Ascenseur pneumatique TIPE

[JulienMou]

Bonjour,

J'ai un projet de TIPE sur l'ascenseur pneumatique. Je suis un peu bloqué au niveau des calculs. Auriez-vous des documents qui pourraient m'aider ? Merci !
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[sh42]

Bonjour,

Par nature le pneumatique, c'est compressible. Donc pour un ascenseur qui est sensé s'arrêter à des niveaux précis, cela va être compliqué.

[polo974]

Et pourtant...

https://ascenseurspneumatiques.fr/te...ur-pneumatique

[Deedee81]

Salut,

Perso je ne vois pas de contrindication. Je suppose qu'il y a un verrouillage à l'arrêt.

Je suis un peu bloqué au niveau des calculs

Pourrais-tu préciser les calculs de quoi (et à partir de quelles données) ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[XK150]

Salut ,

Il semble n'exister qu'un seul fournisseur .

En fait , c'est un ascenseur à vide : il y a un joint d'étanchéité sur le dessus de la cabine , étanche avec la structure extérieure transparente .
On fait le vide au dessus , la cabine monte .
Pour la descente : fuite d'air controlée .
La cabine s'arrête légèrement au dessus des paliers , des butées mécaniques sortent et la cabine repose alors dessus .

Avantage : pas de travaux de gros oeuvre .
Inconvénient : structure transparente qui ne plaît pas à tout le monde et faibles masses déplaçables : modèle à une , 2 ou 3 personnes maxi .

[Gyrocompas]

Bonjour,

les calculs de quoi

Certainement le dimensionnement de chaque sous ensemble pour répondre à un usage particulier.
Dans un premier temps, il nécessite le poids à vide de la cabine, si le traditionnel contre-poids est utilisé, la hauteur à atteindre, si Mémé aime bien les pâtisseries qui le lui rendent bien en s'accrochant à elle etc.
Certainement le dimensionnement de chaque sous ensemble pour répondre à un usage particulier.
Puis la même chose avec l'introduction d'éléments de sécurité,
Il faudrait poser la question à Musk, la demande ressemble à son hyperloop en mode vertical.

[JulienMou]

Et bien j'essaye pour l'instant de faire un PFD sur la cabine de l'ascenseur, pour pouvoir ensuite trouver le débit nécessaire en sachant qu'en moyenne un ascenseur a un vitesse de 7 km/h et que l'accélération ne doit pas dépasser 0.8 m/s^2. Les forces que je prends en compte sont : La force dû a la différence de pression entre le haut et le bas de la cabine, le poids et les frottements entre la cabine et la paroi. Le problème principal est que je n'arrive pas a exprimer la pression au dessus de la cabine qui engendre une force sur la cabine. La pression sous la cabine est la pression atmosphériques puisque l'air ambiant entre par le bas de la cabine pour équilibrer les pressions et donc faire monter ou descendre la cabine .

[antek]

La force est engendrée par la différence de pression entre haut et bas de la cabine.
Connaissant la surface et la force nécessaire, l'expression est force/surface.

[JulienMou]

je ne connais pas la force nécessaire. J'ai donc assimilé l'air dans le haut de l'ascenseur à un gaz parfait. J'utilise PV=nRT, j'isole P et ensuite j'exprime n le nombre de mole comme étant le rapport de la masse d'air sur la masse molaire. Or la masse dépend du temps, je considère alors que l'expression de la masse est : m(t)= m0-Dm*t où m0 est la masse initiale connue et Dm est le débit massique ( c'est ce que je cherche ). Pour ce qui est du dénomitateur, on a le volume qui dépend aussi du temps donc j'écirs que: V(t)= V0- d*s où V0 est le volume d'air initiale connue, s est la section de ma cabine connu et enfin d est la distance parcourue par l'ascenseur a l'insant t. Pour exprimer cette distance parcourue et connaissant l'accélération de la cabine qui est de 0.8 m/s**2, j'integre deux fois l'accélération et je trouve lors que :d= 0.8*(t**2) * (1/2). J'isole alors dans mon PFD le debit massique qui est au numerateur de l'expression de ma pression. Une fois isolé je crée un code python qui me permet de tracer le debit massique d'air en fonction du temps. Mais le graphe obtenu est completement aberrant car à l'instant t=0, le debit trouvé est de -100000 kg/s. Je ne comprends pas d'où vient mon erreur. merci de m'aider

[polo974]

Heuuu ton erreur vient du fait que tu as un énorme sac de noeuds...

Fais beaucoup beaucoup plus simple. Pas de thermo dynamique.

Choisi ton ascenceur (le diamètre), estime le poids de la cabine, ajoute la charge.

Là, tu disposes de la surface et du poids (le poids, c'est la force résultante de la masse et de la gravité). Tu ajoutes une pincée de N pour les frottements.

Tu calcules la dépression nécessaire pour obtenir cette force, et hop, ton bidule se soulève...

[JulienMou]

Je ne cherche pas la force nécessaire mais le débit utile .
Et je fais même plus que le chercher puisque j'essaye de tracer son évolution en fonction du temps. Ce n'est pas de trouver la force nécessaire au déplacement qui est compliqué mais c'est de trouvé le lien entre le débit et cette force.

[antek]

Oui, trouver le débit d'une pompe à vide n'est pas simple

[polo974]

en calculs grosse louche, je trouve qu'il faut moins de 0.1 bar de dépression (cabine de 80 cm bien lourde et gros frottements).
donc, si on prends un cylindre de 80 cm, on a 0.5 m² soit 500 l à pomper par m de déplacement vertical, ensuite, on choisi sa vitesse moyenne, disons 0.5m/s donc il faut débiter environ 250 l/s (en débit à la sortie, mais quasi pareil à l'entrée (10% de plus au pire)).


au passage, ça fait 2500W (efficace), ce qui est un très gros aspirateur (mais j'ai vu gros dans la masse de la cabine et les frottements)..

[JulienMou]

oui je trouve a peu près pareil pour la méthode de résolution mais je ne peux toujours pas tracer l'évolution du débit. voici le code que j'ai écrit:
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

m=50 #masse de la cabine et des occupant en kg
N=4096.62 #force éxercé par la cabine sur le corps de l'ascenseur . calcul:P0*S=2275.9*1.8
g=9.81 #accélération gravitationnelle
rhoa=1.2 #masse volumque de l'air en Kg/M^3
A= 1.77 #section de la cabine (en M^2)
S=0.001*3#section d'aspiration de la turbine :10 cm^2
#h est la hauteur de l'ascenseur moins la hauteur de la cabine
H=18 #hauteur de l'ascenseur en m
# Q=#debit en m^3/s
f=0.91#coefficient de frottement entre la cabine et la gaine de l'ascenseur
M=0.028 #masse molaire de l'aair en Kg/mol
Vcab=3.53 #Volume de la cabine en m^3
P0=10e5 #pression de l'air ambiant
tmax=2.42 #duré de l'accélération sachant que l'accélération doit être inferieur à 0.8 m/s^2 (pour des soucis de confort) et sachant que la vitesse à atteindre est 1.94 m/s
R = 287.05 # constante des gaz parfaits pour l'air en J/(kg.K)
T = 293.15 # température de l'air en K
###
def Tr_Dm_monte(a,h):
V0=(18-(h+2))*A #volume initial au dessus de la cabine où 2 est la hauteur de la cabine et h est l'altitude de la cabine
m0=rhoa*V0#Masse initialle d'air au dessus de la cabine
t=np.linspace(0.1,2.42,1000) #liste des temps
les_Q=[]
for i in range (len(t)):
Q=(1/t[i])*(m*(a+g)+N*f-A*P0)*(M*(V0-A*a*(t[i]**2)/2))*(1/(A*R*T))+m0/t[i]
les_Q.append(Q)
plt.plot(t,les_Q)
plt.xlabel('Temps en s')
plt.ylabel('le débit en kg/s')
plt.grid()
plt.show()

La boucle for c'est pour calculer le debit pour tout t dans l'intervalle de temps correspondant a mon accélératio. Je stokes les valeurs dans la liste les_Q et je trace ensuite
Mais le tracer n'est pas du tout coherent

[polo974]

Du python sans indentation, c'est plus du python...
Il faut aller en mode avancé et utiliser la balise code (bouton avec un dièse).

Également pour la compréhension, donne les infos de base (masse, diamètre, ...).
Mais là, j'ai pas python sur mon phone...

[JulienMou]

Toute les données initiales sont ecrites au debut du code:

m=50 #masse de la cabine et des occupant en kg
N=4096.62 #force éxercé par la cabine sur le corps de l'ascenseur . calcul:P0*S=2275.9*1.8
g=9.81 #accélération gravitationnelle
rhoa=1.2 #masse volumque de l'air en Kg/M^3
A= 1.77 #section de la cabine (en M^2)
S=0.001*3#section d'aspiration de la turbine :10 cm^2
#h est la hauteur de l'ascenseur moins la hauteur de la cabine
H=18 #hauteur de l'ascenseur en m
# Q=#debit en m^3/s
f=0.91#coefficient de frottement entre la cabine et la gaine de l'ascenseur
M=0.028 #masse molaire de l'aair en Kg/mol
Vcab=3.53 #Volume de la cabine en m^3
P0=10e5 #pression de l'air ambiant
tmax=2.42 #duré de l'accélération sachant que l'accélération doit être inferieur à 0.8 m/s^2 (pour des soucis de confort) et sachant que la vitesse à atteindre est 1.94 m/s
R = 287.05 # constante des gaz parfaits pour l'air en J/(kg.K)
T = 293.15 # température de l'air en K
###
def Tr_Dm_monte(a,h):
V0=(18-(h+2))*A #volume initial au dessus de la cabine où 2 est la hauteur de la cabine et h est l'altitude de la cabine
m0=rhoa*V0#Masse initialle d'air au dessus de la cabine
t=np.linspace(0.1,2.42,1000) #liste des temps
les_Q=[]
for i in range (len(t)):
Q=(1/t[i])*(m*(a+g)+N*f-A*P0)*(M*(V0-A*a*(t[i]**2)/2))*(1/(A*R*T))+m0/t[i]
les_Q.append(Q)
plt.plot(t,les_Q)
plt.xlabel('Temps en s')
plt.ylabel('le débit en kg/s')
plt.grid()
plt.show()
Voila le code avec les indentations

[Gyrocompas]

Bonjour,
A mon niveau, le problème s'assimile à celui du maintien en vol d'un aéronef par sa portance.
Elle est définie par l'effet de la dépression sur la surface de l'aile.
La montée s'obtiendra par la correction de la dépression en fonction de la modification du volume supérieur en fonction du déplacement vertical, dans le cas d'une étanchéité de cette partie. Inconnue, l'asservissement nécessaire à l'adaptation du poids présent en cabine.
Le respect d'un palier, nécessitera une adaptation en fonction de sa durée pour ne pas se transformer en gouffre énergétique ainsi qu'un ralentissement.
La descente est simple, activation d'une mise à l'air par une ou plusieurs valves calibrées pour organiser une arrivée acceptable.

Point capital, le maintient des performances du joint d'étanchéité.
Tout défaut à ce niveau dirige vers une pratique spéléologique.

[JulienMou]

Merci pour cette réponse précise. J'ai réussi a obtenir l'évolution du débit en fonction du temps et bien sur des paramètres tels que : le poids, le niveau depuis laquelle la cabine part etc .
J'aimerais faire aussi de l'asservissement mais je ne sais pas trop comment construire le schéma bloc qui est a l'origine d'une étude d'asservissement.
Je sais qu'en entré on mettrait une consigne de position sur la hauteur en échelon et que le comparateur vient soustraire la position final, mais après le comparateur je ne sais pas comment relier les schéma bloc et du moins comment intervienne les correcteurs ou capteurs de présence. J'essaye de prendre exemple sur d'autre système mais cela ne m'aide pas vraiment;
Merci

[Gyrocompas]

Bonjour,

cela ne m'aide pas vraiment

Intéressez-vous par exemple aux systèmes automatiques de transport.
Des contrôles sont organisés seulement à certains points.
Simultanément, une consigne est transmise, distance du prochain contrôle, allure à respecter en le franchissant.
La différence de temps de franchissement de 2 capteurs permet de connaître la vitesse, vérification si les performances de la partie mobile sont dans l'enveloppe.
Les éléments reed sont des contacts qui se déclenchent quand ils rencontrent un champ magnétique (voir les capteurs de vitesse sur roue des vélos avant l'arrivée du gps).
En les disposant dans un montant, puis en dirigeant l'information vers un calculateur, un asservissement de la dépression peut s'organiser, jusqu'à un arrêt à un point donné si nécessaire.

[JulienMou]

Merci, pour ce conseille. Je crois etre sur la bonne voie pour construire mon schema bloc. Connaissez vous le lien entre la vitesse de rotation d'une turbine et le debit engedré ? C'est pour trouver la fonction de transfert entre le debit et la sortie du moteur electrique