Nogaro Mémoire NidaEco

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1 Nogaro 2012 Mémoire NidaEco

2 SOMMAIRE Présentation du projet EducEco 2012 Fiche «Projet»... 2 Organisation du projet... 3 Fiche «Sécurité»... 4 Fiche «Performances»... 5 Fiches «Innovations»... 6 Communication autour du projet... 8 Schématisation de la chaine de conversion d énergie... 9 Annexe financière... 10

3 PRESENTATION DU PROJET EDUCECO 2012 Les étudiants de la licence 3 Sciences Pour l Ingénieur d UNIMECA ont participé en 2011 au projet EducEco. Malgré les problèmes techniques rencontrés, ce véhicule a réalisé de bonnes performances. Dans la continuité de ce projet, une nouvelle équipe d étudiants s est constituée pour participer au challenge EducEco 2012 du 1 er au 6 mai. Parmi les éléments de motivation qui nous ont poussés à nous lancer dans cette aventure figurent l acquisition d expérience dans la réalisation d'un projet en équipe et l application réelle de nos connaissances acquises par nos différentes formations. En effet, cette expérience nous a permis de mettre à profit les compétences dans les domaines de la conception, de la fabrication et de la résistance des matériaux, et de découvrir des domaines connexes à notre formation, comme la communication, le management. De plus, une partie de l équipe ayant déjà participé au projet l an passé, nous avons pu mobiliser leur expérience pour une meilleure organisation et compréhension du projet. En outre, la portée écologique et les impacts sur l environnement de ce projet nous concernaient particulièrement dans la mesure où le développement durable nous paraissait être une des principales contraintes à respecter dans l'avenir de l'ingénierie. Tout ingénieur qui se respecte devra en effet, dans les prochaines années à venir, s adapter aux priorités et obligations environnementales. De ce constat, le choix d un prototype solaire nous semblait important pour montrer que cette technologie est très prometteuse. Notre utilisation du carbone dans le véhicule a été très étudiée, et les chutes ont été utilisées pour les étudiants en Master Composite de notre formation. L équipe 2011 a utilisé pour base de véhicule un prototype déjà existant, fabriqué par Polytech Marseille et ayant fait ses preuves à l occasion de précédentes courses (avec une 3 e place lors de l Eco-Marathon Shell 2010). A partir de ce modèle, nous nous sommes penchés sur les atouts et inconvénients du véhicule afin de trouver de nouvelles solutions mécaniques dans le but d'améliorer ses performances. Les principales améliorations apportées par l équipe 2011 portaient sur la légèreté du véhicule, qui a fait défaut à son prédécesseur, lors de l Eco-Marathon Shell, en utilisant du nid d abeille sur la quasi-intégralité du véhicule, par exemple. Du fait de la continuité du projet, l organisation du travail durant l année a été élaborée à l avance. Les principales difficultés rencontrées viennent du fait que deux véhicules sont en préparation au sein de l association (un prototype solaire et un éco-citadin solaire). Pour des questions financières et de ressources humaines, il nous a été impossible de mener les deux projets simultanément à terme, et nous nous sommes donc concentrés sur le prototype. 2

4 ORGANISATION DU PROJET 3

5 FICHE «SECURITE» Châssis porteur: Sandwich tissu de carbone et de nid d abeille. L adhésion est faite à l aide de résine. La «Crash box» est intégrée dans le nez conformément au règlement. Direction: Commandée par deux leviers. Panneaux solaires: Sandwich de mousse de polyester et de fibre de verre de 5 mm d épaisseur plus résine. Les extrémités des panneaux sont arrondies pour éviter tout accident, le rayon de courbure étant de 5 cm minimum. Arceau de sécurité: Double épaisseur de mousse polyester de 10 mm, fibre de verre, résine. Largeur de l arceau 10 cm environ. Ouverture pilote: Le panneau de photopiles avant bascule latéralement dégageant une place suffisante pour une sortie en urgence. Ce panneau est manipulable de l extérieur également. Batterie: Batterie Lipo de 36 volts équipée de BMS située dans un compartiment séparé du pilote, à l arrière de celui-ci. Electronique embarquée: Contrôleur par Genasun afin de réguler l alimentation de la batterie par les panneaux solaires, pour éviter une surcharge. Fusible principal: 40 Amp. Le fusible est placé sur la borne positive de la batterie. Arrêt d urgence : Interrupteur extérieur (emergency key) commandant l excitation du relai. Cet interrupteur est en série avec un autre interrupteur «contact ou ignition key» actionné par le pilote. Extincteur: Conforme au règlement et indiqué sur le véhicule. Freins: Freins avant à disque, étriers commandés hydrauliquement. Frein arrière à disque mécanique par câble. Avertisseur sonore: Conforme au règlement avec batterie indépendante, commande au tableau de bord. Ceinture de sécurité: 5 points type aviateur. Combinaison: N ayant pas de carburant embarqué, théoriquement nous n avons pas besoin de combinaison ignifugée dont le coût n est pas négligeable. Nous proposons l utilisation d une combinaison de kart. Si cela ne convenait pas, nous nous conformerons au règlement. Port du casque et lunettes conformes aux normes de sécurité. Sécurité sur piste: Choix d un responsable sécurité, qui veillera au respect des règles de sécurité et à l organisation du stand de travail. 4

6 FICHE «PERFORMANCES» La physique dit que pour atteindre une vitesse de 10 m/s (36 Km/h), un véhicule de 50 Kg avec un pilote de 50 Kg a besoin de 5000 Joules. A cause des multiples frottements, il y a des pertes d énergie et il faut relancer. Pour passer de 8 m/s à 10 m/s, pour le véhicule décrit précédemment, il faut 1300 joules. La course fait à peu près 25 Km et dure environ 3000s. Ce véhicule a trois courses à son actif : : sur le circuit de Lautziz avec une consommation de 300 KJoules (avec Polytech) : sur le circuit de Lautziz avec une consommation de 190 KJoules (avec Polytech) : sur le circuit de Nogaro avec une consommation de 246 KJoules en courant sans panneaux solaires, donc en tout électrique (avec notre équipe) Performances escomptées Au cours des 3 ans de projet, ce véhicule a vu son poids sensiblement diminué afin d atteindre un poids optimal pour ce type de véhicule d environ 40 kg. Concernant le Cx, 2 améliorations ont été effectuées : un raccourcissement des panneaux solaires et une optimisation de l ergonomie du véhicule. Un banc de test pour calculer le rendement de la transmission est en fin de développement, afin d obtenir le résultat escompté avant le début de la course. Nous espérons que notre consommation sous notre seul de performance actuel, c est-à-dire 190 KJoules. Quel influence a le Cx? Concernant l influence du Cx (coefficient de trainée) le calcul est très simple. Les frottements de l air sont liés au Cx : Pour un Cx de 0.1, à 8,3 m/s (30 Km/h), ρ=1,3 Kg/M 3 et une section de 0.5 m 2 : F=2,25 N. Soit une énergie de 67 kj. La température apporte une petite modification mais on la néglige. Les frottements des pneus Michelin sur route sont de 20 N la tonne (ce sont les unités de Michelin qui n a pas pu préciser s il s agissait de tonne poids ou tonne masse. Nous avons opté pour la tonne masse). Pour les pneus radiaux les frottements sont de 10 N la tonne. La voiture fait 100 Kg (avec le pilote) donc la force nécessaire est de 1N. L énergie nécessaire à 10 m/s est de m = 25 KJ Les autres frottements (roulements) sont inconnus et nous supposons qu ils sont de 15 kj. Donc autrement dit pour un véhicule de 100 Kg avec le pilote on arrive déjà à un total de 107 KJoules. Enfin le rendement du moteur qui est de l ordre de 85% nous conduit à une énergie globale de 123 KJoules. 5

7 FICHE «INNOVATIONS» 2011 Les innovations de 2012 étant dans la continuité de celles de 2011, nous avons décidé de les repréciser dans ce dossier. Ancienne solution (2010) Nouvelle solution (2011) -Nouveau choix de roulements Moyeu arrière -En aluminium -Diminution du poids -Adaptation pour freins à disque Roue arrière Roues avant Freins avant -En aluminium, allégée par des trous répartis -Jantes de vélo en aluminium avec rayonnage -Freins à disque (type BMX) à énergie mécanique -Flasque en nid d abeille + carbone - > carénage -Ajout de flasques en plexi pour carénage -Freins à disque à énergie hydraulique Freins arrière -Freins à patins (type VTC) à énergie mécanique -Freins à disques (type BMX) à énergie mécanique Siège/châssis -En résine (mousse + époxy) -En nid d abeille + carbone -Siège solidaire du châssis Caisson arrière Caisson avant -En résine, collé sur le châssis -Inserts en bois -En résine, collé au châssis -Inserts en bois -En nid d abeille + carbone -Ancré dans le châssis et fixé au siège -En nid d abeille + carbone -Ancré dans le châssis -Nouvelles rotules de direction 6

8 FICHE «INNOVATIONS» 2012 Les innovations faites cette année se sont limitées à des évolutions technologiques et de carosserie. En 2011, nous avons concourus avec le véhicule solaire mais en tout électrique suite à des problèmes de câblages. Ceux-ci ont été entièrement revus et sont fonctionnels. Le châssis a été allégé et son CX a été amélioré. En effet, les bords avant et arrières n étaient pas assez aérodynamiques (constaté suite à nos tests sous Fluent), ils ont donc été rabotés. La maintenance, les réglages et l accessibilité des éléments du véhicule ont été revus pour plus de facilité. Nous avons modifié nos solutions technologiques pour permettre cela, par exemple les roues sont plus facilement démontables. L angle de braquage a été augmenté pour respecter la réglementation. Nous avons fabriqué des flasques et jantes en carbone pour les trois roues du véhicule. Celles-ci permettent de gagner en robustesse et en légèreté. Les supports de roues ont été améliorés pour diminuer le frottement dus à l orientation des pneus lors de virages. La colonne de direction a été retravaillée car des jeux de fonctionnement ont été constatés au fur et à mesure de son utilisation. 7

9 COMMUNICATION AUTOUR DU PROJET Une partie de notre équipe s est mobilisé afin de s occuper de la communication du projet. Les actions suivantes ont été menées : Présentation du Challenge EducEco aux étudiants de notre faculté dans le but de créer une nouvelle équipe pour Création de plaquettes de sponsoring pour les démarches envers nos futurs partenaires. Prise de contact avec la presse (dossier de presse, présentations, ) Mise en place d un site internet en replacement de l ancien pour en savoir plus sur notre équipe NidaEco : Réalisation d une affiche de présentation sur notre campus. Afin de promouvoir la participation des étudiants au projet EducEco une association a été créée, NidaEco. Celle-ci s est inscrite au registre des associations de la vie étudiante de la nouvelle université Aix-Marseille Université. Elle jouit d une influence sur l intégralité des formations d UniMeca, des licences aux masters, ainsi que des étudiants de l école Polytech Marseille et du lycée Jean Perrin. Nous avons aussi profité de la fusion des universités d Aix-Marseille pour mettre en avant UniMeca et notre association. Notre nouveau site a la particularité d être beaucoup plus modulable que l ancien. Cela nous permet de le mettre souvent à jour et d y apporter du contenu. Par exemple, nous proposons un dossier que nous avons constitué sur la fabrication d arceaux de jantes en carbone pour notre véhicule. Nous souhaitons qu à l avenir, ce site devienne une véritable vitrine de nos travaux pour les entreprises et étudiants désireux d en savoir plus sur ce challenge et nos objectifs. Nous avons de plus entrepris des demandes de reportages auprès de médias régionaux (presse écrite et télévisée). 8

10 SCHEMATISATION DE LA CHAINE DE CONVERSION D ENERGIE 9

11 ANNEXE FINANCIERE Nos financements se sont répartis de la façon suivante : 3000 euros du Fonds de Solidarité et de Développement des Initiatives Etudiantes (FSDIE) 185 euros de l association NidaEco, financée par ses propres membres Des frais liés aux déplacements vont être remboursés par l Université Nous avons aussi reçu les soutiens suivants : Les panneaux solaires nous ont été fournis par Héliène Le carbone nous a été fourni par Eurocopter Les locaux d UniMeca et le matériel ont su être mis à disposition des étudiants Un budget prévisionnel basé sur les frais de l an passé a été réalisé, cependant de nombreuses ressources nous ont encore été disponibles (carbone, ) De plus, ces frais prévisionnels ont été prévus pour la réalisation des deux véhicules prévus initialement et pour une participation à l EducEco et au Shell Eco-Marathon à Rotterdam. Ce budget prévisionnel, ainsi que la plaquette descriptive de ce budget, est disponible sur notre site 10