Archimède... or not??

[kingbumpy]

Bonjour à tous.

Alors, je vous expose mon problème, en espérant y trouver une solution simplissime.
Je dois faire l'études d'un systeme de coupure de vanne d'eau pour des chantiers de forage.
Le système, simple en soi : une bouée (type bouée nautique en macrolon), et fixé de manière coulissante sur une tige métallique inox, avec a son bout, un ensemble de type boisseau (style robinetterie).
Le tout est maintenue dans sa position par un ressort précontraint.
ma question est : comment calculer l'effort nécessaire à une valeur x d'immersion de la bouée. (connaissant, sa matière, donc sa densitée, et son volume, accessoirement, le poid est connu).
tout cela afin de définir ma valeur de contrainte du ressort, et les effort nécessaire au déplacement du boisseau.
Cette ensemble est dérivé d'un systeme de type "chasse d'eau".
ci joint un schéma que j'espère explicite.
Merci de votre aide.



Kingbumpy.
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[invite93279690]

Bonjour à tous.

Alors, je vous expose mon problème, en espérant y trouver une solution simplissime.
Je dois faire l'études d'un systeme de coupure de vanne d'eau pour des chantiers de forage.
Le système, simple en soi : une bouée (type bouée nautique en macrolon), et fixé de manière coulissante sur une tige métallique inox, avec a son bout, un ensemble de type boisseau (style robinetterie).
Le tout est maintenue dans sa position par un ressort précontraint.
ma question est : comment calculer l'effort nécessaire à une valeur x d'immersion de la bouée. (connaissant, sa matière, donc sa densitée, et son volume, accessoirement, le poid est connu).
tout cela afin de définir ma valeur de contrainte du ressort, et les effort nécessaire au déplacement du boisseau.
Cette ensemble est dérivé d'un systeme de type "chasse d'eau".
ci joint un schéma que j'espère explicite.
Merci de votre aide.



Kingbumpy.

Salut,

C'est quoi la question ?
Si c'est de savoir si un système immergé dans un fluide à l'équilibre hydrostatique subit une force d'Archimède alors oui .

[Eurole]

Bonjour à tous.
Alors, je vous expose mon problème, en espérant y trouver une solution simplissime.
Je dois faire l'études d'un systeme de coupure de vanne d'eau pour des chantiers de forage.
Le système, simple en soi : une bouée (type bouée nautique en macrolon), et fixé de manière coulissante sur une tige métallique inox, avec a son bout, un ensemble de type boisseau (style robinetterie).
Le tout est maintenue dans sa position par un ressort précontraint.
ma question est : comment calculer l'effort nécessaire à une valeur x d'immersion de la bouée. (connaissant, sa matière, donc sa densitée, et son volume, accessoirement, le poid est connu).
tout cela afin de définir ma valeur de contrainte du ressort, et les effort nécessaire au déplacement du boisseau.
Cette ensemble est dérivé d'un systeme de type "chasse d'eau".
ci joint un schéma que j'espère explicite.
Merci de votre aide.
Kingbumpy.

Bonjour.
Si je comprends le problème, la vanne doit être fermée quand le cylindre foré déborde.
Ce débordement est capté par une bouée qui agit sur un robinet à boisseau.

La bouée va actionner le robinet
• En montant, pour le fermer, par la poussée d’Archimède
• En descendant, pour l’ouvrir. Par gravitation, par le poids de la bouée ?

La descente me paraît plus compliquée que la montée.

[kingbumpy]

Merci pour vos idées.
Alors pour ce qui est de la descente, c'est au contraire bien plus facile. La bouée pouvant faire un poids de 3kgs, la cuve en se vidant entrainera par gravité la bouée.
En fait, ma question concerne plutôt l'effort en montant.
Pour simplifier le problème : si par exemple je plaçais la bouée dans une cuve fermée sur le dessus par un couvercle, et que je remplissais cette dernière d'eau jusqu'en haut, quelle force la bouée appliquerait elle sur le couvercle. (exemple qui permet de vraiment schématiser le problème). car comme je le disais, en connaissant la valeur de cette force, je pourrais alors déterminer les caractéristiques de mon ressort.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Gilgamesh]

quelle force la bouée appliquerait elle sur le couvercle. (exemple qui permet de vraiment schématiser le problème). car comme je le disais, en connaissant la valeur de cette force, je pourrais alors déterminer les caractéristiques de mon ressort.

La force F dirigée vers le haut- serait égale à :

F= P_a - P_b

Pb le poids de la bouée

Pb= mg

avec :
m la masse de la bouée
g = 9,81 m/s² l'accélération de la pesanteur

Pa la poussée d'Archimède, cad le poids du volume d'eau déplacé :

Pa = V.rho.g

avec :
V le volume de la bouée
rho la masse volumique de l'eau 1000 kg/m3

F, Pa et Pb en Newton.

a+

[Eurole]

Merci pour vos idées.
Alors pour ce qui est de la descente, c'est au contraire bien plus facile. La bouée pouvant faire un poids de 3kgs, la cuve en se vidant entrainera par gravité la bouée…

la cuve en se vidant entrainera par gravité la bouée …
qui ouvrira le robinet
qui remplira la cuve
qui fermera le robinet
Et ensuite ?
Si le but est que le forage soit plein d’eau en permanence, c’est bon.

Pourquoi un ressort ?

[kingbumpy]

Rectification, je ne devais pas être bien réveillé...
Donc, pour situer l'ensemble : en forage, les foreur puisent l'eau dans une citerne, qu'ils alimentent en eau par le réseau de la ville (réseau à pression de 3 bars.)
Malheureusement, le point de forage n'est pas toujours situé près de la vanne, ce qui obligent donc les foreurs a multiplier les allers-retours vanne/citerne, ou pire, laissent totalement déborder et transforme le chantier en une véritable bauge.
Ce système permet donc de palier a ce soucis, en laissant la vanne toujours ouverte. le foreur ne gère plus l'alimentation de la citerne.
donc en fait, le ressort est la pour contrecarrer l'effort du a la pression d'arrivée d'eau sur le piston (boisseau), auquel cas, le circuit serait toujours ouvert, ou tout du moins en fuite.
Donc il est vrai que ce n'était pas pour définir mon ressort, mais plutôt pour définir la pression qui serait exercé par la bouée sur le piston lors de la remontée (boisseau) afin de le maintenir bien plaqué, et ainsi verrouillé convenablement le circuit.
Merci Gilgamesh pour ta réponse, c'est exactement ce dont j'avais besoin.
Merci à toi également Eurole.

[FC05]

La bouée immergée n'est pas soumise à la poussée d'Archimède car le fond est à l'air libre.

Il faut calculer la résultante des forces de pression "à la main" en fonction de la forme.
Le plus simple est de prendre une forme cylindrique, comme dans les chasses d'eau, la force est nulle au départ et dirigée vers le bas dès que le cylindre est "immergé".

Edit : je ne suis pas certain d'avoir compris le système finalement ...

[Gilgamesh]

La bouée immergée n'est pas soumise à la poussée d'Archimède car le fond est à l'air libre.

Je ne comprend pas ce que tu veux dire par là

a+

[kingbumpy]

Je ne comprend pas ce que tu veux dire par là

a+

Je dois avouer que moi non plus....

[kingbumpy]

à mois que FC05 ai interprété mon schéma... effectivement, la partie inférieure de la cuve est fermée, et non ouverte comme peut le montrer le dessin. C'est en fait un baril, tout ce qu'il y a de plus classique. En voulant apposer du texte, cela a effacé une partie du fond sur le dessin...

[Eurole]

à mois que FC05 ai interprété mon schéma... effectivement, la partie inférieure de la cuve est fermée, et non ouverte comme peut le montrer le dessin. C'est en fait un baril, tout ce qu'il y a de plus classique. En voulant apposer du texte, cela a effacé une partie du fond sur le dessin...

Bonjour à tous.
Avec une cuve ouverte dans sa partie inférieure, la poussée d'Archimède est pratiquement la même, si on néglige la compression de l'air intérieur.

Il faudrait parler du robinet.
- A boisseau, c'est tout ou rien, un ressort ne semble pas utile.
En général la course d'ouverture-fermeture est de 180°, mais il existe des quart-de-tour qui semblent mieux adaptés au but recherché.
- L’idée du ressort rappelle un autre système utilisé dans des abreuvoirs d’animaux. L’écoulement d’eau est en principe continu à faible débit. Quand la cuve se remplit un flotteur au bout d’un levier vient fermer la sortie d’eau par la pression d’une pastille en caoutchouc.