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

[michel dhieux]

bonjour a tous
pour calculair
pour moi , et au vu de plusieurs vidéo , a partir du moment ou le seuil de l'engin est sensiblement a la vitesse du vent , il devient (excusez cette phrase) libre comme l'air ,il n'a qu'une chose a faire c'est d'accélérer. il a tout pour lui , l'inertie emmagasiné , (même si il est léger ) mais l'hélice tourne plein pot , et presque rien hormis quelle fait maintenant un travail ,ne l'empêche de tourner , il y a forcement une accélération !. combien de temps ??
je suis persuadé que le record est juste ,mais quelques secondes .

je n'ai absolument rien contre les calculs , mais ici il y a des inconnues ,que les vidéo ne montrent pas ,
cordialement
-----

[calculair]

Bonjour

Pour ma part je reste septique sur le fonctionnement de ce char. C'est peut être contre intuitif, comme certain phénomènes, donc j'essaie de comprendre si les lois de notre physique confirme le fonctionnement ou demontre une impossibilité.Au passage, si ce char fonctionne, il se peut que l'on trouve quelques conditions pour optenir le fonctionnement voire l'optimiser.

J'avoue que ce machin m'intrigue ..... J'aborbe cela de façon positive,en supposant à priori que ça marche....

[LeLama]

Bonjour

Pour ma part je reste septique sur le fonctionnement de ce char. C'est peut être contre intuitif, comme certain phénomènes, donc j'essaie de comprendre si les lois de notre physique confirme le fonctionnement ou demontre une impossibilité.

Si tu crois qu'un bateau peut avancer contre le vent (ce qu'on voit tous les jours), alors un bateau peut avancer plus vite que le vent. C'est juste un changement de referentiel. Voici le raisonnement.

Imagine un bateau qui avance a 1 ms-1 contre un vent a 2ms-1, eau immobile. Les vitesses du bateau,du vent et de l'eau sont donc (1,-2,0).
Pour un observateur qui bouge a la meme vitesse que le vent, les vitesses sont (3,0,2). Pour cet observateur, le bateau avance plus vite que l'eau dans un vent nul.

Maintenant, on echange le role des 2 fluides (air et eau). Apres cet echange des fluides, les vitesses deviennent (3,2,0). On a un bateau qui avance plus vite que le vent dans une eau immobile.

Il faut noter qu'a cause de l'echange des fluides, au lieu de prendre l'energie dans l'air et de la transmettre dans l'eau, il faut prendre l'energie dans l'eau et la transmettre dans l'air. Pour le vehicule roulant, ou l'eau est remplace' par le sol, il faut prendre l'energie au sol par les roues et la transmettre dans l'air.

[calculair]

Bonjour,

la relativité des vitesses est pour moi un peu limite pour expliquer ces phènomènes...

En reprenant ton raisonnement

"Pour un observateur qui bouge a la meme vitesse que le vent, les vitesses sont (3,0,2). Pour cet observateur, le bateau avance plus vite que l'eau dans un vent nul. "

Cette theorie interesse fortement les skeapers dans les courses à la voile... Ceux qui ne disposent pas ta theorie sont immobilisés au milieu de la mer tandis que celui qui a "tout compris" file vers la victoire à pleine vitesse....!!!!


Tu comprendras que cela est trés limite, ou il me faut encore quelques explications plus convaincantes.

Comme je l'ai dit, je n'exclue pas que cela marche, mais je cherche à comprendre

[LeLama]

Bonjour,

la relativité des vitesses est pour moi un peu limite pour expliquer ces phènomènes...

En reprenant ton raisonnement

"Pour un observateur qui bouge a la meme vitesse que le vent, les vitesses sont (3,0,2). Pour cet observateur, le bateau avance plus vite que l'eau dans un vent nul. "

Cette theorie interesse fortement les skeapers dans les courses à la voile... Ceux qui ne disposent pas ta theorie sont immobilisés au milieu de la mer tandis que celui qui a "tout compris" file vers la victoire à pleine vitesse....!!!!


Tu comprendras que cela est trés limite, ou il me faut encore quelques explications plus convaincantes.

Comme je l'ai dit, je n'exclue pas que cela marche, mais je cherche à comprendre

En mer, la vitesse de l'eau est nulle et le vent nul, donc tu ne peux rien faire. Ce qui compte, c'est la DIFFERENCE de vitesse entre les 2 parties (eau et air).

[calculair]

bonjour,

n'empêche qu'avec tes notations, sauf erreur de ma part quand tu ecrits que les vitesses sont 3,0,2

le bateau avance à 3 noeuds pour prendre des unites de marin
le vent est nul
et le courant est de 2 noeuds dans le sens du bateau

Ce dernier avance plus vite que le courant !!!! bizzare

[LeLama]

bonjour,

n'empêche qu'avec tes notations, sauf erreur de ma part quand tu ecrits que les vitesses sont 3,0,2

le bateau avance à 3 noeuds pour prendre des unites de marin
le vent est nul
et le courant est de 2 noeuds dans le sens du bateau

Ce dernier avance plus vite que le courant !!!! bizzare

Oui, ca c'est tout a fait possible. Tu commences par te laisser porter par le courant sans utiliser le vent (voile baissee). Tu avances grosso -modo a 2 noeuds. Ensuite leves la voile et tu utilises le vent relatif de 2 noeuds pour recuperer de l'energie dans l'air, et tu transmets cette energie dans l'eau via la quille.

Ta question correspond au tout premier exemple du livre "The symmetry of sailing". Dans une course en riviere dans le sens du courant, on va plus vite par vent nul que par vent favorable qui va a la meme vitesse que le courant.

[calculair]

Bonjour

C'est vraiment contre intuitif.

[michel dhieux]

bonjour
attention à ne pas mélanger dans votre recherche de compréhension
AIR et EAU , l'eau est relativement "palpable " pas l'air .
j'ai souvenir d'un grand constructeur de moteur (réacteur) qui après une étude très sérieuse pour le meilleur des moteurs ,sait retrouvé avec un moteur banal.....(je passe les détails).
si par exemple pour faire une analogie de ce char, mais dans l'eau :
une barge très légère avec la MÊME hélice relié par exemple à 2 roues a aube (une de chaque coté) , cela fonctionnerai ?? , je suis certain que non . alors que pour l'air ,oui .
la meilleure solution pour un bateau c'est de sortir de l'eau " voir l'hydroptère "
http://www.youtube.com/watch?v=kcCtJsNreiE
cordialement

[calculair]

Bonjour

L'hydroptère, il fallait avoir l'idée et oser.....

Tout ces systèmes necessitent une assez bonne maitrise des calculs des forces et de la maitrise de la dynamique des fluides air et eau.

Je ne sais si la voile en tissus est une bonne aile. Losqu'on introduit les techniques mises au point en aéronautique, on imagine des ameliorations pouvant encore ameliorer peut être les perforfances d'une dizaine de %

Pour revenir au char a hélice, il serait interessant de determiner le pas et le diametre de l'hélice et le rapport de transmission entre les roues et l'hélice pour optimiser les perormances

[verdifre]

Bonjour,
pour repondre à la question concernant la roue libre
[IMGxxxxxxx
le pas variable
[IMGxxxxxxxxxx
[IMGxxxxxxx
son cable de commande
[IMGxxxxxxxx

et les courbes qui montrent que les durées à haute vitesse sont faibles et pas incompatibles avec un stockage d'energie cinetique dans le rotor
[IMGxxxxxxxx

tout cela tiré de
http://www.fasterthanthewind.org/sea...-paginate=true

fred

Désolé Fred; il y a longtemps que les "IMG" (serveur extérieur) ne sont plus admises sur de forum.
A lire: http://forums.futura-sciences.com/te...s-jointes.html

[Amanuensis]

C'est juste un changement de referentiel.

Il y a un danger, un "piège", dans ce genre de changement de référentiel. Je ne dis pas qu'il est à l'œuvre ici, je dis juste qu'il faut en avoir conscience.

Quand on utilise le référentiel terrestre, la Terre joue un rôle de "puits de quantité de mouvement". Quand on modélise l'accélération d'une voiture sur une route, on ne s'occupe pas de la conservation de la quantité de mouvement, parce la variation de la q.m. de la Terre correspond à une variation de vitesse négligeable.

Maintenant, si on prend comme référentiel celui où la voiture est immobile, le raisonnement "classique" devient manifestement faux : on demande au moteur "d'accélérer le sol", ce qui correspond à lui transmettre une quantité délirante de quantité de mouvement pour une toute petite accélération.

Le référentiel terrestre est donc spécial quand on analyse le mouvement des véhicules. L'analyse dans un autre référentiel est différente, parce qu'alors il faut explicitement prendre en compte les échanges de quantité de mouvement.

Dire qu'on prend de l'énergie à l'air pour le transmettre au sol est par exemple totalement insuffisant (et très trompeur) : si on transmet une énergie E, alors on aura pris à l'air une quantité de mouvement p =sqr(mE), m la masse de l'air impliquée, et donner au "sol" cette quantité de mouvement p, donc une énergie p²/M = Em/M, c'est à dire essentiellement 0, car M est la masse de la Terre. (Le calcul propre demande de prendre en compte l'accélération du véhicule.)

Autre manière de le dire, le référentiel terrestre peut être considéré comme galiléen pour les mouvements de véhicule parce que la masse de la Terre est très grande. Par contre un référentiel dans lequel le véhicule est immobile ne peut pas être galiléen, pour la bonne et simple raison qu'on cherche à étudier l'accélération du véhicule ! Et les calculs y sont différents.

Pour parer ce "danger", le plus simple est de faire l'étude proprement dans le référentiel terrestre, sans évoquer un quelconque argument utilisant un changement de référentiel.

[Amanuensis]

Autre point, sur le même thème.

L'argument "la conservation de l'énergie ne peut pas être évoquée contre la possibilité l'aller plus vite que le vent arrière" est correct, mais insuffisant pour garantir la faisabilité.

Il y a une méthode très simple pour avoir un véhicule qui va plus vite que le vent avec comme seule source d'énergie le vent : suffit de planter une éolienne dans le sol, et transmettre l'électricité au véhicule par deux rails conducteurs, et le véhicule, muni d'un moteur électrique, pourra accélérer dans la direction qu'on voudra, y compris dans le sens du vent.

Cela suffit largement pour montrer que la conservation de l'énergie ne peut pas être une obstruction.

Mais avec une éolienne fixe, on a découplé les échanges d'énergie et les échanges de quantité de mouvement ! L'énergie électrique est transmise au moteur en mouvement sans que cela implique un transfert de quantité de mouvement.

Dans le cas d'un véhicule autonome, on perd ce découplage entre échanges d'énergie et échanges de quantité de mouvement, et cela peut très bien (je n'en sais rien) introduire une obstruction irrémédiable.

[calculair]

Bonjour

Je suis d'accord avec Amanuensis quand il y a couplage comme sur un vehicule, il faut verifier à la fois la conservation de la quantité de mouvement

et l'energie. L'un est proportionnel à la vitesse et l'autre au carré de la vitesse.

Mais je reste prudent si il y a des systemes astucieux de transfert de l'energie entre le capteur et le moteur.

Une eolienne embarquée qui produit de l'energie et un moteur pour faire avancer le vehicule.

[Amanuensis]

Mais je reste prudent si il y a des systemes astucieux de transfert de l'energie entre le capteur et le moteur.

Normal...

Mais pour le moment es-tu convaincu par les "systèmes astucieux" qui ont été "présentés" ?

[calculair]

Bonjour,

Je ne suis sur de rien. Dans le cas du char, l'energie du vent est captée par l'helice. Je ne vois pas d'autre capteur. Cette energie du vent sert à deplacer le char

Au niveau de l'helice il y a conservation de la quantite de mouvement
la variation de la quatite de mouvement de l'air qui traverse l'helice creé la traction du char . Pour cela le principe de l'action /reaction impose une accéleration de la vitesse de l'air au passage de l'helice

Pour ce qui concerne l'energie, comme la vitesse de l'air augmente au travers de l'helice il faut que les roues transmettent de l'energie.

Cette energie ne peut provenir du flux d'air, puisque il faut lui injecter...

J'ai vraiment du mal à voir comment ce char peut rouler de façon a aller plus vite que le vent et comment se fait il que cette helice tourne toujours dans le même sens sur la video

[Amanuensis]

Je ne suis sur de rien. Dans le cas du char, l'energie du vent est captée par l'helice. Je ne vois pas d'autre capteur.

Il y a les roues. En fait, l'énergie cinétique du vent relativement au véhicule ne peut pas propulser le véhicule, car la quantité de mouvement est dans le mauvais sens. Le seul endroit où peut être prise la quantité de mouvement est le sol, et cela passe par les roues.

Cette énergie du vent sert à déplacer le char

L'énergie relative du vent par rapport au sol, plus précisément.

Au niveau de l'helice il y a conservation de la quantite de mouvement
la variation de la quatite de mouvement de l'air qui traverse l'helice creé la traction du char .

Si l'hélice est propulsive, le vent gagne de l'énergie relativement au véhicule, et gagne de la quantité de mouvement vers l'arrière. Le vent soufflant dans le sens du mouvement, le vent est ralenti par rapport au sol, et son énergie par rapport au sol diminue.

Pour ce qui concerne l'energie, comme la vitesse de l'air augmente au travers de l'helice il faut que les roues transmettent de l'energie.

Oui. Et cela ne peut se faire qu'avec transfert de quantité de mouvement entre le sol et le véhicule.

J'ai vraiment du mal à voir comment ce char peut rouler de façon a aller plus vite que le vent et comment se fait il que cette helice tourne toujours dans le même sens sur la video

La question à résoudre d'abord est s'il y a effectivement tous ces transferts d'énergie et de quantité de mouvement dans le bon sens. Ou si c'est juste du stockage temporaire d'énergie mécanique, comme cela a été proposé...

[michel dhieux]

Bonjour,
pour répondre à la question concernant la roue libre
fred

bonjour a tous
et merci fred de ces nouvelles informations ,cela a rien avoir avec un bricolage avec des chaines et poulies ,comme le proto , les équipes qui ont crée et construit ce char sont tenaces ,(et bien sponsorisé ou fortuné ) et c'est temps mieux pour la science .
les roues a cliquet ,sont là pour une sorte de différentiel , et pour le tractage de l'engin , qu'ils disent.
merci encore
cordialement

[verdifre]

Bonjour,
si on en croit leur explication le cliquet sert a ce que la puissance puisse etre transmise des roues vers le rotor
pour moi cela implique que le rotor peut tourner plus vite que sa vitesse de synchronisme avec les roues
Tant que l'on est en phase vitesse inferieure a celle du vent, le rotor marche en eolienne, stocke de l'energie cinetique de rotation et sert un peu de voile (plus il stocke d'energie, plus il est efficace comme voile)
au cours de cette phase, on diminue peu à peu le pas pour accelerer le rotor
quand le rotor est bien lancé et que l'on en a profité pour accelerer un peu quand même grace à l'effet voile du rotor, on augmente progressivement le pas afin de se faire tracter par le rotor qui s'est transformé en hélice (grace à l'augmentation du pas)
L'ordre de grandeur des energies mises en jeu est compatible avec les courbes de vitesse données sur leur site
fred

[michel dhieux]

Bonjour,
si on en croit leur explication le cliquet sert a ce que la puissance puisse etre transmise des roues vers le rotor
pour moi cela implique que le rotor peut tourner plus vite que sa vitesse de synchronisme avec les roues
Tant que l'on est en phase vitesse inferieure a celle du vent, le rotor marche en eolienne, stocke de l'energie cinetique de rotation et sert un peu de voile (plus il stocke d'energie, plus il est efficace comme voile)
au cours de cette phase, on diminue peu à peu le pas pour accelerer le rotor
quand le rotor est bien lancé et que l'on en a profité pour accelerer un peu quand même grace à l'effet voile du rotor, on augmente progressivement le pas afin de se faire tracter par le rotor qui s'est transformé en hélice (grace à l'augmentation du pas)
L'ordre de grandeur des energies mises en jeu est compatible avec les courbes de vitesse données sur leur site
fred

bonsoir
j'ai vu uniquement un système a rochet pour faire un effet différentiel,au cas ou il y aurai un braquage de l'engin ,qui pourrait être dangereux (et de tractage ,voir le petit levier qui met le système en roues libres sur ces cliquets .)
mais je ne pense pas que les roues puissent entrainer l'hélice avec un rapport diffèrent (plus vite ou moins vite ) par contre comme tu parle de puissance on peut imaginer une variation du pas des pales de l'hélice .
et ensuite tu dis

"Tant que l'on est en phase vitesse inférieure a celle du vent, le rotor marche en éolienne, stocke de l'énergie cinétique de rotation et sert un peu de voile ".

marche comme une éolienne ,mais inversé (puisque propulsive ) en regardant les premières image c'est le cas .mais c'est pareil ou presque ,le vent veut faire tourner tout de même cette hélice .
"et sert un peu de voile " exact , les pales pourrai être plane que cela serai mieux dans ce cas .
et en effet au moment choisi (suivant les indicateurs visuels du pilote) d'augmenter la POUSSER de l'hélice (donc le pas ) .
et exact aussi, (a mon sens) la vitesse maximale est atteinte très brièvement

voila comme je l'ai compris
cordialement.

[michel dhieux]

bonsoir
si je peut me permettre :
l'engin est poussé par le vent malgré une hélice qui contre ce vent car elle est propulsive . il y a quand même un effet de voile même si diminué.
le véhicule à la vitesse du vent ,a une énergie potentielle en stock , celle de l'énergie cinétique , celle essentiellement de l'hélice , un peu de la masse de l'engin ,via les roues, et cela suffit pour obtenir ce record en augmentant si besoin le pas de l'hélice pour avoir une poussée en sus , une fois ce record accroché ,il devient difficile de le réédité dans la minute qui suit :
l'énergie potentielle est pratiquement perdu .
voila mon impression.
cordialement

[inviteeb4a9a25]

vu la vidéo, c'est une hélice propulsive (donc qui travaille très mas au démarrage, mais ça suffit malgré tout).

On voit bien grâce à l'ombre que le véhicule ne change pas de cap.

Au départ, donc, l'hélice est un frein par rapport au vent, le vent pousse donc le véhicule, le véhicule avance, l'hélice est entrainée par les roues, et donc souffle de l'air vers l'arrière, et plus le véhicule avance vite, plus l'hélice souffle vers l'arrière....

Je suis d'accord. La théorie de l'inertie de l'hélice est plausible mais, je pense, inexacte dans ce cas. Si on observe bien on remarque que l'hélice est propulsive. J'imagine qu'elle fonctionne comme une voile pour la partie ou la machine vas moins vite que l'air tout en créant une propulsion qui lutte inégalement contre le vent. A partir du moment ou la machine dépasse la vitesse du vent elle propulse la machine de manière "positive" (l'aire rejeté ne fait plus "ralentir" le vent mais le propulse en sens inverse).
Si on change les référentiel et si on ce base sur la machine on constate qu'avec ce principe a aucun moment on a une absence de propulsion.

[invitef7884487]

Bonjour à tous.
Peu d’entre vous ont pratiqué le bateau à voile !
Un bateau ne va pas plus vite que le vent sur toutes les allures ‘’au près’’ et c’est la même chose pour les vents arrières.
Le seul moyen d’aller plus vite que le vent c’est d’être aux allures ‘’portantes’’ la plus grande vitesse étant obtenue au ‘’grand largue’’ (vent à 135° environ de l’axe du bateau). Par vent de travers (avec un bon bateau) le vent apparent est 1,414 fois plus grand que le vent réel.

La seule chose qu’il faut prendre en compte c’est le vent apparent, c’est lui qui pousse le bateau (ou l’hélice dans le cas mentionné). C’est l’ABC de la navigation à voile.
Le vent apparent du mobile, c’est la composante vectorielle du vent réel et du vent vitesse.
Aller chercher le fonctionnement des voiles ou des hélices, pour comprendre ces mécanismes.

[SK69202]

Bonsoir.

Les navires peuvent marcher plus vite que le vent vrai pendant quasiment tous le temps qu'ils le veulent, pourquoi le véhicule ne le fait il pas en dehors des limitations d'espaces ?

@+

[Amanuensis]

Aucun bateau à voile ne va plus vite que le vent en vent arrière et en l'absence de courant.

La question dans cette discussion ne porte que sur le cas vent arrière.

[calculair]

Bonjour

je suis d'acord avec kaliste, surtout quand on regarde attentivement la video

L'helice semble être à pas fixe
elle tourne toujours dans le même sens

je ne dis pas non plus qu'une helice à pas variable permettrait d'exploiter mieux le vent et que l'utilisation de l'energie cinetique de l'helice pendant quelques instant permettrait d'obtenir des pointes de vitesse.

Le char est intrigeant car il a une helice à pas fixe tournant dans le même sens et depassant la vitesse du vent. J'ajoute qu'elle semble tourner dans le sens contraire d"une eolienne quand le char est à vitesse 0

[verdifre]

Bonjour,
je pense qu'avant d'affirmer cela

car il a une helice à pas fixe

il faut regarder sur leur blog

leur blog
il faut quand même defiller quelques pages pour voir l'ensemble de la mécanique et des commandes acessibles du poste de pilotage
aprés, savoir si ils s'en servent ou pas est un autre provlème.
mais l'imperatif de poid affiché par l'utilisation de fibre de carbonne est incompatible avec de la mecanique complexe dans le moyeu du rotor
fred

[calculair]

Bonjour,
je pense qu'avant d'affirmer cela
il faut regarder sur leur blog

leur blog
il faut quand même defiller quelques pages pour voir l'ensemble de la mécanique et des commandes acessibles du poste de pilotage
aprés, savoir si ils s'en servent ou pas est un autre provlème.
mais l'imperatif de poid affiché par l'utilisation de fibre de carbonne est incompatible avec de la mecanique complexe dans le moyeu du rotor
fred

Bonjour

La machine est impressionnante....

Que penses tu de celle-ci

http://www.youtube.com/watch?v=aJpdWHFqHm0


et de celle-ci


http://www.youtube.com/watch?v=5CcgmpBGSCI

[michel dhieux]

L'helice semble être à pas fixe
elle tourne toujours dans le même sens

bonjour
les hélices d'avions avec pas variable comme pour ce char tournent dans le même sens, sur ces avions il y a même la reverse (elle soufflent vers l'avant) et la position dite drapeau .
et ce char a une variation de pas c'est certain . voir le lien de verdifre
( en anglais certes mais on voit une petite du mécanisme de variation du pas )
d'autres part a " Higher torque upgrades " sur le même lien :
le moment de torsion du couple de l'hélice correspond à :
500-700 livre ft et cela correspond à au couple d'un moteur V8 turbo d'une corvette .....
je vais faire une recherche sur mes docs pour l'avoir en Nm .
cordialement

réponse tardive pour moi verdifre a devancé

[michel dhieux]

Bonjour

La machine est impressionnante....

Que penses tu de celle-ci

http://www.youtube.com/watch?v=aJpdWHFqHm0


et de celle-ci


http://www.youtube.com/watch?v=5CcgmpBGSCI

bonjour calculair
nous revoilà parti au début de ce fil ......