Comment propulser mon …

Certaines questions reviennent souvent …

Parmi celles-ci, on me demande fréquemment s’il est possible de monter un propulseur Blue Robotics sur tel ou tel engin flottant ou pas ( Planche de surf, kayak, Paddle, plongeur, … ), et , questions subsidiaires, à quelle vitesse va avancer le dis engin ? Quelle autonomie ? , Quelle batterie ? …

 

Commençons par un peu d’histoire !
Il faut savoir que c’est un projet de ce type qui est à l’origine de Blue Robotics.

L’équipe fondatrice de BR à eu l’idée d’envoyer un drone alimenté par énergie solaire faire la traversée de Los Angeles à Hawai !
Bien vite, ils se sont rendus compte que l’élément clef de leur projet était un propulseur fiable et à faible coût. De là est né le T100 !

Leur projet était basé sur une planche de surf, motorisé par deux T100
( pour les détails, voir solarsurfer )

Donc, oui, il est possible de motoriser une planche de surf ou un SUP ( Stand Up Paddle ) ou tout autre objet, flottant ou pas, avec des T100/T200 !
MAIS …
ne vous attendez pas à atteindre des vitesses « décoiffantes » ou à vous déplacer pendant des journées entières !

Examinons ensemble les questions qui reviennent le plus souvent :

  • A quelle vitesse vais-je pouvoir aller ?
  • Quelle batterie dois-je utiliser pour avoir une autonomie de xx Heures ? ou sa petite sœur :
  • Quelle autonomie aurais-je avec ma batterie de xx Ah ?
  • Comment commander les propulseurs ?

 

A quelle vitesse vais-je pouvoir aller ?

Celle là, c’est LA question difficile !
Pour y répondre il faut ( au moins ) connaitre la traînée de l’objet à la vitesse de déplacement envisagée ( c’est à dire l’effort qu’il faudra pour vaincre la résistance de l’eau )
Cette traînée dépend bien évidemment, de la forme de la partie immergée, du matériau dont l’objet est fait et de sa vitesse de déplacement.
mais aussi :
– des conditions de mer : houle, vagues, courant, … ( ou de lac, rivière, … )
– de l’effet du vent sur la partie émergée ( en fait, la traînée dans l’air ! )
Il est donc impossible de répondre à cette question de façon simple. Ce n’est pas pour rien que les entreprises spécialisées utilisent des logiciels complexes et dépensent des millions en simulation et essais en bassin !
Alors, le cas est désespéré ?
Si on se contente d’approximations et que l’on ne cherche pas la performance, Non !
Comment faire ?
La méthode empirique la plus simple consiste à remorquer votre engin en ajoutant un peson dans la ligne de remorquage ( ou tout autre instrument de mesure de la traction ) et vous déplacer à la vitesse désirée.
Bien sur il faudra trouver un peson/instrument ayant une gamme de mesure adaptée !
Et vu qu’a la base vous ne connaissez pas l’effort à mesurer …
il faudra surement tâtonner un peu !

Une fois que vous aurez réussi à mesurer la force nécessaire pour déplacer votre engin, il ne vous reste plus qu’à voir si la poussée de vos propulseurs sera suffisante.
Exemple :
il me faut 100N ( environ 10Kgf si vous préférez ) pour déplacer mon engin à la vitesse désirée, mes propulseurs « poussent » 50N , il m’en faut deux !

Hop, Hop, Hop, pas si vite !!!
Il y a encore un MAIS …
Généralement les poussées que donnent les fabricants de propulseurs sont des poussées statiques, donc à vitesse nulle. ( Le propulseur est fixé sur un banc, il ne se déplace pas )
Malheureusement, si le propulseur se déplace, sa poussée diminue !
En résumé : la poussée indiquée est en général une valeur maximale et plus vous voudrez aller vite, moins vous pourrez espérer obtenir cette valeur.
Ici pas de miracle, si le fournisseur ne vous donne pas de courbes de poussée à différentes vitesse, il ne vous restera que l’utilisation du pifomètre ( pour ceux qui ne connaissent pas cet instrument, voir : le pifomètre sur wikipédia )

Pour finir avec le sujet, sachez que la valeur de poussée maximum n’est pas forcément celle à utiliser ! , pourquoi ?
A cause du rendement !
Si on observe (ci-dessous) la courbe d’efficacité d’un T200 on note qu’il est maximal pour une commande d’environ 1600uS avec une valeur d’environ 40gf/W alors qu’il tombe autour de 20gf/w avec la commande maximum (1900uS).

Si on reporte ces valeurs sur la courbe ci-dessous ( poussée en fonction de la commande ) on obtient :

0,5Kgf de poussé pour le rendement maximum, à 40g/w soit 12,5W consommés

5Kgf de poussée maximum , à 20g/w soit 250W consommés

En clair, si vous voulez naviguer longtemps, il faut utiliser le propulseur à une poussée de 0,5Kgf !

Il vous faudra donc choisir aussi entre l’autonomie et la vitesse.

Ce qui nous amène naturellement à la deuxième question :

Quelle batterie dois-je utiliser pour avoir une autonomie de xx Heures ? ou

Quelle autonomie aurais-je avec ma batterie de xx Ah ?

Ici la question peut paraître simple :

il « suffit » de connaitre la consommation du/des propulseur(s) et de diviser la capacité de la batterie par celle-ci.

Exemple : mes propulseurs consomment 50A , ma batterie à une capacité de 25Ah , l’autonomie sera de 25/50 = 1/2 heure

C’est aussi simple ?

… pas tout à fait !

Première hypothèse pour que ce soit vrai : il faut que la consommation de vos propulseurs soit mesurée à la même tension que votre batterie. ( par exemple, Blue robotics donne la consommation des T200 sous 12V et 16V, si vous êtes à 7,2V … )

Deuxième hypothèse : il faut que la capacité de votre batterie soit donnée pour le courant de décharge dont vous aurez besoin.

Une batterie de 100Ah pourra probablement fournir 10A pendant 10 heures, mais plus difficilement 100A pendant une heure !

En effet, la capacité indiquée par les fabricants correspond en général à une décharge avec un courant égal à 1/10 ou 1/20 de la capacité. Si le courant est supérieur, la capacité restituée sera hélas inférieure.

Pour exemple, ci-dessous la capacité restitué pour un élément au plomb en fonction du temps de décharge.

On voit clairement que, pour cet élément, la capacité est donnée pour une décharge en 10 heures. Si on le décharge en 1 heure, on ne récupère que 60% de la capacité !

A noter : la capacité d’une batterie dépend aussi de sa température d’utilisation !

 

Comment commander les propulseurs ?

Celle-ci, c’est la plus simple !

Pour commander vos propulseurs il suffit de les raccorder à un contrôleur pour moteur brushless (ESC, tel que ceux proposés sur la boutique) et d’envoyer à ce dernier une commande PWM.

Cette commande peut être fournie par une radiocommande type modélisme, ou tout montage électronique à base de microcontrôleur, par exemple avec des cartes type Arduino, Raspberry pi, BeagleBone, …

Il existe également des testeurs de servos autonomes qu’il vous suffira d’intégrer pour avoir une commande complète. ( une recherche avec ces mots clef sur votre moteur de recherche favori devrait vous fournir pléthore de liens )

 

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