9.81 / 3511 * 0.9979 x +  0.046  = - 0.0280 x + 0.046 
Portée en tir horizontal suivant l’angle d’élévation dans le plan horizontal P = 2 * (V0² /  γ ) * cos² α tan α
= ( 2 * 3511 / 9.81 ) / cos² α tan α
=  715.8 / cos² α tan α
Hauteur maximale P = 1/2 * (V0² /  γ ) * cos² α tan² α

 Les courbes

Pour ceux qui n'ont pas envie de voir le détail des calculs, résultats graphiques sous Excel :

Cette première courbe montre simplement les écarts en hauteur en fonction de la distance, valeurs mesurées et calculées d'après l'équation de modélisation.
Il manque les distances de 60 et 70 mètres trop difficiles pour moi.
Les écarts entre les points réels (petits carrés bleus) et la courbe interpolée viennent du fait que mon groupement était trop mauvais pour donner une valeur plus précise.
Pour un bon archer, les points seraient parfaitement sur la courbe.

Sur cette courbe en abscisses (axe x) distance en mètres de la cible, en ordonnées (axe y) écart en verticalité de l'impact :

balistique

Résultats des mesures

 

En partant de l'équation, il est possible d'obtenir très facilement une multitude de courbes, par exemple pour le tir 3D, les écarts de visée en fonction de la distance et l'angle de la cible.

Un petit exemple, élévation de la flèche en fonction de l'angle de visée, par rapport à son plan de départ.
On constate qu'a zéro degré, a distance est nulle, c'est bien évident cat la flèche ne peut que descendre sous son plan initial.
Evidemment en tir à 45 degrés, la distance est maximale, ici à 360 mètres.
Pour un tir à 90 degré, l'archer stupide vise au-dessus de sa tête un jour sans vent, et la flèche revient se planter verticalement dans son crâne, ce qui explique la distance nulle.

portee

Portée fonction de l'élévation

 Autre approche plus intuitive montrant la simplicité de l'équation

Décortiquons cette petite équation de la cinématique de la flèche. Supposons d'abord que le tir soit fait dans le vide, tout est alors très simple !
La vitesse horizontale est constante. Le déplacement vertical suit la loi de la gravité : y = ½ γ t²
Avec "γ", accélération de la pesanteur = 9.81 ms2 et  "t" représentant le temps
Comme la vitesse est constante car rien ne freine la flèche (v = constante), le déplacement horizontal est proportionnel au temps
x= V t ce qui nous donne pour le temps : t = x/v
soit : y = ½ γ / V² x²

En prenant  la constante a = ½ γ /V², nous obtenons : y = a x²

La flèche tombe exactement comme une bille qui serait lâchée au point zéro (culmination pour un départ non horizontal)

L'équation que nous avons trouvée par interpolation tient compte des conditions réelles avec freinage de l'air. C'est pour cela qu'un terme du premier degré s'introduit (freinage proportionnel à la vitesse).
Pour être plus précis, le freinage a aussi une composante du deuxième ordre, mais faible par rapport à la pesanteur. Les composantes d'ordre supérieur sont négligeables, comparées aux erreurs de mesure.

La constante vient du fait que le tir n'est pas horizontal, et compense l'élévation maximale.
Dans la formule interpolée sous Excel, les signes sont inversés car la chute a été relevée en négatif (et en centimètres).


Nous retrouvons l'équation finale :  y = a x² + b x + c

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Vérification simple du spine des flèches

 

Le spine détermine le degré de flexion de la flèche. Plus le spine est faible, plus elle est rigide.

La mesure est normalisée en posant la flèche sur des appuis distants de 28 pouces (= 71.2 cm) et en chargeant le centre avec une masse de 1.94 livres (= 880 grammes).

Le spine est l'enfoncement au centre (en millièmes de pouce), c'est tout !

Il est intéressant de tester les flèches ayant beaucoup tiré ou tapé dans le dur, une augmentation du spine d'origine montre un effondrement des caractéristiques mécaniques, le carbone s'effrite, l'aluminium s'écrouit, la flèche a alors gagné sa retraite et servira de tuteur pour les fleurs.

Je place un petit laser perpendiculaire au centre de la flèche, tirant un carton à graduations, fines fixé à la flèche par pinces crocodiles. La lecture à la loupe du spot laser donne mieux que le dixième de millimètre. Le pouce vaut 254 mm, le millième de pouce vaut ¼ de dixième de millimètre, une erreur de lecture du dixième de millimètre amènera une erreur de la valeur du spine de 4 unités ce qui est très acceptable sur une flèche de spine de 500 (rigide) à 1000 (très souple).
La flèche de spine 1000 va donc fléchir de 1000 millièmes de pouce soit 25.4 mm ce qui est énorme…

 

 Procédure simple

Coller trois bouts d'adhésifs sur la flèche pour marquer d'un coup de crayon le centre et les 28 pouces des extrémités.
Attention que cela ne tombe pas sur les inserts des pointes ou n'abîme les plumes, dans ce cas de flèches trop courtes, il faudra compenser le résultat. La mesure ne vaut que pour la partie vide du tube.

Pour réaliser une masse étalon de 880 grammes, il suffit de prendre une bouteille et de la remplir d'eau jusqu'à obtenir la masse exacte, à la balance de cuisine (précision du gramme pour une mesure à 0.1%), cela se trouve pour une dizaine d'euros chez votre discounter favori.
La flexion se mesure avec un pied à coulisse, encore une dizaine d'euros chez le même fournisseur.
Ces modèles électroniques affichent en métrique et en pouces et se recalent au zéro à une extension quelconque.
Un montage facile consiste à utiliser un support avec un trou, par exemple une table de jardin avec le trou pour le pied de parasol, ou une planche de récupération fixée en bord de table par deux serre-joints.
Pour la précision de la mesure, installer un bon plan de référence près du centre, par exemple un bout de cornière en tôle.

Pour des mesures fréquentes (club ou professionnel) il faudra faire un montage plus propre et pérenne avec des équerres et une référence centrale (montage en dur sur une planche).
La masse de référence sera un morceau de métal pesé avec précision.

 

  Exemple pratique

Voici un bricolage qui se réalise en quelques minutes.

Réalisation de la masse de référence de 880 grammes force à une goutte près.
La balance de cuisine a été vérifiée au préalable avec une série de poids étalons

Spine

Vue générale de la mesure avant la mise en charge. Tout est fixé par des serre-joints en bord de table.

Spine

Détail d'un appui sur une équerre de récupération.

Spine

Mise en charge de la flèche
Carbon impact Superclub 30/40

Spine

Très forte flexion de la flèche légère alu/carbone !
Easton 2.00/1500 ACC

Spine

Lecture directe du spine, en sauvage, pour dégrossir, le pied à coulisse étant mis en pouces.

Spine

Lecture plus soignée.
Pour la vraie mesure précise, le pied à coulisse est fixé sur l'équerre, il n'y a pas d'étiquette au centre pour une mesure avec un laser rasant.

Spine

La complexe théorie de la flexion des poutres (cas isostatique, flexion trois points) nous montre que la flèche (ce terme est utilisé ici au sens de déformation !) est proportionnelle au cube de la distance entre appuis. Recherchez sur Google : "flexion trois points poutres".
Pour simplifier à l'extrême, nous pouvons réduire la formule

Déformation = (constante) * (force appliquée) * (cube de la distance entre les appuis)
La première constatation basique est que la déformation est proportionnelle à la force appliquée, en restant évidemment dans les limites avant la rupture.

Pour faire simple, car il manque la constante de rattrapage de ces unités exotiques (écrit ainsi c'est incohérent), la formule devient :

Spine (en millièmes de pouce) = 880 grammes force * 283 (longueur en pouce)

La distance d'appui normalisée est de 28 pouces (283 = 21952)
Si l'on fait la mesure à 27 pouces (273 = 19683), le rapport est de (28/27)3 = 21952/19683 = 1.1153
De même, pour des appuis de 26 pouces (à éviter, le tube est trop sollicité et risque le flambage) : (28/26)3 = 1.2490
Pour lire directement le spine avec un appui plus court que 28 pouces, il faudra charger avec une masse plus élevée, dans le rapport des cubes des espacements.

Voici donc les masses à utiliser si l'on ne peut pas faire la mesure normale à 28 pouces

Distance entre appuis
Cube du rapport
Masse à utiliser
(grammes)
pouces
cm
28
71.12
(28/28)3 = 1
880
27
68.58
(28/27)3 = 1.1153
981.5
26
66
(28/26)3 = 1.249
1099

  Résultats

J'ai fait des mesures précises :

Flèches carbone Super Club 30/40 ont un spine de 651, rigidité moyenne.
Sur le catalogue Carbon Impact pour ce type Super Club, il est indiqué UF 620, ce qui indique un spine théorique de 620.
La mesure donne une valeur réelle de 5 % supérieure, c'est acceptable car ce ne sont que des flèches d'initiation.
Un tel écart ne serait pas admissible sur des tubes haut de gamme.

Flèches fines alu /carbone ont un spine de 1463, elles sont trop souples.
Easton 2.00/1500 ACC : La valeur mesurée est très proche des spécifications Easton (spine théorique 1500)
Ecart de 2.5%, nous admettrons que c'est exactement la bonne valeur théorique avec notre mesure à 3 %
Remarque : le 2.00 indiqué dans la référence Easton correspond au diamètre de 0.2 pouce

 

  Précision

Les mesures de longueur entre appuis sont à mieux que +/- 0.5 mm sur 71.12 cm, soit une erreur de l'ordre de 0.5 / 711.2 = 0.007, mieux que 1 %
La mesure de la masse liquide est au gramme près, soit une erreur de l'ordre de 2 / 880 , environ 0.2 %
Le plus critique est la mesure de la déformation. En prenant beaucoup de précautions pour éviter les erreurs, en fixant le pied à coulisse sur une équerre et en utilisant un laser en lumière rasante pour se mettre à la limite du contact sans toucher le tube, en recommençant les mesures en charge et hors charge une vingtaine de fois pour tracer une gaussienne sur Excel, l'incertitude du résultat est estimée à  six  millièmes de pouces, soit pour ma flèche carbone, une erreur de l'ordre de 6 / 651 = 1 %

L'erreur finale sur la mesure du spine est la somme de toutes les erreurs, soit 1 % + 0.2 % + 1 %
Nous prendrons une incertitude finale sur le résultat de l'ordre de 3 %

Si vous faites une mesure plus sommaire, attendez-vous à des erreurs de 10 % au moins, principalement à cause de la difficulté de bien mesurer la déformation.
Ce n'est pas un problème, l'essentiel est d'avoir un ordre de grandeur de la rigidité de ses flèches et de pouvoir les comparer.

Si vous tirez avec plusieurs jeux de flèches, de longueurs, technologie, masse ou spines différents, il faut utiliser autant de Berger Buttons que de jeux de flèches, chacun étant réglé et marqué par une étiquette pour les flèches correspondantes, sinon tous les réglages délicats seraient à reprendre à chaque changement !
Quand on recherche les meilleurs réglages possibles, il est souhaitable de réaliser un petit banc pour mesurer et noter les réglages du BB.
Cela se réalise avec dans un bout de cornière épaisse, avec trou fileté et un comparateur sur support à crémaillère micrométrique.

 

Mesure à 28 et 26 pouces

Pour illustrer le chapitre sur les appuis plus courts j'ai mesuré la même flèche avec les deux longueurs d'appui. Je n'ai pas changé la masse de référence de 880 grammes force.
Pour 28 pouces : spine mesuré 651
Pour 26 pouces : spine mesuré 531
En faisant le rapport, 651 /531 = 1.226
Comparons ce résultat au rapport théorique des cubes : 1.249 / 1.225 = 1.02
Nous trouvons un écart de 2 % par rapport à la valeur espérée, ce qui est tout à fait compatible avec les deux mesures à 3 %, soit une erreur cumulée de moins de 6 %

Il était équivalent de charger à 1099 grammes force, à 26 pouces, la valeur lue restant alors de 651 à quelques pourcent près.

 

Remarque

Vous voyez sur le bureau un comparateur au centième de mm. J'ai aussi monté une manipulation plus lourde pour gagner en précision, mais c'est beaucoup plus compliqué car le comparateur comporte un ressort pour rattraper le jeu, cela génère une force réactive de quelques centaines de grammes force sur la pointe du palpeur.
Pour ne pas perturber, il faut rajouter une double rampe à vis micrométriques et un viseur à binoculaire (banc d'optique).

J’ai abandonné cela maintenant pour n’utiliser qu’un laser à projection sur échelle graduée comme évoqué au début.

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Mesures sur le Berger Button

Il n'est pas ici question de la procédure de réglage à diverses distances, cela est très bien décrit dans les sites de référence, et de toute manière, à mon petit niveau, je ne groupe pas assez bien mes flèches pour bien réaliser ce test.
Il s'agit seulement de mesurer un BB réglé, pour pouvoir le démonter, le nettoyer, et après remontage retrouver exactement le réglage initial.

Berger

Méthode simple et approximative

Mesure de l'enfoncement : Le BB étant démonté, un coup de pied à coulisse mesure l'écart entre le plan d'appui de l'anneau vissé et la tète téflon.
Mesure de la compression : Une deuxième mesure permet de noter l'enfoncement de la vis de compression du ressort.
C'est terminé, c'est mieux que rien, mais cela reste trop imprécis !

Méthode fine

La mesure ne se fera plus sur la tête du piston, qui peut se positionner plus ou moins bien et créer une incertitude, mais sur les plans métalliques de l'extrémité du tube et de l'anneau vissé.
C'est beaucoup plus précis mais demande le démontage du piston, cela ne se fera donc qu'en dernier.
En attendant la partie externe du piston sera mesurée plusieurs fois, après avoir comprimé et relâché le BB, pour vérifier qu'il ne se coince pas et revient à la même position.
Il faut maintenant s'intéresser au ressort ou aux ressorts pour les modèles de haut de gamme.
Le ressort comprime le piston.
Si l'on néglige les frottements, en restant dans les limites élastiques, la relation entre la longueur du ressort et la force exercée est du type :

F = offset + ( k * X )

L'offset provient du fait que le ressort pré-comprime le piston à vide, k est le coefficient élastique du ressort, X est sa longueur.

Nous supposons que le cylindre est parfaitement propre et qu'il n'y a aucun frottement, ce n'est pas très réaliste mais dans le cas d'un piston qui grippe, la modélisation serait impossible.
Pour mesurer notre ressort, il faut un peu de matériel, c'est-à-dire une rampe à réglage micrométrique, une colonne d'agrandisseur avec rattrapage de jeu et un pied à coulisse numérique vissé entre le chariot et le support convient très bien. La manipulation peut se faire dans comparateur, avec une simple balance électronique de cuisine.
Le BB sera vissé verticalement sur un morceau de cornière, piston vers le haut et le tout posé bien au centre du plateau d'une balance de précision, ou monté sut le chariot, piston vers le bas, c'est équivalent.
La balance est posée sur le plateau de l'agrandisseur, tarée à zéro, le comparateur est approché au contact du piston et dès que la balance enregistre un écart, le zéro est fait sur le pied à coulisse du chariot.
Il faut ensuite descendre de dixièmes en millimètres, noter la distance et l'indication de la balance sur une feuille Excel.
La mesure s'arrête quand le piston est presque totalement enfoncé. La distance mesurée est évidemment supérieure à la course du piston car le plateau de la balance s'enfonce sous la charge.
Pour réaliser la modélisation mathématique, il faut refaire les mêmes mesures sans le BB, pour connaître la relation entre l'enfoncement du plateau et la charge.

Notre courbe lissée sous Excel va nous montrer deux parties
Une partie presque droite, identique à la mesure sans BB, qui correspond au recul du plateau sous la charge. Le piston étant pré compressé, il ne bouge pas.
En continuant à charger, le point de basculement, avec une pente beaucoup plus faible correspond au début d'enfoncement du piston.
Il faut noter soigneusement ce premier couple de valeurs critique (course + force), c'est le réglage du BB !
En continuant à appuyer le piston s'enfonce et avant d'atteindre la fin de course le deuxième couple de valeurs sera noté.

Ces mesures donnent la valeur de pré charge et le coefficient élastique du ressort.
Avec la mesure d'enfoncement, vous avez les trois mesures nécessaires et suffisantes pour caractériser totalement votre BB.
Vous pouvez alors le démonter, en comparer plusieurs, tester des ressorts et pistons et retrouver un réglage identique pour un jeu de flèches donné.

 

Nécessité de revoir le réglage de son arc

Si en conditions de tir normales, toutes vos flèches sont bien groupées et arrivent strictement perpendiculairement à la cible, votre arc est probablement toujours bien réglé.
Si vous constatez une dispersion inhabituelle ou les flèches plantées obliquement sur la cible, contrôlez tous vos réglages (ou changez l'archer), il y a un problème !
Je n'ai pas encore réussi à régler le mien, plus exactement le couple (arc + archer).

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Les normes et filetages de l'arc

 

J'ai fait ce petit récapitulatif quand je cherchais des tarauds pour faire un banc d'étalonnage de BB.
Correctif du forum : Seuls stab et berger sont en 5/16 UNF, les autres, 1/4, n°6, n°8, n°10 sont en UNC.

Berger Button

Le constructeur l'indique clairement sur la notice livrée avec le matériel. Le pas de vis est : 5/16-24 UNF
Le diamètre est de 5/16 de pouce = 7.94 mm (la mesure extérieure au pied à coulisse donne 7.75 mm, jeu normal).

 

Stabilisation carbone

Mes valeurs mesurées (poignée forgée SF, Carbon Cartel) donnent : Diamètre extérieur vis de 7.8 mm, pas de 24 filets par pouce = 1.06 mm

Les filetages de la poignée du BB et des stabs sont identiques en 5/16-24 UNF

 

Filetages extrémités des stabilisations

La vis de fixation des poids d'extrémité est plus petite, 1/4-20 UNC, c'est du quart de pouce, 20 filets /pouce (diam 6.35 mm, pas 1.27 mm)

Le diamètre extérieur des "Cartel Carbon Stabilizer Damper System" d'environ 18 mm.

 

Filetages bouton de fixation du viseur

Le gros bouton de fixation du support de viseur est de diamètre 6 mm, au pas ISO de 1mm.

 

Outillages

Tous les réglages peuvent de faire avec peu de matériel. Il est inutile de s'encombrer d'une caisse à outils lourde et inutile.

Clefs Allen ISO

1.5 mm = latéral BB / blocage diaphragme viseur
2.0 mm = Palette Master Tab
2.5 mm = extrémité BB / chariot viseur SF / Palette Master Tab
3.0 mm = extension carbone viseur SF

Clefs Allen Whitworth

3/16 pouce = Repose flèche et réglage des branches.

Outils spécifiques

Clef à deux broches spécifiques (diamètre 2.9 mm espacées de 20 mm) et clef de 10 mm supplémentaire = Réglage des branches SF

Tige de 6 mm ou tournevis = Déblocage stabilisations

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Déplacement du centre de gravité de l'arc

 

La détermination du centre de gravité se fait simplement au fil à plomb, arc suspendu successivement aux deux extrémités et au point d'encochage. Trois photos sont prises sur pied, à la même distance. Les trois clichés sont superposés sous Photoshop (en faisant tourner deux sur trois). Les trois fils forment un triangle de 1 mm de côté (c'est l'erreur de mesure) qui repère le centre de gravité.
D'origine, avec ma poignée SF et la triple stabilisation Cartel le centre de gravité s'avère trop près, à l'intérieur de la poignée.
L'arc ne bascule que très mollement après le lâcher main ouverte.
Sans utiliser de rallonge, ce qui diminuerait l'efficacité antivibratoire des stabs latéraux, j'ai lesté davantage la masselotte d'extrémité du stab central de 73 cm, à l'origine de 48+21 grammes.
En rajoutant 50 grammes le centre de gravité s'avance de plus de 2 cm et sort de la poignée, l'arc bascule mieux.


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Recoupe propre des tubes carbone

 

La coupe des tubes doit se faire de manière parfaitement perpendiculaire pour transmettre au mieux les contraintes de l'impact de la pointe au tube.
La solution du coupe-tubes de plomberie n'est pas bonne, la coupe est bien perpendiculaire, mais les fibres sont écrasées et délaminées au centre ce qui fragilise le tube.

Problème des mauvaises coupes en biais
La coupe des tubes carbone ou alu se fait facilement avec une petite perceuse Dremel (ou une copie chinoise) et un disque à tronçonner d'une quinzaine de millimètres de diamètre.
Il faut tourner à la vitesse maximale et ne pas appuyer pour ne pas arracher les fibres. Attention aux poussières très agressives, utiliser masque papier et lunettes fermées.

Il y a un problème pour couper une longueur de quelques centimètres si l'on n'a pas de renvoi d'angle ou de flexible, le tube s'appuie sur le corps de la perceuse et le disque trop petit attaque en biais ce qui empêche de faire une coupe perpendiculaire.
L'astuce est donc de couper provisoirement en biais quelques millimètres trop long, puis de refaire ensuite une coupe propre à la taille exacte, bien perpendiculaire, en n'étant plus gêné par le bout qui dépasse.

Coupe

  Décoller les encoches

Il est intéressant de déposer et reposer l'encoche, en particulier si l'on veut faire des flèches non empennées pour ses réglages.
Il faut conserver le même FOC (position du centre de gravité) et la même masse que la flèche d'origine empennée.
Les sites parlent de compenser le poids des plumes (environ un gramme) par du ruban adhésif. C'est une très mauvaise méthode car la surépaisseur accroche le berger et le porte-flèche. Pour garder un tube lisse, il faut coller une petite masse à l'intérieur du tube qui remplacera le gramme enlevé des plumes. J'utilise un morceau de vis Parker au bon diamètre. Le collage se fait à l'Araldite, la colle chaude ne tient pas lors de l'impact de la flèche.
Le repérage de l'endroit où placer le lest se fait en marquant avec une étiquette le point d'équilibre à obtenir pour retrouver le foc des flèches normales et en faisant glisser un une masse équivalente à l'extérieur. La position se repère à mieux qu'un millimètre, en faisant une marque sur le tournevis qui poussera la masse mouillée de colle.
Vérifiez le FOC (Front Of Center) avant chaque tir pour s'assurer que la masse ne s'est pas décollée à l'intérieur.

Quand l'encoche d'origine sur une flèche est difficile à décoller, il faut la laisser tremper dans l'eau bouillante pendant dix minutes, puis en la faisant tourner dans l'étau avec mordaches bois ou caoutchouc, elle sort mais trop déformée pour être récupérable. Il faut acheter des rechanges avant de commencer la manipulation.
Pour la repose, colle chaude ou une petite goutte de vernis pour lui éviter de tourner.

Pour info, mes encoches Carbon Impact ont une masse de 0.35 g et un tronçon de 14 mm de long d'une vis Parker de diamètre 4 mm pèse un gramme.

 

  Usure et suivi des flèches

Je compte le nombre de tirs de mes flèches pour déterminer leur état d'usure et les incidents (flèche dans le dur, recoupe, changement de pointe…).
Mes flèches sont numérotées et j'utilise un petit compteur d'impulsions que j'active après chaque volée ("Desk Tally Counter" acheté chez Dealextreme pour 3 € rendu en France).
La gestion se fait sur une feuille Excel, la totalisation est automatique via une formule qui rajoute le nombre de volées multiplié par le coefficient d'usage au chiffre en cours.
Le coefficient d'usage est tout simplement à "un" si la flèche est en service, à "zéro" si elle est en réserve.

 

Repérer ses flèches

En concours, il n'est pas facile d'identifier ses flèches parmi les douze très proches et souvent de couleur identique sur la cible.
Il faut utiliser des étiquettes autocollantes en vente dans les archeries ou mieux peindre un anneau de couleur à une dizaine de centimètres de la pointe, ce qui crée moins de surépaisseur.

Procédure :
Coller un bout de mousse au double face sur une planche.
Coincer un bout de bois à une dizaine de centimètres pour appuyer la pointe.
Mouiller la mousse d'une goutte de peinture.
Faire tourner la flèche en effleurant la mousse, vous obtenez ainsi une marque personnalisée.
Une bande peinte légèrement sur une longueur 5 cm, pèse environ un centigramme, c'est négligeable sur une flèche d'une vingtaine de grammes.
Inconvénient : La peinture s'use vite en frottant dans la paille, il faut repeindre souvent.


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Amélioration du repose flèche (récurve)

 

Sur l'arc récurve, le repose flèche escamotable est constitué par une corde à piano inox. D'origine l'extrémité est coupée au massicot et laissée brute. En observant avec un fort grossissement et en passant le doigt, vous constaterez que cette extrémité sur laquelle racle la flèche est très agressive et raye le tube.
Il faut l'adoucir en cassant les angles à la lime et en finissant avec une pierre à aiguiser pour obtenir un joli arrondi bien poli.
Le glissement de la flèche sera bien meilleur.


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Réglage du viseur

 

Notre tireur moyen a une allonge 28 pouces et dispose d'un viseur avec extension de 10 pouces (arc récurve).
Le viseur est donc à 28+10= 38 pouces soit environ un mètre de l'œil.

En étant sur la ligne de tir, un déplacement du viseur de 1 cm correspondra donc à un déplacement du point de visée, dans le même sens sur la cible d'environ :
10 cm à une distance de 10 mètres
18 cm à une distance de 18 mètres
50 cm à une distance de 50 mètres

tangente

La tangente est le rapport du côté opposé au côté adjacent.
Pour un même angle, la tangente est identique, donc le rapport (écart de visée / distance du viseur à l'œil) est égal au rapport (écart sur la cible / distance de la cible)
Cette trigonométrie très élémentaire permet de bien avoir en tête l'influence des réglages.

Il faut déplacer le réglage de votre viseur dans le sens de l'erreur constatée, et d'une quantité égale à l'erreur dans le rapport des distances cible et œil.

Sur les viseurs, un tour de la molette (10 clics) correspond à un déplacement de 0.8 mm (pas Whitworth 3/16 -32UNF soit diamètre 4.8 mm, 32 filets au pouce).
Chaque clic déplacera le point de visée de seulement 1.4 mm à 18 mètres, c'est bien au-delà de la précision actuelle de l'archer…
Le diaphragme est monté sur une tige, diamètre environ 4 mm, pas identique de 32 filets au pouce.

32 filets par pouce = 0.8 mm par tour (10-32)
36 filets par pouce = 0.7 mm par tour
(autre pas possible)


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Principe d'arrêt des flèches

 

Les flèches ont une énergie cinétique proportionnelle à la masse et au carré de la vitesse : Energie en joule= ½ M V 2
Exemple pour une flèche de 20 grammes à 200 km/h (= 200.000/3600 = 56 m/s)
Ec = (1/2) * 20 10-3 * (56) 2 = 31 Joules.
Pour les arrêter proprement et sans dégâts, il faut les freiner progressivement sur quelques centimètres. Plus l'enfoncement sera grand dans la butée, moins la flèche subira de contraintes. L'arrêt classique sur butée paille compressée, stramit, ou mousse est parfait.
A l'opposé, un arrêt brutal (sur béton par exemple) réfléchira toute l'énergie vers la pointe qui s'écrasera et l'extrémité du tube qui va exploser.

La première fois que j'ai tiré avec des flèches non empennées, mes six flèches normales étaient bien groupées au centre de la cible de 80 cm à 18 m, une flèche non empennée était à la limite de la butée paille de 1.50m de diamètre et les deux autres dans le mur, dans trois directions différentes. C'est la preuve d'un très mauvais réglage…

Tir

Pan !
Dans le mur

Il existe une autre approche très différente, l'arrêt par toiles ou bâches.
Sur une toile tendue, la flèche traversera sans effort et ne sera que très peu freinée, ce n'est pas la bonne méthode.
Si la toile est très lâche, le comportement sera très différent. La pointe va pousser la toile en la faisant reculer avant de la percer, ce qui lui transfèrera une grande quantité d'énergie cinétique. Suivant la nature de la toile et l'énergie de la flèche, elle peut être arrêtée avant d'arracher les plumes.
Si une toile ne suffit pas, il faut en rajouter une deuxième ou une troisième, pour parfaire l'arrêt.

Pour que cela fonctionne bien, il faut respecter plusieurs conditions :

Les écrans doivent être tous flottants indépendamment, et écartés de quelques centimètres pour pouvoir reculer librement, sans toucher le sol.

La barre sur laquelle se fixent les anneaux de la bâche doit être attachée à ses extrémités par des câbles ou sandows les plus longs possibles, plus c'est haut, mieux c'est.

La toile doit être deux à trois fois plus large que la barre, pour constituer un rideau plissé.

Ce dispositif, facile à mettre en place si l'on dispose de points hauts pour les attaches (arbre, balcon,…), permet d'arrêter et de sauver les flèches qui s'échapperont de la cible sur la petite butée, pour un tireur débutant ou à grande distance, quand on improvise un pas de tir provisoire


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Photo de flèches en vol

 

En concours la vitesse de la flèche ne doit pas dépasser 300 pieds/seconde par l'IFAA (International Field Archery Association).
Cette vitesse de 300 fps est impossible à atteindre avec un récurve, mais du domaine des compounds très puissants et évidemment des arbalètes.
Convertissons en unités plus parlantes : 300 pieds par seconde = environ 100 m/s soit 360 km/h
Avec un récurve, la vitesse de notre flèche sera de l'ordre de la moitié de cette valeur, nous parlerons de 60 m/s ou 200 km/h.
Ce n'est pas très rapide comparé à une balle d'arme à feu à vitesse sonique. Mach 1 = vitesse du son dans l'air = 340 m/s = 1224 km/h
Notre flèche ne volera qu'au sixième de la vitesse du son.
C'est toutefois assez rapide pour rendre délicate la photographie de flèches en vol et au départ de l'arc.

Tir

À 60 m/s, la flèche parcourt donc 60 mm par milliseconde, une vitesse d'obturation raisonnable.
En prenant ses photos en rafale : voir la page Eos xx0d à 3.5 images par seconde,
il y aura donc un temps entre chaque photo de 285 ms, pendant lequel la flèche va parcourir 17 mètres.
La probabilité de saisir en entier une flèche de 70 cm en vol sur un cliché qui photographie sur 2 mètres de large, est de 12 ms sur 285 ms, soit 4%.
Si la rafale est de 8 photos, avec un complice qui déclenche la rafale au moment du tir, vous obtiendrez une photo exploitable sur 200.
Il faudra beaucoup mitrailler pour en avoir de bonnes.

Je commence à avoir quelques photos de mes flèches en vol et de la vibration de la corde, mais je n'en suis pas encore techniquement satisfait, je persévère.
La page photographie de balles et flèches au flash parle de la technique par flash déclenché.

Tir

 

J’ai investi ensuite dans un appareil supplémentaire qui me permet la prise de vues à 1000 images par seconde.
Voici un petit exemple du résultat, la vidéo est comprimée pour limiter le poids du fichier, puis transformée en gif animé pour pouvoir ralentir de 1000 fois (27 images en 27 secondes).

Cet exemple montre comment s’escamote le repose flèche Bowtech. Cliquez sur la vignette pour charger l’animation qui fait plus de 700 ko !

Du début de mouvement de la flèche au passage de l’encoche sur le repose flèche, il s’écoule 15 millièmes de seconde.
Elle est poussée (au contact de la corde) pendant le temps  t = 13 ms.
Sa vitesse est alors de v = 100 m/s.
Il est facile de déduire l’accélération gamma (souvenirs de terminale), en la supposant constante  par grossière approximation :
 x = ½ gamma *  t ²
En dérivant V = gamma * t
Soit l'accélération colossale : gamma = v / t = 100 / 0.013 = 7700 m/s-2

1000

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Adaptation QuickTune 3000 sur Bowtech Constitution

 

L’arc à poulie Bowtech Constitution a un décalage de la poignée plus important que la majorité des autres arcs. Lors du montage du repose flèche Nap Quick Tune 3000, cela pose un problème.


Malgré la marge de réglage en latéral importante de ce matériel, le centrage de la flèche correspondait à la position sortie extrême de la vis ce qui était inacceptable.

QT3000

Pour retrouver un bon réglage centré au milieu de la course, il a été nécessaire de réduire l’épaisseur de la semelle en fraisant 2 mm sur les 7 originaux.
Cela ne doit pas créer de zone de rupture aux vibrations, les 5 mm restants sont suffisants.


La photo montre le coup de fraise de la modification.

QT3000

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Mes conditions de tir

J'ai découvert le tir à l'arc en initiation l'été 2008 à La Sablière.
Début dans le petit club FSGT13 à la rentrée et équipement personnel en récurve Sebastien Flute à la deuxième séance en octobre 2008.

Arc
En parallèle, débuts laborieux avec l'arc à poulies (d'ancienne génération) de mon petit club sans aucune technique.
Poulies

Avril 2008 : Achat d'un compound Bowtech Constitution chez Totem archerie.

 

Constitution

Septembre 2009 : Deuxième saison, changement de club. J’ai quitté le tout petit club de mes débuts pour un très gros, « Les archers Pennois ».
J’ai abandonné le récurve et je ne tire maintenant qu’en compound.

2010 : Achat d'un nouveau compound Bowtech Destroyer 340 chez Totem archerie (maintenant Spirit Archerie).

2018 : Achat d'un nouveau compound Mathews Chill-X chez Spirit Archerie.

340

Septembre 2018 : Nouveau changement de club pour réduire de moitié les temps de transports : « Archers des 3 Lucs »

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Arc récurve "Sebastien Flute" (matériel de mes débuts, vendu)

 

Poignée super forged / Viseur carbone (avec collimateur à iris) / Repose flèche, Clicker...
Équilibre arc : Carbone cartel complet / Branches : 70 pouces, 30 livres.
Flèches : 18 flèches " Carbon impact Superclub 30/40 "
Divers : Valise, carquois et toutes les housses "Aurora" / Palette Exe Master (J'ai commencé avec une Decathlon basique qui ne me convient pas).
Petit gadget : J'utilise un compteur pour totaliser le nombre de volées à l'entrainement. Il revient à moins de 3 €, port compris chez Dealextreme (Desk Tally Counter ).

Pour information j'avais acheté mon matériel Sebastien Flute pour environ 700 €.
Il y avait dans le lot, deux jeux de branches et cordes, avec cordes de rechange, deux jeux de flèches, deux valises, viseur, clicker, et un tas d'accessoires.
J'ai revendu le tout en parfait état au bout d'une saison à 300 €


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Arc compound "Bowtech Constitution"

Repose flèche Quicktune 3000
Viseur Arc System SX10 compound, Scope AS 29 light
Stabilisateur central 6 tubes / Décocheur Truball Rackmmaster
Flèches carbone Ultrafast 550 / Valise Striker ABS…

Constitution


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Arc compound "Bowtech Destroyer 340"

 

Arc de nouvelle génération, court à branches parallèles. Très rapide et très doux, ne vibre pas. Repose flèche à effacement Bowtech.


340

Cet arc ne vibrant pas, il est très possible de tirer sans perche et contrepoids.
J'ai testé les contrepoids très courts de 8 pouces et amortisseur disque de chasse, cela marche très bien, mais on ne peut plus poser l'arc après le tir.
J'ai donc remis ma perche carbone classique qui permet de le poser et basculer au lâcher, mais le poids augmente.

Cet arc est excellent, mais comme il est court (arc de chasse au départ), il est beaucoup plus technique et ne pardonne pas les fautes.
Il est plus à sa place entre les mains d'un bon compétiteur. Je ne le maîtrise pas encore.

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Arc compound "Mathews Chill-X"

J’ai revendu mon Bowtech Constitution en 2018 pour acheter un Mathews Chill-X

Chill-X

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Liens

Mesure de la vitesse de balles et de flèches

Il y a de nombreux très bons sites et pages de liens sur la toile, je ne voudrais pas en rajouter inutilement, Google est votre ami… Cherchez "tir arc".

Mon club aux Pennes Mirabeau jusq'en 2018: « Les archers Pennois »
Mon nouveau club : « Archers des 3 Lucs »
En été, je tire dans les Landes à Arnaouatchot qui possède un très agréable pas de tir jusqu'à 50 m.

Fichier de POIs des archeries France : Le fichier original provient des Mohicans Maximinois : mohicansmaximinois
J'ai fait la mise à jour en version 4 ici : Fichiers POI Archeries France à jour 20/10/2009 (merci de me signaler les changements)

Une méthode de réglage soignée :  « Comment tuner son Bowtech Destroyer » a été publiée sur : blog-archerie.com. Le site a disparu, mais j’en avais fait la copie que vous pouvez récupérer ici.

* Liens vérifiés le 21/02/16


© Christian Couderc 1999-2019     Toute reproduction interdite sans mon autorisation


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