Ce mémoire présente le processus de conception d'une nouvelle luge pour le fondeur paralympique.Ce nouvel équipement vise à améliorer les performances de l'athlète pratiquant le ski de fond sur luge. L'athlète en ski de fond paralympique est classé selon la gravité de son handicap des membres inférieurs et le sport est régi par les règlements établis par le Comité international paralympique (IPC) . L'athlète utilise des bâtons, des skis et une luge. Les objectifs de conception ont été établis avec l'aide des entraîneurs et des athlètes. Ils consistent à améliorer la performance du skieur durant les virages, à permettre aux skis de s'adapter plus facilement aux défauts de la piste, à positionner l'athlète à genou et à concevoir un siège permettant un meilleur couplage entre l'athlète et la luge. La conception de la luge présente différents systèmes répondant à ces objectifs : un système de génération de force centripète, un système d'angulation des skis, un châssis et un siège. La validation de ces systèmes constituant la luge a été faite soit en laboratoire soit sur le terrain. Le prototype final servant à la majorité des tests de validation a été conçu pour une athlète spécifique, soit Colette Bourgonje.

Certains athlètes pratiquant la course en fauteuil roulant utilisent des gants durs pour obtenir l’adhérence nécessaire leur permettant de pousser le fauteuil avec leurs bras et le balancement de leur corps d’avant en arrière. Dans le cadre d’un projet de recherche visant à améliorer les performances des athlètes, une étude portant sur le contact gant – cerceau a été menée. Plusieurs opportunités d’amélioration sont présentées pour améliorer les gants durs et ainsi éviter les glissements en condition de pluie et les rebonds de la main sur le cerceau. Deux paramètres majeurs influent sur la performance : la forme du gant et le matériau permettant l’adhérence avec le cerceau. La forme du gant optimale dépend de la configuration de l’assise de chaque athlète ainsi que de la manière de pousser. À la suite d’une étude théorique et expérimentale, il a été conclu qu’une rainure en forme de V modelée directement dans un gant dur augmente la force normale aux surfaces et ainsi contribue à améliorer l’adhérence sur le cerceau. Cette rainure placée sur l’avant du gant, dans la zone d’impact, ne doit pas présenter un angle d’ouverture trop resserré pour permettre une sortie rapide du cerceau dans la zone de dégagement située en arrière du gant. Le matériau permettant l’adhérence sur le cerceau doit avoir des aspérités de tailles adaptées à la vitesse d’impact du gant sur le cerceau, et à la présence potentielle d’eau. Le matériau recherché doit également résister à l’usure de frottement pour permettre à l’athlète de terminer la course sans difficulté. Au final, le matériau suède semble répondre à tous ces critères : assez résistant, il présente un revêtement qui garde une certaine adhérence sur le cerceau en condition de pluie.

Ce projet de recherche de maîtrise fait partie d'un programme de recherche et de développement appelé « Sur la piste de la performance ». Ce programme vise à améliorer les performances des athlètes en fauteuil roulant de course de l'équipe paralympique canadienne. Les chercheurs du groupe PERSEUS estiment qu'il existe une combinaison optimale des paramètres de configuration selon l'athlète et la discipline. Pour arriver à une telle optimisation de la configuration de l'équipement, le groupe PERSEUS a élaboré une démarche de maximisation du transfert de puissance. Ce projet de maîtrise visait plus particulièrement à contribuer au volet d'optimisation du transfert de puissance par expérimentation via la conception d'un ergomètre qui simulerait les conditions de course auxquelles les athlètes sont soumis sur le terrain. De plus, il devait inclure la conception d'un fauteuil configurable qui permettrait d'évaluer l'effet sur la performance des changements des différents paramètres de positionnement d'un fauteuil roulant de course. À la lumière de l'état de l'art, des essais préliminaires et d'un modèle théorique de simulation de puissance qui détermine les paramètres importants de la course en fauteuil roulant, un concept d'ergomètre à rouleaux d'inertie couplés à un servomoteur a été développé. Cet ergomètre peut recevoir à la fois le fauteuil de l'athlète ou un fauteuil configurable. En dernière étape, une validation expérimentale de l'ergomètre et du fauteuil configurable a été faite avec un athlète de la relève pour des épreuves de 100m et 400m. Cette validation en deux temps confirme que les performances obtenues en laboratoire sur l'ergomètre sont représentatives de celles obtenues sur la piste. Elle confirme aussi que les performances obtenues sur l'ergomètre avec le fauteuil configurable sont représentatives de celles obtenues sur l'ergomètre avec le fauteuil roulant de course de l'athlète.

L’objectif principal de ce projet de recherche était de démontrer qu’il est possible d’améliorer le temps de course des athlètes paralympiques en fauteuil roulant d’athlétisme de 4% en variant leur configuration. Une revue de littérature a permis d’établir qu’il est clair que la configuration de l’athlète dans son fauteuil roulant d’athlétisme est l’un des points majeurs dans l’optimisation de la performance, et que peu d’auteurs ont réussi à démontrer l’influence de la variation de la position d’un athlète sur l’amélioration de ses performances. En partant de l’hypothèse selon laquelle il existerait une position optimale de l’athlète dans son fauteuil roulant d’athlétisme lui permettant d’augmenter ses performances, les opportunités pouvant influencer la performance des athlètes ont été listées et quantifiées. Les limitations relatives à ces avenues d’amélioration ont été énoncées afin de déterminer dans quelle mesure elles permettent d’augmenter les performances d’un athlète. Par la suite, une étude expérimentale comprenant quatre participants, conjointement avec une étude théorique, ont permis de démontrer que la variation de la configuration de l’athlète influence la vitesse maximale atteinte lors d’un essai lancé sur ergomètre, en plus de permettre à l’athlète de maximiser l’énergie produite de manière « passive » entre le moment du contact et du relâchement, c’est-à-dire en n’utilisant que l’énergie cinétique et potentielle gravitationnelle du membre supérieur, l’énergie potentielle élastique provenant de la contraction musculaire étant négligée. Les résultats découlant de cette étude permettent de positionner de façon préliminaire de nouveaux athlètes ou des athlètes voulant améliorer leur configuration, en leur proposant une première configuration qui leur permet de sauver plusieurs mois, voire plusieurs années, d’itérations d’optimisation de leur configuration.