PPE Terminale - Moteur sur un dériveur

[inviteea2cea53]

Bonjour,

Notre projet consiste en la création d'un moteur pour des voiliers de types dériveur, nous prenons comme modèle un 420.


Après avoir calculer la force necessaire au dériveur pour avancer ( 20 Newton), nous devons calculer le diamètre, pas, et autres caractéristique de l'hélice qui serait notre moyen de propulsion.
Cette même hélice, quand le moteur ne sera pas en fonctionnement, récupérera l'energie mécanique pour la transformer en énergie électrique qui sera stockée dans une batterie. La batterie alimentera le moteur, qui alimentera l'hélice pour faire avancer le dériveur ect ...

Seulement on ne trouve pas comment calculer le diamètre, pas, ect de l'helice

Y a t il une equation type ou est-ce purement expérimental ?

Merci de nous éclairer
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[inviteede7e2b6]

le problo est que l'hélice en mode "génératrice" va sérieusement plomber les perfs du dériveur.

ne comptez pas sur une formule magique , y'a quelques développements en surfant un peu sur la toile,

http://jean.dahec.free.fr/25oct/calcul-helice.html
https://www.techboat.com/Composants/calculsP.asp

mais ça ne traite pas du mode génératrice... l'expérimentation restera indispensable

AJOUT : un dériveur navigant avec du vent ... je me pose la question si
une héolienne ne serait pas plus judicieuse.... simple idée jetée comme ça

[harmoniciste]

La batterie alimentera le moteur, qui alimentera l'hélice pour faire avancer le dériveur ect ...

Les équations font apparaitre des pertes inévitables par frottement, effet Joules, etc. qui font que le mouvement perpétuel que vous sous-entendez n'est pas réalisable. Pour produire les 20 Newtons de poussée, pourquoi ne pas conserver la pagaie habituelle?

[inviteede7e2b6]

j'avais pas envisagé le "mouvement perpétuel".... j'espére qu'il n'en est pas question


le mauvais rendement d'une hélice : 0,5 n'est pas à oublier

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitef29758b5]

Salut
_Une hélice propulsive est une mauvais hélice génératrice et réciproquement .
_ Avec une force 20 newtons , ça ne doit pas avancer vite .

PS :
Je ne vois pas la dedans le coté mouvement perpétuel

[harmoniciste]

Je ne vois pas là dedans le coté mouvement perpétuel

Bonjour Dynamix
La phrase de Tssi1 que j'ai citée m'a semblé le suggérer.

[inviteea2cea53]

Salut

Alors, l'idée est de faire avancer le dériveur avec un moteur en l'absence de vent, c'est l'idée de notre projet, donc pas de pagaie ^^

Pour l'éolienne, bah ca prend de la place sur un deriveur, plus qu'une hydrolienne avec moteur, donc voila pourquoi nous avons fais ce choix

Ensuite, c'est avec les profs que nous avons établi 20 Newtons, meme si c'est peu, ca permets au dériveur d'avancer (un dériveur ne peut pas aller a plus de 300m de la cote)

Pour ce qui est du mouvement perpétuel ... en fait nous voudrions que cette hélice soit a la fois génératrice pour alimenter la batterie lorsque le dériveur se déplace avec le vent, mais qu'elle puisse être propulsive en l’absence de vent, ceci etant un cas particulier, on se demande également s'il vaut mieux privilégié la récupération d'energie ou la propulsion

Merci pour les liens je regarde ca

[invite1cb4eccb]

Après avoir calculer la force necessaire au dériveur pour avancer ( 20 Newton), nous devons calculer le diamètre, pas, et autres caractéristique de l'hélice qui serait notre moyen de propulsion.

Isaac Newton nous apprends, avec sa deuxième loi(principe fondamental de la dynamique ou loi de la quantité de mouvement) que :
"La somme des forces extérieures appliquées a un système sont égales à sa masse multipliée par son accélération"
Grosso modo :
E (fext)= m*a
faisons un bilan des forces appliquées a votre système :
On neglige la force du vent (c'est pour ce cas la que vous consevez votre système non?)
On neglige le poids et la poussée d'archimede (elles se compensent sinon le bateau coule)
On prend en compte la force de propulsion du bateau (inconnue on l'appelle L (au hasard))
On ne NEGLIGE PAS LES FROTTEMENTS (F=H*v)
Et la force du courrant ( constante Y)
on a donc m*a= L - H*v- Y
L=ma+H*v +Y
seulement, équation différentielle = pas au programme de term
on prend donc en vitesse voulue atteinte (l'accélération décroît avec le temps)
a=0
L=H*v (opti)+Y
la on determine L pour différents courants (pas de 20N empiriques)
ensuite on determine le rendement de lhelice, le moteur et tout.
De plus, si vous utilisez le moteur en génératrice (mode charge) votre bateau va être freiné de manière conséquente
le pas? Quel pas? Celui pour monter l'hélice?
On sen fout Nan? Ca n'influe pas le bilan énergétique. Choisissez bien votre hélice
bien, bonne chance

[invitef29758b5]

C' est nawack ce calcul !
La force du courant ? zéro . Le bateau se déplace dans le courant .
Les frottements ? zéro! frottement de quoi sur quoi ?
L' accélération : zéro .
La phase accélération n' a aucun intérêt .
Le bateau avance à vitesse constante par rapport à l' eau .
Le pas de l' hélice : très important .

[invite51d17075]

tu peux te renseigner auprès de cette sté :
http://www.torqeedo.com/images/pdf/T...sprofil_FR.pdf

[invite1cb4eccb]

C' est nawack ce calcul !
La force du courant ? zéro . Le bateau se déplace dans le courant .

tout dépend du référentiel dans lequel tu te place et pour appliquer la seconde loi de Newton il en faut un galiléen (ici la terre sur une courte durée)
Essaie de mettre ton bateau dans un coin ou il y a du courrant, pas de vent et pas de moteur, puisque tu crois que le courrant n'influe pas et tu auras un bateau ..... échoué si tu as de la chance

les frottements ? zéro! frottement de quoi sur quoi?

Alors la je ne peux laisser passer cet outrage à la physique:
Ton bateau a deux frottements de base : celui de l'air sur le bateau (qu'on neglige par rapport à l'autre) et celui de l'eau sur le bateau
sinon il n'y aurait pas de recherche sur le profilage

l'accélération : zéro

Si tu avais bien tout lu tu n'aurais pas dit ça :

on prend donc en vitesse voulue atteinte (l'accélération décroît avec le temps)
a=0

bon pour ce que tu appelle le pas de l'hélice j'avais pris ça dans la forme (rendement)

allez je t'accorde le bénéfice du doute :
en prenant ton modèle je refais mon calcul
soit L la force a déterminer
m*a= L-0-0
On veut un solide en MRU (mouvement rectiligne uniforme)
Donc : m*a=0
Donc L=0
Logique... sauf qu'une pichenette et ton bateau fait le tour du monde
Bon allez c'est pas grave. Dorénavant tu saura qu'il ne fautjamais JAMAIS négliger les frottements
m*a =

[invite51d17075]

il me semble qu'une valeur fondamentale qui n'a pas été évoquée est cette du "déplacement". ( poids du volume d'eau immergé ) et qui a une influence fondamentale sur la poussée nécessaire.
pour un 420, il doit être de l'ordre de 80 kg environ.

[invite51d17075]

pour comprendre les helices, il y a ça:
https://www.techboat.com/Composants/calculsP.asp

et par rapport à mon mess précedent, ne pas oublier la surface "frontale" ( donc le profil )
mais il est connu pour un 420.

enfin le plus dur dans cette histoire est le système de récupération d'énergie , et de voir le "rendement" du cycle.
qui à mon avis est très mauvais, sinon, tous les bateaux en auraient.
si on perd plus d'énergie en chargeant la batterie qu'en en phase de propulsion, ou est l'interêt.
en revanche, pour les moteurs électriques , certains les rechargent avec de petits panneaux solaires.

[invite1cb4eccb]

il me semble qu'une valeur fondamentale qui n'a pas été évoquée est cette du "déplacement". ( poids du volume d'eau immergé ) et qui a une influence fondamentale sur la poussée nécessaire.
pour un 420, il doit être de l'ordre de 80 kg environ.

Il me semble (supposition) que ça fait partie des frottements.
ce sera plus de la forme frottements=(1/2) m*v^2
Après la je suis pas sur--'

[invite1cb4eccb]

C'est sur que en rajoutant une hélice on rajoute une force opposée au mouvement. Après ça dépend de la région ou tu veux utiliser ton bateau (fréquence du vent ou du non vent)
A voir a voir.
Je ne suis pas trop d'accord avec le solaire, mais c'est pour raisons personnelles. Par contre ça peut marcher (panneaux solaires)
C'est une bonne solution. Je plussoie

[invitef29758b5]

La force nécssaire pour avancer est calculé , c' est 20 N . Établi avec le prof , donc il n' y a pas à y revenir .
Pas besoin de chercher le frottement , la jauge du bateau ou la force du courant .
La seule donnée manquante est la vitesse du bateau dans le référentiel eau avec cette force propulsive .
Une mesure expérimentale est le seul moyen fiable de déterminer cette vitesse .

[invite51d17075]

je ne suis pas d'accord.
avec une force donné et un profil global de bateau , on peut tout à fait en calculer la vitesse atteinte.
il y a quand même qcq temps qu'on sait faire ce genre de calcul.

[invitef29758b5]

La question n' est pas de savoir si "on" peut , mais si Tssi1 peut .
Je ne pense pas que ce soit le cas .

[invite1cb4eccb]

20N oui, mais dans quelles conditions.
Pourquoi ce chiffre?
Un examinateur de ppe va te poser ces questions. Si ton étude est complète, tu auras vraisemblablement une bonne note.
Sinon ton projet ne sera pas convaincant.
Voilà pourquoi il te faut un bilan des forces en fonction des conditions initiales (courrant et tout) pour dimensionner ton moteu, hélice etc...

[invite1cb4eccb]

La force nécssaire pour avancer est calculé , c' est 20 N . Établi avec le prof , donc il n' y a pas à y revenir .
Pas besoin de chercher le frottement , la jauge du bateau ou la force du courant .
La seule donnée manquante est la vitesse du bateau dans le référentiel eau avec cette force propulsive .
Une mesure expérimentale est le seul moyen fiable de déterminer cette vitesse .

de tout façon pour calculer la vitesse, il te faut un bilan des forces extérieures.
MOUHAHAHAHAHA tu n'échappera pas aux frottements, profilage. ..
Le ppe c'est pas un truc de flemmard
conseil : fixe la vitesse a laquelle tu veux aller ca te simplifiera la vie.
20N dans quelle direction? (Au passage)
Bonne soirée

[invite51d17075]

sur qu'on ne peux pas passer à coté d'équation de bases simples.
avant d'envisager un retour d'électricite.
tu peux déjà chercher à calculer la vitesse atteinte par un 420 sur un lac calme sans vent compte tenu de la puissance de ton petit moteur et des résistances de trainée lié au bateau lui même, en estimant certains paramètres. ( pas a même si tu mets mimi maty dessus ou teddy Riner )
quand au profil d'attaque, il est connu.
commence déjà par là.