Rapport stage ouvrier

Rapport PST GM3X11

Reconception d’une hydrolienne

Gabriel LANASPEZE & Benjamin RISSON

1.        Introduction        2

2.        Solution technique        2

2.1.        Paramétrisation du problème        2

2.2.        Explication de la démarche        3

2.3.        Choix du matériau        4

3.        Limites du modèle        5

4.        Références bibliographiques        5

1. Introduction

Dans le cadre de ce projet, nous étudions un système utilisé pour approvisionner en électricité des villages isolés. Il s’agit d’une barge sous laquelle est fixé une hydrolienne. « Une hydrolienne est une turbine hydraulique qui utilise l'énergie cinétique des courants marins ou fluviaux, comme une éolienne utilise l'énergie cinétique du vent » [1]. En phase de fonctionnement, l’hydrolienne est en position verticale sous la barge. Elle doit pouvoir être relevée au-dessus de la barge en position horizontale pour une éventuelle maintenance. Notre projet consiste à concevoir un système mécanique pour passer d’une position à l’autre. La conception doit être bon marché et simple.

Le cahier des charges impose les contraintes géométriques suivantes :

• L’hélice a une envergure de quatre mètres ;
• En phase de fonctionnement, la distance entre l’extrémité d’une hélice et la barge doit être à tout moment d’au moins un mètre.

1. Solution technique

Nous nous inspirons d’une représentation 3D d’un système mécanique utilisé pour lever une porte de garage [2].  L’hydrolienne est guidée dans deux rails et remontée sur la barge grâce à un système câble/treuil.

1. Paramétrisation du problème

Nous choisissons une paramétrisation plane du systèmecar il est symétrique par rapport au plan  (figure 1).[pic 1]

[pic 2]

Figure 1 : paramétrisation du système

L’hydrolienne est modélisée par le solide 1 (rouge). Elle est en liaison linéaire annulaire en A et C avec le bâti (bleu). Le bâti est constitué de tubes de section rectangulaire avec une face partiellement coupée que nous appelons rails de guidage. L’hydrolienne est guidée dans les rails du bâti par l’intermédiaire de quatre galets : deux en A et deux autres en C (figure 2). Ces quatre galets sont solidaires de l’hydrolienne.

[pic 3]

Figure 2 :rail de guidage du bâtiet galet

Il est possible d’attacher un câble de traction sur l’hydrolienne en A et C.Le câble suit le trajet AOC lorsqu’il est attaché en C.Quelque soit son point d’attache, il est relié à la manivelle suivant l’axe .[pic 4]

Les forces  modélisent le contact entre les galets de l’hydrolienne et les rails de guidage du bâti. Les forces  modélisent les tensions des câbles.[pic 5][pic 6]

Nous posons les paramètressuivants :

• [pic 7]
• ;[pic 8]
• ;[pic 9]
• .[pic 10]

Remarque : Pour la détermination des forces, le poids de l’hydrolienne ne s’applique pas en son centre () car il est obtenu par un barycentre entre le poids du mât et celui des pâles en D.[pic 11]

1. Explication de la démarche

Il est impossible de remonter l’hydrolienne en une seule phase qu’avec une des deux tensions . Par exemple, si nous choisissons de tirer uniquement avec la tension , nous ne pouvons pas amorcer la remontée de l’hydrolienne en  car le bras de levier de cette force, qui a pour expression  , tend vers 0. Un raisonnement similaire montre qu’il est impossible de remonter l’hydrolienne uniquement avec la tension  car nous ne pouvons pas finir la remontée en  . Nous choisissons donc de remonterl’hydrolienne en deux phases :[pic 12][pic 13][pic 14][pic 15][pic 16][pic 17]

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