Proto E M S

Hier, je vous parlais de mon envie d'étudier fondamentalement un prototype pour l'Eco Marathon Shell. Ayant un peu de temps libre, je vais bâtir un dossier, actuellement virtuel, de la réalisation d'un tel projet.

Vous pourrez ainsi voir mon mode opératoire, comment j'envisage un prototype à partir d'une feuille blanche.

Pour ceux qui ne connaissent pas ce challenge, voici quelques données:

Le but, simple à priori, est de concevoir un véhicule thermique, électrique... capable de réaliser la plus longue distance avec un litre d'essence ou de son équivalence en électricité ou hydrogène ou huile de friture, ou boules de gomme...

Un minimum de trois roues est nécessaire.

Un pilote doit se trouver à bord, visiblement l'assistance au pilotage doit être réduite pour ne pas se trouver avec un véhicule automatique électroniquement géré à distance.

Je ne sais pas à quel point l'aérodynamique du véhicule peut avoir une part active (et vous comprendrez pourquoi je me pose cette question plus loin).Sachant qu'il s'agit d'une épreuve sur circuit et non sur route ouverte, on en déduit ces paramètres:

Le véhicule n'est pas gêné par les aléas de la conduite sur route (respect du code de la route avec les croisements, feux).

Se faisant sur plusieurs tours, il peut être assimilé les particularités du parcours, sens du vent, relief... ayant ainsi les contraintes énergétiques, secteurs « gourmands » zones de récupération...

Si l'on utilise un moteur thermique, l'optimum est obtenu à un régime constant avec une température de fonctionnement optimale. L'exemple le plus parlant est la Chevrolet Volt. Son moteur n'est qu'un groupe électrogène, il ne participe en rien à la transmission, assurée elle que par des moteurs électriques, au couple immédiatement disponible, gage de reprises efficaces et, de plus, limitant les pertes dues à la chaîne de transmission et ses frottements.

Par contre, il faut limiter dès lors un gâchis énergétique lorsque le moteur thermique « tourne à vide ».

Il faut alors embarquer du stockage énergétique sous forme de batteries ou de bombonnes d'air comprimé. Il en résulte du poids en plus.

Une autre solution que l'on connaît est ce que l'on appelle le stop and start. L'alternateur est aussi démarreur. Le circuit permet-il ces phases de coupures du moteur?

Si on est en mode 100% électrique, la gestion du stock d'énergie doit, là aussi, se faire en fonction des caractéristiques du circuit.

En effet, il existe un grand nombre d'accumulateurs d'électricité, du stockage de masse jusqu'à la décharge rapide, c'est à dire, de la batterie utilisée dans les chariots électriques pour les magasins ou entrepots, jusqu'au condensateur que l'on emploie pour déclencher les flashs sur les appareils photos.

Pour vous donner un ordre d'idée, d'un coté on a du « jus » de manière « pépère » sans dynamisme, de l'autre, un « claque » aussi brève que violente.

A mon sens, seul un « mix » de ces systèmes peut être la meilleure solution, pour répondre aux différents besoins, relance et maintien de l'élan du véhicule.

Autre paramètre à prendre en compte, l'aérodynamique. Les meilleurs prototypes privilégient une ligne basse, élancée, totalement fermée.

Seulement, ce profil a ses limites. Par vent latéral, une telle silhouette crée une prise au vent très contraignante. Par vent arrière, on ne tire aucun bénéfice de notre bon vieux Eole! Par vent de face, le capot avant ne semble pas, à mon goût, optimisé et la traînée arrière non plus, certains phénomènes tels qu'étudiés par Coanda ou aussi l'effet Magnus ne semblent pas pris en compte.

J'avais déjà exposé mes études sur le sujet dans d'autres messages plus anciens. Je pense qu'il peut être bon de prendre en compte ce que font certains poissons pour remonter les rivières en dépensant le moins d'énergie en utilisant le flux du cours d'eau via leur bouche, leurs ouïes et le mouvement des écailles.

Donc, un profil aérodynamique combinant ouvertures centrales en face avant, échappement latéraux, circulation d'air sur les jantes des roues et pièces mobiles sur la carrosserie sont à étudier de près, la meilleure simulation étant d'avoir un aquarium avec une circulation d'eau (légèrement huilée) de part et d'autre le tout étudié sous lumière polarisée pour voir tous les effets de turbulence et leur optimisation possible.

Maintenant, quelle structure? Chassis plus carrosserie ou coque auto porteuse? C'est un peu un débat « organique » entre les mammifères tels que nous sommes avec notre squelette et les insectes et leur carapace.

Si, structurellement, la coque autoporteuse semble réunir le meilleur rapport solidité/légèreté, le simple fait d'avoir des ouvertures pour entrer dans le véhicule force à des rigidifications supplémentaires.

Mais, là, au vu des besoins qui sont les notres, je vais choisir le principe du chassis. Pourquoi?

Un, ce véhicule doit avoir des volets aérodynamiques mobile, donc avec des points de fixation solides.

Deux, créant un véhicule inédit de A à Z, nous pouvons avoir à retoucher la forme au fil des résultats obtenus. Le chassis offre plus de souplesse pour modifier fondamentalement l'objet de nos désirs.

Trois, Un chassis n'est pas forcément tubulaire. Certains architectes s'inspirent de la structure des feuilles pour obtenir une forme à la fois solide et légère.

Ce principe peut trouver ses équivalences dans les composites avec le « nid d'abeilles » ou aussi en moulage en utilisant du grillage serré ou grillage à poules.

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