char muni d'une hélice 2.8 fois plus vite que le vent

[Tropique]

pour TROPIQUE il faudra modifier ton plan en ajoutant un multiplicateur .....

C'est inclu depuis le début.

Ma simulation électrique montre qu'il n'est pas indispensable de changer quoique ce soit au rapport aux faibles vitesses.
Si on garde par exemple aux vitesses proches de zéro le rapport permettant d'atteindre 2.5x la vitesse du vent, la force utile tombe presque à zéro, mais ne s'annule pas; bien que la force du vent sur l'hélice soit presque totalement contrebalancée par la réaction des roues sur le sol, il reste un petit résidu utile permettant de vaincre les frottements.
Il est bien entendu plus avantageux pour les basses vitesses d'inverser le rapport, et ensuite d'adapter sa valeur, pour conserver une force motrice élevée à toutes les allures. Mais on peut s'en passer.
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[calculair]

Bonjour Calculair.
Je pense que le type de raisonnement de Betz peut être appliqué aux hélices. Mais qu'il faut, dans ce cas, recommencer toute la démonstration depuis le début pour ne pas faire comme les étudiants : "c'est comme avant" et ils se plantent.
Au revoir.

Bonjour LPFR,

Je suis d'accord.

J'ai fait un calcul de l'helice, et effectivement quand elle est receptrice on passe par un optimun quand la vitesse de l'air ralentie des 2/3

Pour ce qu concerne le char à hélice Il faut fournir à l'helice qui tire le char la puissance Pm. La traction developpée par l'helice est d'aprés mon calcul T = 2 Pm /( V1+V2)

Alors il faut extraire la puissance Pm des roues ce qui va freiner le char avec la force Pm/V char


Tant que T > Pm/V char, ce dernier accélère.

Aprés on peut tenir compte ensuite des rendements et pertes de toutes sortes qui degradent la performance.

J'espère que je tiens le bon bout......

Par ailleurs et conceptuellement j'ai du mal a assimiler pourquoi la " géniale" demonstration de Betz ne marche pas bien car elle est basée sur des echanges d'energie et là rien ne perd, ( sauf la chaleur)

Ce char est tout de même un beau joujou de reflexion...

Bien cordialement

[inviteeab58958]

Bonjour robur71

D'aprés mon modèle cela cadrerait mieux si ta vitesse derotation est de 30 t /s au lieu de 3 t/s

Peux tu confirmer merci ?

Bonjour calculair,

L’hélice que j’utilise dans mon exemple , tournant à 30 tr/s, absorberait 974 ch , ce qui me parait beaucoup !

Comme tu le sais, la puissance absorbée croit comme le cube de la vitesse de rotation...

[calculair]

Bonjour

Pour une helice de 3,3m ( 130 Inch) et un pas de de 2,7 m -( 106 inch)

tournant à 11T/s la puissance à l'arrêt et par vent nul serait de 80 Ch et elle developpe une tractiond de 1960 N

[invite4f7a60b6]

bonjour
le limiteur de couple entre hélice et roues est de 680 N .....(à 500 livre ft)

" moment de torsion de la gamme de 500-700 livre ft "

[invite4f7a60b6]

bonjour
le limiteur de couple entre hélice et roues est de 680 N .....(à 500 livre ft)

" moment de torsion de la gamme de 500-700 livre ft "

rectification 680Nm
merci de votre compréhension

[Zozo_MP]

Bonjour Michel

Pas forcément dérailleur, mais pour les tests du proto cela permet à l'arrêt de changer le rapport sans démonter toute la tripaille ; car il y a fort à parier qu'ils n'ont pas trouvés le bon rapport du premier coup.

Cordialement

.

[invitef7884487]

Bonjour à tous
Ah certe non verdifre Mes courbes sont bonnes ! Il s'agit de la traînée du char, tu confonds avec la traînée de l'hélice, qui elle ne m'interesse pas, elle est intégrée dans la propulsion.
La trainée ne peut être nulle qu'a vent relatif nul, c'est à dire quand le mobile se déplace à la vitesse du vent.
L'hélice maintenant son rendement sera nul quand la vitesse du vent relatif sera nul sur l'hélice.
Revois tes vecteurs vitesse sur le char.

[Zozo_MP]

Bonjour

Comme je vois que certains commencent à comprendre, je vous joins deux explications plus simples que le verre de vin à pied, vide qui plus est et qui roule sur le coté.

J'espère que cela n'augmentera pas la confusion mais c'est un excellent exercice de décoinçage de neurones (enfin pour moi au moins ).


Analogie 1

Analogie 2 regarder vers la fin de la vidéo

Cordialement

[invitee0b658bd]

Bonjour,
le pointillé vent relatif nul devrait êyte en concordence avec Vitesse/sol = V_vent
sur un mobile vent arriere, on observe un vent relatif nul quand on va à la vitesse du vent.
c'est dans ces conditions que la trainée aerodynamique est nulle
c'est aussi dans ces conditions que le pas devrait être nul "à une constante prés". Je sais c'est bizarre comme formulation.
donc plus précisément que le pas pour avoir une poussée nulle devrait être nul
fred

[inviteeab58958]

Bonjour

Pour une helice de 3,3m ( 130 Inch) et un pas de de 2,7 m -( 106 inch)

tournant à 11T/s la puissance à l'arrêt et par vent nul serait de 80 Ch et elle developpe une tractiond de 1960 N

Ces chiffres sont vraisemblables .

Pour une hélice de 3.3m homothétique à la mienne ,je trouve pour une vitesse de rotation ( 11 t/s ) :

Puissance absorbée 30 ch
Traction 1852 N

L’écart provient de la non homothétie des hélices comparées
Calage 15° pour la "mienne" , 20° pour la "tienne "

[Zozo_MP]

Bonjour Robur712

Comme tu le sais, la puissance absorbée croit comme le cube de la vitesse de rotation...

Je dis un truc pour voir !

Donc pour que toute la puissance ne soit pas absorber par l"hélice et donc limite la vitesse on peut soit augmenter le diamètre soit mettre deux hélices.

Te parait-il possible grâce à un hélice à pas variable d'avoir la configuration suivante?

Au début la première hélice fait son travail comme on le voit sur la vidéo. La seconde hélice couplée sur le même arbre est en drapeau (pas à zéro) comme dans les avions à turbine ou l'on démarre avec l'hélice avec un pas quasi nul.

Lorsque l'on atteint une certaine vitesse la seconde hélice commence sont travaille par une orientation du pas et on ralenti la vitesse des deux hélices pour ne pas arriver à

la puissance absorbée croit comme le cube de la vitesse de rotation

.
si il faut on double le nombre de roue au sol au moment ou la seconde hélice se met en route pour garder une adhérence au sol correcte et proportionnel à l'effort demandé.

il y a un os dans le raisonnement mais qu'en penses-tu .
Est-ce que cela permettrait par exemple de doubler la charge emportée ou d'améliorer la vitesse de pointe puisque ce ce qui compte c'est le pas de l'hélice et la poussée de celle-ci à une vitesse pas trop élevée.

Merci pour ton avis

Cordialement.


.

[invitee0b658bd]

Bonjour,
On peut aussi remarquer que le record actuel de 2.8 fois la vitesse du vent vent ar et le record anoncé de 1.5 fois la vitesse du vent vent debout correspondent sensiblement aux même performances du char
les trainées aerodyamiques a prendre en compte ne sont pas les mêmes
dans le cas vent arriere la vitesse à prendre en compte pour la trainée est de V(1-K) et dans le cas vent debou V(1+K)
autrement dit pour une même vitesse sol, la trainée aerodynamique sera plus importante vent de face que vent dans le dos (je sais c'est une lapalissade)

maintenant si on considere que le point d'origine des courbes devrait être positionné à l'endroit ou la vitesse sol/char = vitesse air/char (au point K = 1/2) on constate de 2.8 -0.5 peu diférent de 1.5 + 0.5 et que cette difference peut être expliquée par une trainée aerodynamique plus grande dans le cas vent de face.
fred

[invitef7884487]

Et non verdifre c’est le piège quand le vent relatif sur l’hélice est nul (ca signifie que le vent en arrière de l’hélice est egal à la vitesse du vent) à ce moment là l’hélice ne souffle plus d’air puisque l’aspiration en avant de l’hélice est exactement compensé par la vitesse de fuite du vent. Par rapport à l’hélice l’air est immobile en avant, elle n’a plus de vent relatif.
Le Dv de l’hélice est exactement le Dv du vent. Si l’hélice ne souffle rien son rendement est nul.
Mais à cette vitesse là le char n’est pas encore à la vitesse du vent et l’écoulement de l’air par rapport au char est toujours dans le sens de marche. Donc pour le char, il recule par rapport au vent ce qui lui fait une traînée non nulle et comme il avance dans l’autre sens par rapport au sol, la traînée est négative et elle le pousse encore un peu vers l’avant.
Il est juste mon graphique. Les courbes aussi du reste (à une pente près)

[invitee0b658bd]

bonsoir,
ci joint un petit développement des equations pour le cas vent ar avec K >1
fred

[inviteeab58958]

Bonsoir Zozo MP,

Donc pour que toute la puissance ne soit pas absorber par l"hélice et donc limite la vitesse on peut soit augmenter le diamètre soit mettre deux hélices.

Ce qu’il faut , c’est une hélice qui transforme (le mieux possible) en traction la puissance qu’elle absorbe.
Dans le cas particulier du chariot en vent arrière l’hélice fournit une traction supérieure à la projection horizontale de l’effort roues sur sol, parce qu’elle ne voit que la vitesse relative, c’est le secret !

Pour que le coefficient de traction ( qui décroit avec la vitesse ) conserve une valeur acceptable , une variation de pas est à mon humble avis, nécessaire.

Te parait-il possible grâce à un hélice à pas variable d'avoir la configuration suivante?

Au début la première hélice fait son travail comme on le voit sur la vidéo. La seconde hélice couplée sur le même arbre est en drapeau (pas à zéro) comme dans les avions à turbine ou l'on démarre avec l'hélice avec un pas quasi nul.

Lorsque l'on atteint une certaine vitesse la seconde hélice commence sont travaille par une orientation du pas et on ralenti la vitesse des deux hélices pour ne pas arriver à .
si il faut on double le nombre de roue au sol au moment ou la seconde hélice se met en route pour garder une adhérence au sol correcte et proportionnel à l'effort demandé.

il y a un os dans le raisonnement mais qu'en penses-tu .

Tout cela me semble bien compliqué, une seule hélice devrait suffire, le demarrage du système peut se faire en mode éolienne ( avec évidemment changement de pas au moment opportun ).

Les problèmes d'adherence des roues sont peut etre une des limites à l'augmentation de vitesse ....


Cordialement.

PS : il y a une erreur dans mes calculs
CORRECTION :
Traction de l'hélice 148 N
Puissance absorbée par l'hélice 728 W
Puissance à prélever au sol 857 W
Effort tangentiel au niveau du contact roues sur sol 96 N

[Zozo_MP]

Bonjour Robur712

Tout cela me semble bien compliqué, une seule hélice devrait suffire, le demarrage du système peut se faire en mode éolienne ( avec évidemment changement de pas au moment opportun ).

Les problèmes d'adherence des roues sont peut etre une des limites à l'augmentation de vitesse ....

Excuse moi d'être un peu lourd mais j'ai juste besoin de ton savoir.

Justement que ce passerait-il avec deux hélices de même diamètre que celle des vidéos mais qui tourneraient bien plus lentement (mise en position comme un bi-moteur) même si une seule suffit pour le record.

Aurions-nous un meilleur résultat à la vitesse max qui est celle du record actuel.

Cordialement

[invitee0b658bd]

bonsoir,

Justement que ce passerait-il avec deux hélices de même diamètre que celle des vidéos mais qui tourneraient bien plus lentement (mise en position comme un bi-moteur) même si une seule suffit pour le record.

finalement, cela revient a augmenter la surface de l'hélice, donc directement à diminuer su charge alaire donc à augmenter son rendement.
augmenter la surface permet d'augmenter le rendement, toutes choses étant egales par ailleurs.
meilleur rendement ---> meilleure performance
fred

[Zozo_MP]

Bonsoir fred

Super dit donc, t'es génial dans ton genre aussi

Donc si on sait calculer (dans une feuille Excel par exemple ) tu pourrais donc facilement nous dire quelle vitesse max théorique par rapport au vent on peut atteindre, 2.8 ou plus (avec une seule hélice ou deux pour voir )

Et donc quelle est la vitesse max d'un char (kart) par rapport au sol.

Cordialement

[invitee0b658bd]

bonsoir,
avant d'aller plus loin, je prefere soumettre à la critique ce qui est déja fait. Aprés eventuellement il faudra ajouter un parametre de rendement et developper un peu le calcul litéral de l'ensemble.
fred

[invitef7884487]

Verdifre, je suis désolé, mais vous vous entêter tous à ne pas prendre les bonnes équations ou à vous tromper de signe quelque part !
Voilà ce qui se passe réellement autour de l’hélice.
Prenez en compte la réalité au lieu de vous perdre tous dans un labyrinthe mathématique. C’est mieux pour trouver la solution.

[invitef7884487]

J'ai oublié le diagramme !!!

[invitee0b658bd]

Bonjour,
j'ai fait un pdf, tu peux l'annoter pour montrer ou il y a des erreurs. Si je le soumet c'est justement pour cela.
je ne vais pas dans un labyrinthe mathématique, ce ne sont que quelques equations de base dont j'essai de tirer les conséquences.
Aprés, pouvoir disposer d'une expression literale permet de chiffrer facilement les interactions entre les divers parametres.

Certains aspects de ce système étant vraiment contre intuitifs, poser les equations permet de s'affranchir de cette subjectivité.
fred

[Zozo_MP]

Bonsoir Fantome13


C'est gentiment dit !
Est-ce que votre calcul est juste lui !
Comment le démontrer car Fred n'est quand même pas un poussin de la dernière couvée.

Vous pouvez aussi démontrer où il y a d'éventuelles erreurs en citant les passages qui vous paraissent erronés.

Nous allons y arriver si nous communiquons positivement plus vite que le vent.

Cordialement

[invitef7884487]

Mais je l’ai lu ton pdf, elles sont inattaquables tes équations (c’est même bien vu à mon sens)
Mais il y 2 chose qui me gène là dedans : Ton coef K il est défini à priori, si tu l’applique à tes équations tu ne retrouves pas la réalité du char. (il est sorti de Betz je crois. Même si c’est Froude lui aussi sont domaine d’application ne s’applique pas à une hélice qui recule !)
Une autre, mais de moindre importance, que vient faire la-dedans la réaction su sol ? J’ai bien compris pourquoi tu l’as mise, mais je me demande bien à quoi ça sert ?
Il est tout con ce char ! Tu as une hélice qui pousse un mobile et c’est tout !
La vitesse au sol qui a l’air d’étonné tout le monde, n’étonne pas tous ceux qui ont fait de la voile ou mieux, du char à voile (où les pertes sont dérisoires par rapport à la traînée hydraulique d’une coque de bateau).
Dans les analogies de zozo, j’ai vu la roue où le présentateur nous montre un truc ‘’miraculeux’’ où le déplacement linéaire de roues couplées de diamètres différents donne des déplacements linéaires différent !!! Pour lui, une roue de 10cm accouplée à une autre de 10m et soumis à la même vitesse angulaire devrait faire le même trajet sur une feuille de papier !!! Ca me laisse rêveur ce genre ‘’miracle’’ !
Regarde les vitesses angulaires sur le char il n’y a aucune surprise. Alors pourquoi se casser la tête ? Fais tourner l’hélice et t’auras la vitesse du char.
Ca me paraît tellement simple. (Mais les équations sont tout de même à rallonge !)

[calculair]

Bonjoir à tous

Je peux vous transmettre un fichier excel pour calculer votre char

Je mesuis rendu compte qu'il faut ajuster le coefficient de liaison Vitesse Roues / vitesse de rotation de l'helice pour que le char marche et pour pulveriser les records

J'ai fait un calcul avec

une helice de 3,3 m ( 130 Inch)
un pas de 2,5m ou 98 Inch
Nombre de pale 2

Rapport vitesse helice 0,37 T/s pour une vitesse de 1m/s

Vitesse du vent 6,7 m/s ou 24 km/h

Surface offerte à la trainée du char 0,5 m² avec un Cx de 0,1

Vitesse max du char 33m/s par rapport au sol

Cette performance est tres sensible a la trainée du char et au rapport de vitesse helice vitesse char

Le char demarre seul par vent arriere, c'est sa trainée qui favorise ce demarrage.

Je peux vous proposer une simulation pour fantome13 notamment pour ajuster la demultiplication hélice /sol en fonction de son helice et de la trainee de son char

[invitef7884487]

Zozo je ne peux pas trouver d’erreur dans les calculs de Fred, il n’y en a pas. C’est inattaquable sa méthode de calcul. Mais pour moi, elle ne s’applique pas à ce char dans sa généralisation ( Elle est raisonnable et exacte pour les vitesses sol > au vent) mais en deça ??? Ca ne donne pas la réalité des faits connus.
Ce qui est gênant dans cette affaire là c’est que l’hélice se promène et personne n’a jamais fait d’étude sur les éoliennes baladeuses !
Qu’importe, pour moi on met le mouvement de l’hélice dans le vent qui devient un vent apparent pour l’hélice et basta ! Tout le reste c’est ‘’les freins’’.
Personne n’a pu me démontrer que ça ne tenait pas debout. (Et je l’ai dit au 8e ou 10e message !)

[invitee0b658bd]

Bonjour,
le coefficient K est le rapport de vitesse, le rapport entre la vitesse du char et la vitesse du vent. j'ai changé son appellation suite à une excellente remarque qui m'avait été faite concernant la possible confusion avec le signe multiplié.
Ce parametre "K" (n) dans le document de Bauer, me semble (mais je peux me tromper) être le parametre pertinent dans ce problemes . Aprés tout on cherche à savoir à combien de fois (K) le char peut aller plus vite que le vent vent arrière.
Comme de plus c'est un parametre sans dimention, il à tout pour plaire et est valide pour faire des comparaisons simples.

Une autre, mais de moindre importance, que vient faire la-dedans la réaction su sol ? J’ai bien compris pourquoi tu l’as mise, mais je me demande bien à quoi ça sert ?

il y a bien un couple au niveau de la roue, celui ci se traduit forcément par une reaction au sol
c'est l"element essentiel de l'equilibre des forces
si on supprime les acessoires (trainée et coeff de roulement) c'est la reaction qui permet de 'capter" l'energie pour la reinjecter dans le rotor;
negliger cette force, c'est nier que le char puisse recevoir de la puissance de l'exterieur dans le cas ou il va plus vite que le vent.

Les equations energetiques ne sont pas toujours triviales mais sont indispensables pour savoir si le char va accelerer ou ralentir.
Si on veut avoir une idée de la validité de ce record, il faut commencer par voir si des limites theoriques ne s'y opposent pas. si c'est le cas, on peut voir aussi à conbien on est de ces limites theoriques. Aprés on fait rentrer dedans les limites technologiques pour apprecier reelement la performance réalisée.
Après, avoir un modèle mathématique de l'ensemble permet de savoir facilement quels paramètres sont à optimiser (ou mettre le paquet).

Cependant , toutes ces équations restent quand même dans le domaine de la mécanique et ne sont pas encore vraiment tordues.
fred

[invitef7884487]

Oui calculair je suis d’accord, je te passe mon mail en MP

Par contre ton hélice !!! Tu pousses un peu là, divise le pas par 2 pour qu’elle est un peu de rendement à basse vitesse !
Et la surface et le Cx avec un pilote c’est limite réalisable faudra caréner les roues probablement.

[invitef7884487]

Verdife si tu fais K=1 tu trouve F=0 et ça c'est faux. et c'est vraiment faux puisque l'hélice tourne dans un vent apparent nul. Tous les autres termes s'annulent.