vignette|Ballon dirigeable à propulsion humaine.
Un véhicule à propulsion humaine ou VPH est un véhicule mû par la force musculaire humaine. Les véhicules à propulsion humaine peuvent être terrestres, nautiques, aériens, ou même subaquatiques. L'utilisation de la propulsion humaine combinée à un véhicule a permis de développer un mode de transport en plein essor au niveau international.
Historique Les premières formes de véhicules terrestres à propulsion humaine peuvent être reliées à l'apparition de la roue plusieurs millénaires avant notre ère.. Les chariots de transport sont encore utilisés aujourd'hui, plus répandus sous forme de diables ou de brouettes. Sur l'eau, les pirogues ont montré très vite leurs qualités pour le transport et pour les voyages de découverte du monde. Dans l'antiquité, les galères phocéennes comme le pentécontère ont démontré leur efficacité dans le transport maritime et militaire. Les véhicules aéronautiques apparaissent à la fin du et sont alors essentiellement des programmes de recherches scientifiques permettant un travail de réflexion et d'utilisation des faibles puissances.
La propulsion animale a souvent été oubliée dans l'histoire prémotorisée de la traction ou propulsion ou de la source d'énergie mécanique.
La draisienne 1818-1820, puis le vélocipède ou cheval mécanique et le grand bi 1865-1880 puis la bicyclette de sécurité à partir de 1885, connaitront un succès grandissant. La première moitié du verra une diffusion massive de la bicyclette.
Créés dans les années 1930 en France, autour de Charles Mochet et de ses vélocars et vélo-vélocar, les vélos couchés réapparaissent dans les années 1970 aux États-Unis dans la période des crises pétrolières. Les recherches effectuées à cette période par les universités américaines montrent que les vélos couchés munis d'un carénage aérodynamique permettent d'atteindre des vitesses comparables aux automobiles ( sur le plat en 2002) et largement supérieures à celle des bicyclettes traditionnelles. Cependant, à cause d'un règlement technique très rigide qui interdit les modifications radicales apportées au vélo, l'Union cycliste internationale ne valide pas ces nouveaux records. L' (IHPVA, ) est créée en 1976 pour répondre à ce besoin. Le terme de « véhicule à propulsion humaine » est alors utilisé pour permettre l'emploi de toutes les formes de vélo. Ainsi, les VPH regroupent aussi bien les vélos couchés, les tricycles, les vélos rameurs, les tandems
À partir des années 1980 aux Pays-Bas et au Danemark, les VPH apparaissent en Europe sous la forme du vélo couché et de la vélomobile comme moyen d'alternative écologique à la voiture.
Infrastructures
En 2018 un rapport de R. Cochard, secrétaire général de la Chambre syndicale nationale du cycle et du motocycle, montre la progression des infrastructures en Europe et les besoins encore nécessaires au développement du mode de transport le plus utilisé : le vélo..
Dans le domaine maritime et fluvial, le développement économique du VHP s'est adapté aux plans d'eau.
De nombreuses voies de chemin de fer désaffectées sont progressivement transformées en voies vertes pour les cycles..
Intérêts économiques En 2018, Les villes de France investissent de plus en plus dans les aménagements cyclables et y sont encouragées par l'État..
Au niveau européen, les études font état de la rentabilité, pour les municipalités, des investissements dans les infrastructures cyclables..
La ville de Nice annonce le 12 octobre 2018 un plan vélo pour 2020 avec pour objectif de supprimer 800 bus, mettre à disposition les voies de bus pour les VHP et investir par an dans de nouvelles voies de circulations réservées aux VHP..
, en 2018, montrent un réel intérêt, pour les villes, des investissements dans les infrastructures et l'accueil des touristes pratiquant le VPH. L'économie locale autour des voies vertes se développe (artisanat, gastronomie, excursions, pratique de la nature.).
La Caisse des Dépôts estime les retombées possibles à par kilomètre et par an..
Le vélo est un des modes de transport les plus développés au monde. Le GRACQ (Groupe de recherche et d'action des cyclistes quotidiens) relate d'une étude américaine de l'Université Johns Hopkins (Baltimore) en 2016 un nombre de plus de de vélos dans le monde.. Il reste difficile d'estimer le nombre de vélo dans le monde, d'autres études annoncent en 2015 et estiment probablement plus de deux milliards de vélos dans le monde..
Intérêts écologiques Certaines grandes villes européennes ont montré en 2018 l'efficacité des investissements réalisés dans le domaine de l'écomobilité. Copenhague et Amsterdam affichent des records avec 41 % de la population se déplaçant quotidiennement à vélo..
Types de propulsion Engins où la force humaine est appliquée directement, sans utiliser un propulseur : patinette, draisienne, chaise à porteurs. Certains ne requièrent une propulsion que pour s'élancer, avant d'évoluer grâce aux courants d'air ou d'eau, comme les caisses à savon, le ski, le raft, le parapente ou le deltaplane Engins où la force humaine utilise directement un propulseur, sans passer par une transmission : le grand bi, toute embarcation à pagaie ou avirons comme le canoë-kayak. Le mouvement du rameur exploite la force des bras (éventuellement aussi celle des jambes et du reste du corps). Engins disposant d'un propulseur mécanique (roue, hélice) entraîné par une transmission (pédalier, chaîne) : vélo et tous engins à pédales. Ces engins utilisent en général la force musculaire des membres inférieurs humains convertie en mouvement par un pédalier et (en général) une chaîne.
Grandeurs technologiques L'énergie que peut produire un humain est très limitée. Pour déterminer la puissance, plusieurs éléments sont à prendre en compte comme la résistance au frottement (exemple : roue du vélo au sol), la résistance à l'air ou à l'eau (aérodynamique ou hydrodynamique ou les deux), et la résistance à la gravité..
Alimentation, énergie, rendement, dimensionnement L'alimentation de l'être humain (le fait qu'il se nourrisse) lui permet d'accumuler sous diverses formes dans son corps une énergie qui pourra être transformée au besoin en énergie musculaire par l'intermédiaire des muscles. Cependant, une partie seulement de cette énergie musculaire va être utilisée pour la propulsion. Ce constat conduit au concept de rendement.
Dans le processus de transformation de l'énergie stockée dans le corps en énergie musculaire interviennent plusieurs paramètres extérieurs (température, humidité, ensoleillement, altitude) ainsi que des paramètres "internes" tels que l'état psychologique ou des paramètres propres à l'ergonomie de position du véhicule.. De même, la réflexion (travail du cerveau) et le fait de parler consomment beaucoup d'énergie.. Quelles que soient ces difficultés pratiques dans la production de l'énergie, la limite de base est l'énergie maximale que peut produire le muscle propulseur. La consommation en oxygène est un outil pour mesurer l'énergie dépensée par une personne (la quantité d’oxygène brulé par les fibres musculaires étant liée à l'énergie produite effectivement, du moins pour une personne dans un état de forme donné). La PAM (Puissance Aérobie Maximale, VO2max) est ainsi obtenue lors d'un test d'effort par pédalage (à noter que cette PAM ne prend pas en compte les paramètres extérieurs, la parole ou l'état psychologique : le dépassement de soi).
Puissance humaine Un ordre de grandeur de puissance de l'humain est d'environ pour un effort de pédalage constant. Cet ordre de grandeur peut cependant atteindre lors d'un effort instantané de quelques secondes.
Pour les propulsions par pédalage, les scientifiques semblent s'accorder sur une puissance moyenne pour un cycliste entrainé de en endurance..
La puissance que peut fournir un humain bien entraîné dépend en effet beaucoup de la durée de son effort : Si un athlète bien entraîné peut fournir (1 ch ou cheval-vapeur) pendant une demi minute, pour un effort de 5 minutes, on ne peut attendre de lui que . Les constructeurs d'avion à propulsion humaine tablent par exemple sur une puissance au décollage de et pour le vol en palier. Dans le cyclisme professionnel, le seuil de puissance suspect en montée en col est de ..
Ce chiffre de donne une première référence de puissance disponible pour le véhicule à construire. En compétition, cependant, le véhicule peut aussi être construit autour de la puissance maximale que peut fournir le pilote pendant une durée plus courte.
Aérodynamique et hydrodynamique Les véhicules se déplaçant dans l'air (à l'écart du sol) et en eau profonde obtiennent de meilleures performances en adoptant, pour leur fuselage (leur habitacle), la forme de corps de moindre traînée..
Rendement, dimensionnement Afin d'établir des comparaisons en matière de rendement des mécanismes propulseurs, le nouveau sous-marin Omer 11 dispose, par exemple, de trois systèmes de propulsions différents interchangeables, ce qui permet de juger de l'efficacité d'un système de propulsion tout en conservant le même pilote (sa puissance propre) et la même forme hydrodynamique. De tels systèmes permettront d'établir des comparatifs et de décider des axes de recherches à poursuivre sur les systèmes propulsifs.
Biomimétique La biomimétique et bioinspiration sont de plus en plus utilisées par la recherche sur les VPH afin d'optimiser leur rendement de conversion.
Festivités L'intérêt des citoyens pour ce mode de transport est attesté par l'organisation de nombreuses festivités, qu'elles soient généralistes comme le célèbre Burning Man où la ville éphémère n'accepte que la présence de VPH, ou lors de courses folles comme les courses de caisses à savon. En France Gérard Feldzer met en avant les VPH lors des Fêtes des transports, notamment au Grand Palais de Paris en 2005, avec la présence de trois ballons à propulsion musculaire. Les World Naked Nude Bike Ride (manifestations internationales cyclo-nudistes) sont présentes dans de nombreux pays ; c'est une forme originale de militantisme utilisant les modes de transport respectueux de notre environnement.
Dans la culture La chanson internationale mettra à l'honneur la bicyclette avec en 1978 Freddie Mercury qui pour illustrer la pochette du single Bicycle Race, proposera une course de vélo avec nues.
Yves Montand interprète la célèbre chanson La Bicyclette sortie en 1968 à l'Olympia. En 1947, Bourvil jouait déjà des mots coureur cycliste et de jupon dans la chanson À bicyclette.
La scène culte du film E.T., l'extra-terrestre où Elliott s'élève dans les airs avec à son bord le plus célèbre des extra-terrestres reste dans toutes les mémoires. Jour de fête par Jacques Tati, acteur réalisateur, est un à vélo. Dans La vie est belle, Roberto Benigni utilise le vélo comme mode de transport pour toute la famille.
Le Petit Baigneur, film de Robert Dhéry illustre le plaisir des hommes à innover, avec trois scènes amusantes : celle de Louis de Funès et sa combinaison kayak, Monsieur le Curé à bord de son hydrocycle et la barque à roue à aubes actionnée manuellement.
Pablo Picasso, Fernand Léger, Bernard Buffet, Marc Chagall, . Au , des œuvres monumentales apparaissent sur les routes, comme la sculpture du Tour de France de Jean-Bernard Métais dans les Pyrénées.
La bande dessinée met à l'honneur et souvent sous forme humoristique les VPH. René Goscinny et Albert Uderzo ont créé un mode de transport unique : le bouclier qui porte le chef Abraracourcix. Léonard et son disciple, de Turk et Bob de Groot, s'essayeront à de nombreuses et diverses inventions pour se déplacer en propulsion humaine, notamment dans l'album Génie mobile.
Le cirque est un grand amateur de VPH, les artistes utilisent les monocycles, vélo pour des démonstrations essentiellement d'équilibre sur piste ou sur fil de fer. L'artiste internationale Jessica Arpin présente un show avec un vélo.
Art de vivre