Eolienne Cahier des charges fonctionnel

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1 IUT Mulhouse Département GMP Cahier des charges fonctionnel Projets tutorés GMP version du 13 novembre 2015 Enseignants : G. Arnold, D. Chassignet, D. Fluck, P. Henry *, P. Stemmelen, F. Teyssier * Responsable des projets GMP2

2 Table des matières I. Objet du document... 3 II. Documentation et terminologie... 3 III. Contexte et motivation... 3 A. Le produit et son marché... 3 B. Le contexte du projet et ses objectifs... 3 IV. Rôle et utilisation... 4 A. Besoins essentiels... 4 B. Profil de vie... 4 C. Interacteurs... 4 V. Description fonctionnelle Test et évaluation Démonstration Stockage Transport... 7 VI. Impositions générales... 8 VII. Annexe... 8 A. Evaluation globale (rapport final)... 8 B. Ventilateur... 8 C. Générateur... 8 D. Stand pour salons... 8 E. Tests de l éolienne... 9

3 I. Objet du document Les étudiants de 2 ème année de DUT GMP doivent réaliser un projet tutorés comptant pour la validation des semestres 3 et 4. Pour l année , on demande aux étudiants de concevoir et de réaliser une éolienne. L objet du présent document est de préciser les critères sur lesquels les étudiants seront évalués. Le thème de l énergie éolienne est en cohérence avec le plan éco-campus de l Université de Haute Alsace et pour lequel l IUT de Mulhouse est pilote. Il permet d aborder à la fois la problématique de l énergie, en s intéressant à une énergie renouvelable, et à celle du réchauffement climatique. II. Documentation et terminologie La documentation sur les éoliennes est très abondante. La bibliothèque de l IUT de Mulhouse dispose de plusieurs ouvrages sur le sujet, dont notamment : M. Rapin, J.-M. Noël, Energie éolienne, Dunod, RAP B. Fox et coll., Energie éolienne et intégration au réseau, Dunod, ENE J. Hudnall, Le guide du petit éolien, Eyrolles, HUD De nombreux sites internet mettent à disposition des informations sur les éoliennes. L article du site Wikipedia présente les architectures d éoliennes les plus courantes, précise le vocabulaire des principaux éléments d une éolienne et donne quelques formules pour le calcul : Un article très complet peut être téléchargé sur le site des Techniques de l Ingénieur (Référence BM4640 Date de publication : 10 avr Marc RAPIN, Philippe LECONTE). III. Contexte et motivation A. Le produit et son marché Le produit est destiné à être réalisé en un seul exemplaire (Combien?) unique (prototype) et destiné à être montré lors de démonstrations (Journée Portes Ouvertes de l Université de Haute Alsace, salon de l étudiants tels que la Journée des Carrières à Mulhouse et les Journées des Universités à Strasbourg (Où et Quand?). Il n est pas destiné à la vente. Un budget maximal de 50 (Combien?) est alloué par le département pour chaque éolienne. B. Le contexte du projet et ses objectifs Le projet est réalisé dans un cadre de formation. Le projet est un moment particulier de la formation où les étudiants (Qui?) mettent en pratique les connaissances qu ils ont acquises au cours de leurs formations (Pourquoi?). Le projet se déroulera en 2 phases : une première phase de conception, une

4 seconde phase de réalisation. Les étudiants seront évalués au cours de l année. Une évaluation finale sera organisée en fin d année (Quand?) afin de tester les éoliennes (Quoi?) réalisées selon des critères précisés dans ce document (Comment?). IV. Rôle et utilisation A. Besoins essentiels Diagramme des prestations Membres du dpt GMP Public (lycéens) Illustrer les compétences développées par les étudiants de GMP B. Profil de vie On prévoit 4 situations de vie : Test : évaluation à la fin des projets (mars 2016) Démonstration : lors des journées portes ouvertes de l IUT et des salons étudiants Stockage Transport C. Interacteurs Les principaux interacteurs sont les suivants : Etudiants : étudiants GMP 2 Enseignants : tous les enseignants du département GMP de l IUT de Mulhouse Vent : obtenu à l aide d un ventilateur (annexe) Visiteurs : lycéens, collégiens, parents Support : o IUT : table de salle d enseignement ou sol o Salons : table haute (bar) Personnel IUT : enseignant ou technicien GMP Véhicule : Citroën Berlingo (IUT) ou véhicule personnel d un enseignant GMP

5 V. Description fonctionnelle 1. Test et évaluation Diagramme des interacteurs Etudiants FP1+FP2 Enseignants FC4 Autres étudiants Vent FC1 FC3 FC2 Générateur Support Tableau de caractérisation des fonctions de services FS Critères Niveaux Flex FP1 Transmettre aux étudiants des F1 connaissances techniques Programme GMP : conception, fabrication, mécanique, matériaux 2 ème année GMP Moyens mis à disposition FP2 Evaluer les étudiants Test de l éolienne Annexe FC1 Fonctionner sous l action du vent Ventilateur Annexe FC2 : Se poser sur un support plan Surface Plane et horizontale Fixation Sans dégradation de la surface du support FC3 Recevoir le générateur Générateur Selon documentation Mise en place Rapide Outillage simple FC4 Se démarquer des autres éoliennes Architecture Originale Solutions techniques Esthétique Vote des étudiants Eco-conception Choix de matériaux

6 2. Démonstration Diagramme des interacteurs Visiteur FP1 FP2 Démonstrateur FC3 Modèle CAO Ventilateur FC2 Générateur FC1 Support Tableau de caractérisation des fonctions de services FS Critères Niveaux Flex FP1 Montrer au visiteur une éolienne Vent minimal pour Ventilateur en vent tournant sous l action du vent fonctionner faible à 1 m Représentation de l énergie produite Electrique (voyant) Et/ou Mécanique (rotation) FP2 Illustrer les compétences développées par les étudiants de GMP CAO Mise à disposition du modèle CAO complet Fabrication Présence de pièces réalisées à l atelier GMP Technologie Au choix FC1 Se poser sur un support plan Surface Plane et horizontale Fixation Sans dégradation de la surface du support FC2 Recevoir le générateur Générateur Selon documentation Mise en place Rapide Outillage simple FC3 Représenter l éolienne en l absence de celle-ci Modèle CAO Assemblage complet Classes d équivalence Liaisons mécaniques Animation

7 3. Stockage Diagramme des interacteurs Air ambiant Support FC1 FC2 Tableau de caractérisation des fonctions de services FS Critères Niveaux Flex FC1 Résister à l air ambiant Corrosion Ne pas nécessiter F0 d entretien Poussière Bâche de protection F3 à prévoir FC2 Etre rangé sur une étagère Encombrement LxPxH 400x400x600 F1 Poids 10 kg maxi F1 4. Transport Diagramme des interacteurs Véhicule FC1 Personnel GMP FC2 Tableau de caractérisation des fonctions de services FS Critères Niveaux Flex FC1 Etre transportable dans le véhicule Robustesse Chocs légers F1 Empilement (dans le coffre) Dimensions 1000 maxi F3 FC2 Etre portable par le personnel Encombrement LxPxH 400x400x600 mm 3 F0 dans une position au choix Poids 10 kg maxi F0 Préhension poignées F0

8 VI. Impositions générales Le modèle CAO sera réalisé à l aide du logiciel CREO. La fabrication sera réalisée sur le site du département GMP. Un budget maximal de 50 est alloué pour la construction de l éolienne (matière première et achat de pièces mécaniques) : o o o La matière première doit être puisée en priorité dans le stock déjà présent à l atelier, le coût sera fonction du poids de la pièce avant usinage Toute matière première récupérée en dehors de l IUT ou piochée dans le stock de rebus de l atelier sera moitié prix. La matière première issue de récupération (bouteille en plastique ) ne sera pas facturée. Pour la visserie, on se limitera à l utilisation exclusive de celle déjà disponible à l atelier. VII. Annexe A. Evaluation globale (rapport final) - Résultats des tests (selon conditions décrites ci-dessous - Pertinence/qualité des solutions technologiques retenues - Qualité de la conception, de la réalisation - Calcul du coût d utilisation machine pour la fabrication de l éolienne B. Ventilateur Marque : Suntec Modèle : Cool Breeze Caractéristiques : 3 positions (1,2,3) + Minuterie (0-60 min) Visible sur demande au bureau de P. Henry (C107) Diamètre : 400 mm Hauteur de l axe de l hélice : 370 mm C. Générateur Fichiers CAO disponibles sur le disque Partage. Lors des tests de puissance, un multimètre sera branché aux bornes du générateur. D. Stand pour salons Caractéristiques de la table/bar : Hauteur : 1200 Forme de la table : environ 1000 x 300

9 E. Tests de l éolienne Poids maximal pouvant être posé dessus : 10kg Ventilateur d Support Test Conditions Mesure Démarrage Ventilateur force 1 d maxi pour démarrage Puissance 1 Ventilateur force 1 d = 1m Puissance 2 Ventilateur force 2 d = 1m Puissance 3 Ventilateur force 3 d = 1m Puissance en sortie du générateur Puissance en sortie du générateur Puissance en sortie du générateur Lors des tests Puissance 1 à 3, la rotation de l éolienne pourra éventuellement être amorcée manuellement ; la mesure sera effectuée en régime stabilisé. Il n est pas indispensable de prévoir un système permettant à l éolienne de s orienter d elle-même selon la direction du vent.