BANC D'ÉTUDE : PILOTE AUTOMATIQUE DE BATEAU

La partie « convertir la puissance électrique en puissance mécanique » est réalisée par la mise en série de deux éléments technologiques distincts :

• un ensemble {moteur électrique + pompe hydraulique} (groupe hydraulique « Lecomble et Schmitt » V2H40)

• et un vérin à double tige (pour permettre une parfaite symétrie d'évolution).

L'association de ces deux éléments permet de transformer la puissance électrique en une puissance mécanique de translation permettant de faire pivoter la mèche du vérin.

Le rendement global de cet ensemble est assez faible : une campagne d'essai permet d'estimer le rendement du moteur à ${\mathrm{\eta }}_{\mathrm{m}}\simeq 85\text{\%}$, celle de la pompe à ${\mathrm{\eta }}_{\mathrm{p}}\simeq 25\text{\%}$ et celle du vérin à ${\mathrm{\eta }}_{\mathrm{v}}\simeq 70\text{\%}$, ce qui donne un rendement global de ${\mathrm{\eta }}_{\mathrm{g}}={\mathrm{\eta }}_{\mathrm{m}}\cdot {\mathrm{\eta }}_{\mathrm{p}}\cdot {\mathrm{\eta }}_{\mathrm{v}}\simeq 15\text{\%}$. Ça n'est cependant pas du tout un problème car la sûreté de fonctionnement et la « raideur » (l'huile permet d'éviter le retour au moteur des chocs de l'eau sur le safran) ont été ici privilégiées.

L'ensemble {moteur électrique + pompe hydraulique} (groupe hydraulique V2H40) convertit la puissance électrique (tension ${\mathrm{u}}_{\mathrm{M}}$ en $\mathrm{V}$ et intensité $\mathrm{i}$ en $\mathrm{A}$) en une puissance hydraulique (variation de pression $\mathrm{\Delta }\mathrm{p}$ en $\mathrm{Pa}$, fonction de la charge à entraîner, et débit volume $\mathrm{q}$ en ${\mathrm{m}}^3\cdot {\mathrm{s}}^{-1}$)

Le groupe hydraulique V2H40 de « Lecomble et Schmitt » (fourni « en écorché » sur la table afin d'identifier les différentes parties) est composé de :

• un moteur électrique à courant continu dont les caractéristiques sont les suivantes :

  • vitesse nominale : 1800 tours/min

  • couple nominal : 0,6 Nm

  • vitesse à vide : 2300 tours/min

  • courant maximal à vide : 2,2 A

  • couple de démarrage : 3 Nm

  • courant de démarrage : 64 A

  • puissance absorbée : 180 W

  • puissance utile : 110 W

  • constante de couple : 0,047 Nm/A

  • constante de vitesse : 0,047 rad/s/V

  • résistance d'induit : 0,25 Ohm

  • inductance d'induit : quasi négligeable

• et d'une pompe hydraulique dont les caractéristiques sont les suivantes :

  • nombre de pistons : 6 (une version à 5 pistons est aussi commercialisée)

  • pression nominale : 25 bars

Le vérin convertit la puissance hydraulique (variation de pression $\mathrm{\Delta }\mathrm{p}$ en $\mathrm{Pa}$ et débit volumique $\mathrm{q}$ en ${\mathrm{m}}^3\cdot {\mathrm{s}}^{-1}$) en puissance mécanique de translation (vitesse de déplacement ${\mathrm{V}}_{\mathrm{T}}=\dot{\mathrm{x}}$ en $\mathrm{m}\cdot {\mathrm{s}}^{-1}$ et effort de poussée $\mathrm{F}$ en $\mathrm{N}$, fonction de la charge à entraîner).

Le vérin implanté est à double tige pour assurer une parfaite symétrie dans les mouvement d'allongement et de raccourcissement : le piston est de diamètre ${\mathrm{\Phi }}_{\mathrm{P}}=40\mathrm{mm}$ et la tige est de diamètre ${\mathrm{\Phi }}_{\mathrm{T}}=20\mathrm{mm}$.