Physique  |  Technique

 

Csaba Hounnou, 2003 | Tramelan, BE

 

Ce travail porte sur la fabrication d’un bateau avec un système de propulsion électrique dont le but est d’avoir un rendement supérieur aux navires commerciaux à essence. Le bateau, créé dans ce projet, est nommé Hydrovolta, il a une longueur de 3,5 m, une puissance électrique de 3500 W et peut transporter deux personnes. La construction de L’Hydrovolta a nécessité l’investissement de plus de 1’000 heures de travail manuel pendant près d’un an. Le résultat final du véhicule est satisfaisant, propre et agréable à conduire. Muni de beaucoup d’instruments de mesures, l’Hydrovolta a rempli efficacement sa fonction de véhicule d’étude et a permis la récolte de données utiles. Afin de déterminer les rendements des différents éléments du système de propulsion électrique, il a fallu procéder à la mesure des pertes du moteur et de la transmission en laboratoire. Une deuxième partie des mesures a été effectuée directement sur l’eau. Cette étape comprend les mesures de la poussée, de la puissance, de la vitesse et de la fréquence de rotation. Les résultats obtenus sont satisfaisants et cohérents. Ils confirment que l’Hydrovolta a un rendement largement meilleur que les bateaux commerciaux à essence.

Problématique

(I) Est-il possible de construire soi-même un système de propulsion électrique fonctionnel ? (II) Quels sont les rendements des différents éléments du système de propulsion et quel est le rendement total ?

Méthodologie

La conception de l’Hydrovolta s’est déroulée en plusieurs étapes. Voici les éléments qui ont été construits : une boite de vitesse, un z-drive (élément de transmission qui transfère la puissance de rotation de la sortie de la boîte de vitesses à l’hélice), l’ensemble du compartiment moteur, divers circuits électriques à basse et haute intensités de courant, le système de direction, le boitier de la batterie, et le poste de conduite. Je n’ai pas construit la coque. Le travail a été réalisé avec un tour à métaux, une perceuse à colonne ainsi que divers outils manuels (scie, tournevis etc.) J’ai réalisé une première partie de la fabrication du bateau dans l’atelier de mon voisin et la deuxième partie dans mon propre atelier, j’ai pu me procurer les outils nécessaires. Une fois la construction aboutie, je suis passé à la partie expérimentale. Les rendements du moteur et de la transmission ont été déterminés en étudiant l’évolution des pertes de puissance en fonction de la fréquence de rotation. Le rendement de l’hélice a été calculé en mesurant la vitesse de l’eau propulsée ainsi que la poussée générée par l’hélice. Le rendement total a été déterminé à partir d’une mesure de la puissance électrique consommée et d’un calcul de la puissance de propulsion dans l’eau.

Résultats

L’assemblage de tous les éléments, cités dans la partie méthode, nous amène vers un bateau parfaitement fonctionnel. Je suis satisfait du résultat final, le rendu de mon véhicule est propre, presque professionnel et il est agréable à conduire. Je suis également satisfait du bon fonctionnement de mon bateau. Un point négatif est que l’Hydrovolta est lourd. Si le bateau était plus léger, il aurait de meilleures performances. Le rendement du moteur est d’environ 90 %, le rendement de la transmission est d’environ 80 %, le rendement de l’hélice est d’environ 75 %, le rendement total est d’environ 50 %.

Discussion

En se basant sur les résultats trouvés, nous pouvons confirmer que L’Hydrovolta a un rendement supérieur aux bateaux commerciaux thermiques. Les analyses nous ont permis de déterminer avec précision les pertes et de les quantifier. On remarque par exemple qu’environ 20 % de la puissance est perdue à cause de la transmission. Ceci aurait pu être évité en construisant une transmission directe. En contrepartie, nous avons vu que le rendement est très bon pour le moteur. Ceci prouve l’avantage d’un système de propulsion électrique face à un système thermique.

Conclusions

La gestion de ce projet ambitieux m’a permis d’acquérir beaucoup de connaissances ainsi qu’une grande autonomie. J’ai entièrement élaboré moi-même mon bateau et je n’ai pas suivi de guide pour arriver à mon résultat. Ceci m’a obligé à apprendre sur le moment. En me lançant dans quelque chose d’inconnu, il a fallu résoudre problème après problème car dans une construction manuelle de cette envergure, rien ne va jamais comme prévu. En effet, tout au long de de la phase de construction, beaucoup de problèmes ont surgi, beaucoup de travail fait dans le vide et de pièces à refaire. Il a fallu passer au-dessus de la frustration et du désespoir parfois rencontré pour aller de l’avant et accomplir mon rêve.

 

 

Appréciation de l’expert

Alessandro Basili

La capacité de Csaba à trouver des solutions pragmatiques aux nombreux problèmes auxquels il a été confronté au cours de ce travail est à la fois étonnante et demontre en même temps une persévérance qui lui servira tout au long de sa carrière dans le domaines techniques et/ou scientifiques.

Mention:

excellent

Prix spécial «Mostratec» décerné par les soutiens de Science et jeunesse

 

 

 

Gymnase de Bienne et du Jura bernois, Biel/Bienne
Enseignant: Dr. Olivier Pravaz