PROPULSEUR SUBAQUATIQUE

Université Sidi Mohamed Ben AbdellahFaculté des Sciences et Technique Fès

Département Génie Mécanique

RÉALISÉ PAR :

Rachid KDIDAR

Mohammed TAYOUB

ENCADRÉ PAR :

Pr. Ahmed EL Khalfi

SOMMAIRE

Introduction Etat de l’art Principe cinématique  Analyse fonctionnelle Diagramme SADT Plans techniques, Matériaux, Décomposition de la Solution et

Assemblage Présentation 3D de la solution Graphe du mécanisme Schéma cinématique Étude cinématique Étude STATIQUE Calcul des éléments finis avec cosmos Conclusion

INTRODUCTION

A l’origine de ce projet, l’idée était de travailler sur un système de propulsion inspiré de la dynamique du déplacement des poissons.

ETAT DE L’ART

la plupart des véhicules subaquatiques et mini robots sous-marins utilisent une technologie de propulsion classique à base d’hélice :

PRINCIPE CINÉMATIQUE :

Utilisation d’un {motoréducteur + mécanisme de rotation alternative} (mécanisme essuie-glace). 

ANALYSE FONCTIONNELLE

· Fonction principale / fonctions contraintes

Diagramme SADT

· DÉCOMPOSITION DU SYSTÈME :

PLANS TECHNIQUES, MATÉRIAUX, DÉCOMPOSITION DE LA SOLUTION ET ASSEMBLAGE

· Nomenclature :

PRÉSENTATION 3D DE LA SOLUTION

On obtient alors un système général de cette allure (Carter caché). Vous remarquerez par ailleurs la texture « Poisson Clown » donnée à au Carter, afin que le système se fonde encore plus dans son milieu environnant, et pour que nous soyons au plus prêt de la résolution de la problématique.

GRAPHE DU MÉCANISME

P : PivotPG: Pivot Glissant

0

1 2 3

4

P

PG

P

P P

P

0 : Carter2 : Engrenage1 : Roue dentée 3 : Bille 4 : Tige de plame

SCHÉMA CINÉMATIQUE

   

 

 

 

  

 

0 : Carter2 : Engrenage1 : Roue dentée 3 : Bille 4 : Tige de plame

1

2

34

0

ÉTUDE CINÉMATIQUE

�⃗�𝐴=−𝑎𝑍 +(𝑅𝑒+𝑅𝑣 )𝑌

�⃗�𝐶=−𝑐 (sin (𝜃+𝛼 ) �⃗� −cos (𝜃+𝛼)𝑌 )

�⃗�𝐵=−𝑏(sin𝜃 �⃗� −cos𝜃𝑌 )  

𝑌

− �⃗�

�⃗�

𝑈

𝑉

𝜃 𝛼B

O

�⃗�

 

�⃗�

C

B

O

ÉTUDE CINÉMATIQUE

Torseur cinématique associé a chaque liaison

Liaison L4/0 : liaison pivot d’axe Z 

Liaison L0/2 : liaison pivot d’axe Z

 

ÉTUDE CINÉMATIQUE

Liaison L3/4 : liaison pivot-glissant d’axe  

Liaison L2/3 : liaison pivot d’axe Z 

ÉTUDE CINÉMATIQUE

Ecrivons tous les torseurs au même point O

Liaison L0/2 : pivot d’axe X

ÉTUDE CINÉMATIQUE

Liaison L2/3 : liaison pivot d’axe Z 

Liaison L4/0 : liaison pivot d’axe Z

¿¿¿

ÉTUDE CINÉMATIQUE

Liaison L3/4 : liaison pivot-glissant d’axe  

τ 𝑐 (3 /4 )=¿¿

ÉTUDE CINÉMATIQUE

La relation de bouclage cinématique permet d’écrire que :

 

¿

ÉTUDE CINÉMATIQUE

En résumé on a un système de Nc=4 équations avec Ic=5 inconnues, la mobilité du système est donc : m=Ic-Nc=5-4=1

ÉTUDE STATIQUE

Liaison L0/2 : liaison pivot d’axe Z

 

Liaison L3/4 : liaison pivot-glissant d’axe  

Liaison L2/3 : liaison pivot d’axe Z 

Liaison L4/0 : liaison pivot d’axe Z 

ÉTUDE STATIQUE

On écrit l'équilibre pour chacune des pièces :

Equilibre de la pièce 1 au point B

Liaison L2/3 : liaison pivot d’axe Z

Liaison L0/2 : liaison pivot d’axe Z

ÉTUDE STATIQUE

Liaison L0/2 : liaison pivot d’axe Z 

{𝑋 02+𝑋 23=0𝑌 02+𝑌 23=0Z02+Z23=0

𝐿02+𝐿23−𝑏𝑍23 cos𝜃=0𝑀 02+𝑀23−𝑏𝑍 23sin 𝜃=0

𝑏 (𝑋 23 cos𝜃+𝑌 23 sin𝜃 )+𝐶=0

ÉTUDE STATIQUE

Equilibre de la pièce 2 au point C

τ 𝑆 (2 /3 )=(𝑋 23 𝐿23−𝑍23𝑐cos (𝜃+𝛼)𝑌 23 𝑀 23−𝑍23𝑐 sin (𝜃+𝛼 )Z23 𝑋 23𝑐cos (𝜃+𝛼)+𝑌 23𝑐 sin (𝜃+𝛼 ))𝐶

τ 𝑆 (3 /4 )=(𝑋 34 𝐿34

𝑌 34 𝑀 34

0 0 )(𝑅1 ,𝑐 , 𝑋1 ,𝑌1 , 𝑍1)

=(𝑌 34 cos(𝜃+𝛼) 𝑀 34 cos (𝜃+𝛼)𝑌 34 sin(𝜃+𝛼) 𝑀 34 sin(𝜃+𝛼)

𝑋 34 𝐿34)(𝑅 , 𝑐, 𝑋 ,𝑌 ,𝑍 )

ÉTUDE STATIQUE

{𝑌 34 cos (𝜃+𝛼)+𝑋 23=0𝑌 34sin (𝜃+𝛼)+𝑌 23=0

𝑋 34+Z23=0𝑀 34 cos(𝜃+𝛼)+𝐿23−𝑍23𝑐 cos (𝜃+𝛼)=0𝑀 34 sin(𝜃+𝛼)+𝑀 23−𝑍23𝑐 sin (𝜃+𝛼 )=0𝐿34+𝑋 23𝑐 cos (𝜃+𝛼)+𝑌 23𝑐 sin (𝜃+𝛼 )=0

{𝑋 40+𝑌 34 cos (𝜃+𝛼)=0𝑌 40+𝑌 34 sin (𝜃+𝛼)=0

Z40+𝑋 34=0𝐿40+𝑀 34 cos (𝜃+𝛼)+𝑐 𝑌 34 cos (𝜃+𝛼)=0𝑀 40+𝑀 34 sin(𝜃+𝛼)+𝑐𝑌 34 sin(𝜃+𝛼)=0

𝐿34=0

Equilibre de la pièce 3 au point D

ÉTUDE STATIQUE

on a un système de Nc=18 équations avec Ic=20 inconnues, l’hyperstatisme du système est donc : h=Is-Ns=20-18=2

CALCUL DES ÉLÉMENT FINI AVEC COSMOS

CALCUL DES ÉLÉMENT FINI AVEC COSMOS

CONCLUSION

La problématique sur l’amélioration de l’intégration du système dans le milieu subaquatique est selon nous correctement traitée. Nous avons réussi à nous inspirer de la dynamique du déplacement des poissons pour créer un mécanisme de propulsion sur notre robot.

Le point faible est que le système ne pourra certainement pas être utilisé à grandeprofondeur et à grande échelle d’espace.

le point fort de ce système est son coût, relativement abordable

MERCI POUR VOTRE ATTENTION