Aide: TIPE Construction Moulin à aubes à énergie hydraulique

Tinos

Bonjour a tous,

Je me présente, je m'appelle Constantin et je suis actuellement en classe préparatoire d’ingénieur (ex math sup/spé) et je dois présenter une sorte de projet de fin d’étude afin d’intégrer une école d'ingénieur a la fin de l'année.

J'ai choisi de travailler sur un moulin a aubes et avec la problématique suivante: Comment améliorer le rendement électrique fourni par un moulin a aubes par le biais d'un alternateur de vélo en modifiant des paramètres comme le nombres de pales, l'orientation et la section des ces dernières et naturellement le débit d'eau en entrée.

Vous l'aurez donc compris, je dois construire un moulin a aubes me permettant assez facilement de modifier ces paramètres.

Je vous explique donc ce que j'ai fait pour le moment:

J'ai acheter un tube en pvc de 2m de long, de diamètre 40 mm, comme ca je peux mesurer le débit par la technique du flotteur (avoir vitesse de l'eau etc).

En sortie de ce tube je place mon moulin, qui est composé comme ceci:
Un arbre en liaison pivot avec le bati grâce a un roulement de roue de bureau (acheté a brico) et souder ensemble a l'arc.
Sur cette arbre, je doit souder 8 écrous, tout alignés et équidistant l'un de l'autre.
Ensuite pour placer les pales, je les soudes sur mes vis (dans les encoches normalement réservé pour les visser avec un tournevis plat).Enfin pour lier les pales a l'arbre, j'utiliserais un système d'ecrou/contre-ecrou comme ca je peux contrôler a la fois le nombre de pales ainsi que l'orientation de ces dernières.
Avez vous compris?

Pour finir je compte lié une dynamo de vélo au bati et de le relié a l'arbre du moulin (avec un réducteur ou non si il faut une fréquence de rotation de la dynamo de velo plus grande que ce que j'avais prévu) et de branché a cette dynamo une résistance de valeur connue, de mesurer la tension et ensuite de calculer la puissance crée pour une configuration connue pour finalement comparer les différentes puissances obtenue pour un même débit.

L'objectif final est de pouvoir déterminer comment améliorer la production électrique le plus possible tout en optant pour la solution la plus économique et la plus facile (il est plus facile de changer l'orientation des pales que son nombre ou encore le débit du cours d'eau ^^)

J'ai pris quelques photos du montage que je joint a la fin de mon post, je me doute qu'il sera tres difficile de comprendre mon projet meme avec des photos car cela est inachevé pour le moment.

PHOTOS:

Bati sur la chaise avec arbre du moulin(sans pales ni rien) et tube arrivé d'eau a droite

Roulement entre bati et arbre

Syteme ecrou/contre ecrou et vis ou la pale sera soudé en bout et ou l'ecrou sera soudé a l'arbre(en détai/en gros)

Tube PVC d'arrivé d'eau

Section des pales a découper dans de la tole

Je dois avoir fini la construction ainsi que l’étude et l'exploitation des mesures pour le 12 juin.

Je dois rencontrer un ingénieur de la saur demain normalement donc je lui expliquerais mon protocole et dialoguerais avec lui quand a la possibilité de mon projet mais je souhaiterais également avoir votre avis, a vous membres du forum car j'ai trouver pas mal d'infos sur votre forum via google et j'ai cru comprendre que vous etiez de vrai petit génie de la débrouille ^^

Si vous avez besoin d’éclairement, n'hesitez pas, je suis a votre service et non l'inverse =)

Les grosses questions que j'ai sont:
1)J'ai essayer de mettre en debit d'entrée un karsher, il y a un gros débit mais ce n'est pas que de l'eau projeté, c'est beaucoup d'air qui pousserais les pales en plus de l'eau donc expérience faussé et de plus, je me vois mal mesurer la vitesse du flotteur dans ces conditions car la vitesse de l'eau en sortie du karsher est très elevé ^^.
J'ai donc opté pour un débit d'eau en entré de 1 ou 2 tuyau d'arrosage avec robinet ouvert a fond mais le débit sera faible.Je suis un peu perdu, si vous avez une solutions ce serait génial.

2)Pour souder les écrous a l'arbre du moulin (qui est un arbre en métal creux et d’épaisseur 1mm), je ne peux le faire a l'arc car cela trou le métal de l'arbre car trop fin meme avec un faible ampérage ou alors il fond le filet de l'ecrou et donc impossible a exploiter ensuite.J'ai demander a un ami qui possede un post semi auto d'essayer, pensez vous que cela va marcher?
Je rappelle que toutes les pièces de mon montage dans son intégralité sont des métaux type feraille.

3)Savez a quel vitesse doit tourner une dynamo de vélo pour fonctionner correctement?Je sais que dans une voiture il lui faut environ 1500 tr/min, mais qu'en est il pour un velo?
Car actuellement je pense avoir une vitesse de rotation du moulin plutôt faible et un rapport de réduction faible également, environ 1.5 a peine.Faut il que j'envisage de souder sur l'abre du moulin des pignons de vélo et une chaine pour augmenter ce rapport de rotation dynamo/moulin?

4)Je ne sais toujours pas si je vais faire fonctionner le moulin en mettant en type cours d'eau ou bien en type chute d'eau.Étant donné mon débit probablement faible, je suis un peu perdu et j'ai peur de me retrouver avec des mesures inexploitables.Qu'en pensez vous?

5)Derniere chose je pense: j’hésite a oublier le débit variable car trop compliqué a mettre en place, et j'envisage alors de le faire fonctionner sur un cours d'eau près de chez moi, je peux me déplacer en voiture donc je pense que je trouverais bien dans un rayon de 30km autour de chez moi un cours d'eau ou le débit est suffisamment élevé pour que la dynamo de vélo tourne bien ^^.
Dans ce cas je ne pourrais pas modifier le paramètre débit de l'eau.
Qu'en pensez vous?

Merci d'avance a tout ceux qui auront pris la peine de lire mon topic, j'ai vraiment besoin d'aide sur ce projet un peu foufou ^^

Alain G

Bienvenue sur Éconologie Tinos!

J'ai de sérieux doute sur le roulement de roulettes que tu as utilisé!

Des photos de la source d'eau serait préférable pour se faire une idée de la hauteur et du débit de la chute!

À plus!
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Faire un pas derrière parfois peut permettre de renforcer l'amitié.
La critique est une bonne chose si ajouté a quelque compliments.
Alain

Tinos

Bonjour,

Merci de ta réponse.

Le roulement est un roulement a billes, il est certainement très mauvais mais je l'ai lavé et rincé au WD40, et ensuite je l'ai regraisser et il n'y a pas énormément de résistance au roulement ^^

Dans mon étude je suppose bien sur un roulement sans pertes, ce n'est pas le cas mais étant donné le temps qu'il me reste je ne peux me permettent de prendre cela en compte.

Pour le moment l'eau arrive par le tuyau en pvc que tu peux voir sur la premiere photo.

Si tu parle de mon option possible qui consiste a changer et utiliser un petit cours d'eau pas loin de chez moi, je n'ai pas de photo mais il n'y aurait pas de chute d'eau donc je serais obligé d'utiliser le moulin en configuration cours d'eau sans chute comme sur ce lien par exemple:
http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Braine-le-...A2teau_JPG02.jpg.

Après je peux peut être prospecter une chute d'eau pas loin de chez moi mais je ne sait pas si je vais en trouver une

dedeleco

Ce type de problème, rendement d'une roue à aube ou turbine sur chute d'eau est classique, avec 200ans d'histoire, même bien plus depuis le moyen age, et dépend des conditions réelles (hauteur de chute d'eau, débit, etc..)
On trouve sur google plein de renseignements, même des cours, aussi en anglais, et vu que vous allez être jugé par des examinateurs, il faut avoir une idée de ce qu'ils connaissent, car leurs réactions et la note dépend de leur vécu !!
C'est pareil pour les concours d'école d'ingénieurs qui reflètent le vécu des examinateurs et les modes du moment.
Aussi, vous avez intérêt à vous documenter pour éviter de dire des affirmations ou résultats qui contredisent les connaissances qu'ont les examinateurs.
L'alternateur doit être adapté à la roue à aube, vitesse et couple optimum pour son rendement, et être respecté par la roue.
Un cas limite simple et celui ou l'eau descend sur la roue dans un récipient par action de son poids dans un mouvement lent, donc avec peu de pertes, si les frottements sont faibles.
Mais vu qu'un alternateur doit tourner vite il faut multiplier la vitesse de rotation, par engrenage, courroie ou chaîne, qui diminuent le rendement.
L'autre extrême, utilisant l'énergie cinétique de l'eau, est la turbine sur le même axe que l'alternateur, cas de nombreuses réalisations modernes.
Donc tous les éléments forment un ensemble qui doit être cohérent.
Une roue à aube peut être faite à partir d'une ou deux roues de vélo récupérées avec des roulements assez bons.

Forhorse

Le montage en porte à faux est loin d'être optimal, surtout pour un roulement qui n'en est pas un ! c'est plus une butée à bille qu'un roulement.

dedeleco

Totalement d'accord avec Forhorse, ce roulement en porte à faux, va se bloquer et détruire le rendement.
Prenez une roue de vélo à la casse ou déchetterie, qui a deux roulements, plus solides et une roue arrière a un pignon qui avec une chaine permet d'entraîner la dynamo facilement à différentes vitesses pour différent diamètres de pédaliers.
Vous pouvez mettre une deuxième roue et les pales ou réservoirs à eau entre les deux roues.

Cette réalisation permet de juger les capacités de se documenter, d'imagination, d'initiative et de faire les bons choix du candidat ingénieur.
lire le basique vieux de milliers d'années :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Noria
http://en.wikipedia.org/wiki/Noria
les paliers étaient sans roulement à billes, mais huilés.
http://fr.wikipedia.org/wiki/Turbine
http://en.wikipedia.org/wiki/Turbine

Les examinateurs ont ils plus une formation de mécanique, d'hydraulique, d'électricité, ou générale sans rapport avec ce sujet ??
Leur jugement risque d'être très différent face à la même insuffisance ou erreur suivant leur formation.
Un mécanicien ne supportera pas du tout le roulement en porte à faux, alors que un théoricien sans aucune pratique mécanique, sera plus tolérant, mais demandera plus d'étude théorique et bibliographique.