PROJET : Système d'éjection.

[ne_getem]

Bonjour,
Je me suis lancé dans un projet. Je voudrais réalisé un système d'éjection pour envoyer un projectile. Tels qu'une carabine à air comprimé.
A chaque étape de mon projet je vous en ferais part afin que vous me faisiez part de vos opinion a propos des calculs, de la méthode tout ce qui pourrait être interressant afin d'optimisé, ou corrigé un eventuel soucis.

Pour commencer je voulais reprendre le même principe que les carabines à air comprimé, c'est à dire d'utilisé la détente d'un gaz afin d'éjecter le projectile, car celui-ci est assez petit de l'ordre de 4.5mm de diamètre et d'un poids d'environ 0.5g.

Ensuite dans mes calculs (qui suivront après) je me suis heurtés à la détermination de la pression limite, je m'explique : le projectile est dans le canon il est légérement plus gros que celui-ci afin que le projectile ne partent pas avec une trop faible pression. J'ai chercher un peu et j'ai trouvé trés trés peu de chose, sa serait de l'ordre de 4 à 15bars si quelqu'un pourrait confirmé ces chiffres cela m'aiderais beaucoup.

Ensuite souhaitent avoir une vitesse importante en sortie de canon (supérieure à 300m/s); il faudrais que j'ai une pression limite plus importante ( Comment faire ?!, peut être en créant un sas devant le projectile afin d'enmagasiné la pression puis de la relaché). Il faudrais aussi à mon avis que le volume de la chambre de compression soit beaucoup plus grand que le volume du canon (canon d'environ 60cm) afin de ne pas perdre trop de pression pendant la détente dans le canon.

Voila, j'attend quelque réponse de votre part avant de vous faire parvenir les calculs qui suivent.
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[verdifre]

bonjour,
si tu envisages déja ton probleme d'une facon statique, ce que tu veux, c'est comuniquer le plus d'energie possible à ton projectile.
il faut donc que tout au cours de sa course dans le canon, la pression qui le pousse soit la plus importante possible.
si tu veux pousser ton projectile avec une pression quasi constante il faut que le volume de ton reservoir d'air comprimé soit grand devant le volume de la chambre et de l'ame du canon.
si tu veux atteindre des vitesses de l'ordre de 300 m/s tu n'est pas loin de la vitesse du son et la statique ne s'applique plus vraiment.
il va te falloir aussi envisager l'aspect thermodynamique de ton problème (vraisemblablement un detente adiabatique.
fred

[ne_getem]

Oui, en effet j'ai utilisé une detente adiabatique : pV^gamma=Cste

[ne_getem]

Dans un 1er temps j'ai fait uniquement les calculs, sur une chambre de compression fermé( je suppose que le projectile ferme le canon ermétiquement) composé d'un piston avec un ressort comprimé à l'instant initial puis se détent afin de comprimé le gaz. J'ai donc appliqué le PFD au piston avec comme effort qu'il lui est appliqué dessus :
L'effort du ressort : F=k.x et l'effort du gaz : F=p.S avec p=p0.(V0/V1)^gamma . J'ai créée un programme en fortran 90 afin de résoudre cette équation car elle n'est pas résolvable analytiquement. Puis les équations "s'arrete" quand la pression limite est atteinte( car la pression est trop importante et le projectile commence à ce déplacer dans le canon).
C'est la que s'arrête les calculs que j'ai mené. Il faut maintenant que je pose le PFD appliqué au projectile ( qui subis uniquement la force du à la pression) hors il faut en même temps prendre en compte le PFD du piston quand le projectile bouge (le volume va varié). Cela me fera surement un système différentiel.

[A voir en vidéo sur Futura]

[verdifre]

bonsoir,
pour faire ce genre de calculs, ne fait pas de programmes , utilises scilab et aussi eventuellement scicos
fred

[ne_getem]

J'ai jamais utilisé scilab :s et je ne connais pas du tout scicos

[verdifre]

bonjour
scicos , c'est une surcouche de scilab qui te permet de faire beaucoup de choses graphiquement. dés que tu as des systèmes d'equadiffs non lineaires, c'est un vrai regal. Scilab c'est pas toujours aussi performant que mathlab mais c'est gratuit et ca fait des belles courbes etc...
il y a un peu de prise en main, mais c'est trés vite "rentable". tu couples cela avec xcas (pour le calcul symbolique) et tu as une bonne partie de tes problèmes de calculs qui sont reglés ( et sans erreurs)
fred

[ne_getem]

Ok, je te remercie je vais regarder tout sa et essayer de posé mes équations avec ces programmes, ce qui risque de me prendre pas mal de temps ^^

[ne_getem]

J'ai posé mes équations différentiels, il me reste plus qu'à les résoudre.
Je les ai postés dans la section mathématiques :

http://forums.futura-sciences.com/ma...erentiels.html

[ne_getem]

J'ai réaliser un schéma de mon problème.



Explication du mécanisme :
-Le ressort est initialement comprimé au maximum.
-L'utilisateur relâche le piston qui était préalablement bloqué( mécanisme non représenté)
-Le ressort ce détend, ce qui provoque une compression de l'air.
-Quand la pression devient trop importante (4 à 15 bars) le projectile est éjecté.
-Pendant cette phase l'air subit une compression dû aux pistons qui continue d'avancé mais le volume augmente en même temps car le projectile avance.
-Le bût ici est de déterminer la vitesse du projectile à la sortie du canon en fonction du ressort ainsi que le rayon de chacun des tubes et de leur longueur.

Je cherche quelqu'un qui pourrait m'aider à modéliser cela sur matlab : simulink ( je viens tout juste de l'avoir je débute totalement).

Ou une toute autre méthode faisant l'affaire !
Merci

[Jaunin]

Bonjour, Ne_getem,
Je vous joins quelques liens, qui j'espère pourront vous aider.
Cordialement.
Jaunin__


http://www.airsoftech.com/d1/12_bill...jec/billes.htm

Eviter la page 2, elle n'est pas nécessaire.
http://home1.fvcc.edu/~dhicketh/Math...ngAirModel.pdf

http://www.balistika.cz/eng/airgun.html

[ne_getem]

Merci, Jaunin trés intéressant tes liens surtout le 3eme ou il y a directement un programme qui te calcul ce que je souhaite !!
Par contre je vois pas ce que veut dire :
-Piston Stroke
-Packing Thickness

[ne_getem]

Ah par contre je viens de remarquer que le logiciel du 3e liens est limité , dés que l'on atteint 16J, il ne veut plus calculer! Hors moi je cherche à atteindre des vitesse de 300m/s ce qui dépasse une énergie de 16J :s

[ne_getem]

J'ai du nouveau, grâce au liens de Jaunin (le 2e) j'ai repris le programme matlab pour déterminer la vitesse d'éjection en fonction du ressort, et j'en est trouvé un qui fait l'affaire! Pour ceux que sa intéresse :

Diamètre alèsage : 32mm
Diamètre axe : 16mm
Longueur libre : 305mm
Raideur : 39.24N/mm
Fleche max : 91mm
Force max : 3580N

Avec ce ressort j'atteint une vitesse en sortie de canon (avec un canon de 60cm) de 385m/s

Voila maintenant je vais commencer la conception. Qui risque d'être un peu plus délicate que prévu afin de comprimé le ressort (développant 3500N).

Cordialement,

[triall]

Ca me fait penser exactement au patator, vous connaissez ? Facile à fabriquer avec du tube pvc, de la laque ou autre pulvérisateur inflamable , un système d'étincelle à quartz.
Le projectile lancé c'est des patates!!
Y'a des doux dingues qui étudient aussi le rendement d'un tel engin en rajoutant un piston .
Vu aussi un lance mortier de la guerre 14/18 à air comprimé .
http://roland.grenier1.free.fr/resso...%20marins..jpg j'espère que le lien marche, il ya beaucoup d'espaces..

[mécano41]

Bonjour,

Juste une petite remarque sur le dessin du message #10. Dans ce que j'ai pu voir (pistolet Diana), le joint n'est pas un joint torique mais un joint à lèvre spécial (comme un joint de piston de pompe à vélo mais avec un fond plus épais).

A l'arrière, il faut une entrée d'air très large, sinon le piston est freiné par la force d'aspiration.

Cordialement

[ne_getem]

Merci, mécano41 tes conseils me sont trés utile, je n'avait pas pensé à l'aspiration à l'arrière du piston.

[ne_getem]

Bonjour, j'ai un peu avancé maintenant je cherche à dimensionner le système de réarmement. Ci-joint un schéma du système.

Par une étude statique je cherche à déterminer le graphe le problème est que quand je pose mon PFS je n'arrive pas à déterminer la valeur de F sans utiliser les forces des actions mécaniques des liaisons (que je ne connait pas donc inconnue) j'ai 7 inconnue et seulement 6 equations
Les cercles correspondes à des liaisons pivot et celle de gauche à une glissière ou pivot glissant (identique dans le plan)
Si quelqu'un pourrait m'aider à déterminer la valeur de F, merci beaucoup
Cordialement,

[mécano41]

Bonjour,

J'ai fait une petite application EXCEL adaptée à ton problème.

Il faut d'abord définir la loi d'entrée-sortie du système (rotation du petit levier AO :) entre ses deux limites absolues de X. La position X est celle de la face où s'appuie le ressort dans un repère ayant pour origine le point de rotation du levier de compression. Dans cette phase, on choisit les solution valides.

Ensuite, il faut définir les limites du système étudié puis faire un tableau de variation dans ces limites.

Enfin il faut calculer le moment à appliquer au levier OA autour de O pur obtenir l'effort nécessaire pour comprimer le ressort. Cet effort dépend de X, ainsi que de la précharge et de la raideur prévues


Vérifie bien ; une erreur est vite arrivée...

Cordialement

[ne_getem]

Merci, beaucoup mécano41 tu as fait un sacré boulot !
Apparement, il n'y a pas d'erreur.

[ne_getem]

J'ai un effort maximum de 225N.

Pour un R=51mm ; L=200mm ; yb=30mm ;k=39.24;F0=117N;apha_0=25 ; tetha_deb=120 ; OC(long canon)=600mm

Cependant j'ai du mal à me rendre compte si c'est un effort vraiment difficile à effectuer où sa reste correct.

[ne_getem]

Sinon j'avais penser de mettre en place une barre (ou autre) sous le canon, que l'on puisse le faire glisser sur la longueur du canon afin d'avoir un bras de levier de la longueur du canon + celle de la barre afin d'atteindre environ 1m, grâce à ça l'effort maximum tombe à 130N qui me semble trés raisonnable.

[mécano41]

Bonjour,

Plus de 220 N cela me parait en effet beaucoup ; peut-être faut-il choisir un ressort plus souple...

Si cela peut t'être utile, j'ai retrouvé quelques pièces et les ressorts du pistolet Diana (c'était un système à deux pistons qui se déplacent en sens inverse avec des crémaillères et des pignons :

- il y avait deux ressorts concentriques. Le ressort extérieur fait 12,5 mm ext. 54 sp utiles au pas de 3,7 mm soit une Lr libre de 207. Le ressort intérieur est formé de deux ressorts mis bout à bout sur une même tige et séparés par une goupille ; chacun fait 7,5 mm ext. 44 sp. utiles au pas de 3,1 mm soit une longueur libre de 142 mm par ressort.

- le logement de ces ressorts, formé par les pistons, a une longueur mini de 100 mm et une longueur maxi de 190 mm. Chaque piston devait avoir une course de 45 mm environ.

- les pistons font 25 mm de diamètre. La longueur OA fait 26 mm et la biellette commande l'un des pistons. La longueur OC fait 155 mm

Je te laisse évaluer...

Cordialement

[ne_getem]

Ben, en faites je peut pas trop touché au ressort car il faut que j'atteigne une vitesse de 385m/s qui est le cas avec ce ressort. (Post de la 1er page avec les liens). Je crois que je vais rajouter une barre en dessous, sa sera le plus simple. Où sinon je vais augmenter la longueur du canon mais je pense pas trop car déja 600mm c'est beaucoup, même si c'est mieux au niveau de la vitesse plus il est long et plus le plomb ira vite.

[sitalgo]

B'jour,

Tu peux faire un réarmement avec un système à crémaillère, il faudra 2 (ou plus) mouvements de levier mais avec moins de force pour comprimer le ressort .