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wiki:projets:miniloop [2016/06/10 13:33] gabriel [Les bobines] |
wiki:projets:miniloop [2016/09/11 10:59] (Version actuelle) |
==== Notre projet ==== | ==== Notre projet ==== |
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Notre projet à pour objectif la réalisation d'un modèle réduit de l'hyperloop, un train à propulsion magnétique sur coussin d'air. Nous avons donc réalisé un système composé d'une alimentation chargeant quatres condensateurs, qui vont alimenter une bobine, créant ainsi un champ magnétique qui dans son opposition à celui de l'aimant va le propulser. | Notre projet à pour objectif la réalisation d'un modèle réduit de l'hyperloop, un train à propulsion magnétique sur coussin d'air. Nous avons donc réalisé un système composé d'une alimentation chargeant quatres condensateurs, qui vont alimenter une bobine, créant ainsi un champ magnétique qui dans son opposition à celui de l'aimant va le propulser. |
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{{:wiki:projets:circuitminiloop.jpg?nolink&500 |}} Circuit électrique du système avec alimentation de pc portable plus quatre condensateurs de 4700 micro Farad. | {{:wiki:projets:circuitminiloop.jpg?nolink&500 }}Circuit électrique du système avec alimentation de pc portable plus quatre condensateurs de 4700 micro Farad. |
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==== Le Mobile ==== | ==== Le Mobile ==== |
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{{:wiki:projets:mobile9.jpg?nolink&400}} Le Mobile est une petite voiture surmontée d'un aimant cylindrique. | {{:wiki:projets:mobile9.jpg?nolink&400}}Le Mobile est une petite voiture surmontée d'un aimant cylindrique. |
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==== Les bobines ==== | ==== Les bobines ==== |
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Les deux bobines sont constituées de fils de cuivre emaillées de 1.5 mm de diamètre, elles sont longues de et sont enroulées sur 76 spires de diamètre 50 mm. | Les deux bobines sont constituées de fils de cuivre emaillées de 1.5 mm de diamètre, elles sont longues de et sont enroulées sur 76 spires de diamètre 50 mm. |
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* **Le Tube** | * **Le Tube** |
| <font 12px/inherit;;inherit;;inherit>En première approche notre tube devrait comme ci-dessous:</font> |
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Le dispositif se composera d'un tube (la géométrie de la section est en cours d'étude) en plexiglas d'environ 5cm de diamètre en circuit fermé en adoptant le profil d'une piste d'athlétisme (ligne droite - virage - ligne droite - virage) de l'ordre d'1m50. La pression à l’intérieur de celui-ci sera imposé par une pompe extérieure fournie par le //PMClab//. La principale difficulté reste d'une part la création des virages cylindriques en pléxiglas (ou autre), et d'autre part l'étude théorique à effectuer pour dimensionner la capsule en fonction du rayon de courbure de l'arc, facteur crucial à prendre en compte pour la stabilité de celle-ci à l'intérieur du virage. | Le dispositif se composera d'un tube (la géométrie de la section est en cours d'étude) en plexiglas d'environ 5cm de diamètre en circuit fermé en adoptant le profil d'une piste d'athlétisme (ligne droite - virage - ligne droite - virage) de l'ordre d'1m50. La pression à l’intérieur de celui-ci sera imposé par une pompe extérieure fournie par le //PMClab//. La principale difficulté reste d'une part la création des virages cylindriques en pléxiglas (ou autre), et d'autre part l'étude théorique à effectuer pour dimensionner la capsule en fonction du rayon de courbure de l'arc, facteur crucial à prendre en compte pour la stabilité de celle-ci à l'intérieur du virage. |
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| Au final c'est un tube de pléxiglas long de deux mètres sur lequel qu'on peut enlacer de bobines, et y placer le mobile dedans. |
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* **La Capsule** | * **La Capsule** |
Contrairement au prototype de l'Hyperloop, notre capsule ne pourra ni comporter de passagers, ni de compresseur d'air, cause de dimensions insuffisantes. Elle se composera d'une capsule d'air comprimé reliée à un réservoir qui délivrera un coussin d'air (avec un régulateur de pression) sur la paroi inférieure du tube. Ce qui veut dire que la géométrie de ce réservoir (confectionné par imprimante 3D ou commandée en plexiglas), devrait s'adapter parfaitement avec celle du tube afin que l'air s'y répartisse uniformément pour éviter que la capsule ne se retourne dans les courbes. | Contrairement au prototype de l'Hyperloop, notre capsule ne pourra ni comporter de passagers, ni de compresseur d'air, cause de dimensions insuffisantes. Elle se composera d'une capsule d'air comprimé reliée à un réservoir qui délivrera un coussin d'air (avec un régulateur de pression) sur la paroi inférieure du tube. Ce qui veut dire que la géométrie de ce réservoir (confectionné par imprimante 3D ou commandée en plexiglas), devrait s'adapter parfaitement avec celle du tube afin que l'air s'y répartisse uniformément pour éviter que la capsule ne se retourne dans les courbes. |
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* **Propulsion et freinage** | Les essaies de mobile : |
Le dispositif sera propulsé grâce à la Force de Lorentz en suivant la technologie du rail de Laplace. La capsule sera dotée d'un fil conducteur, afin d'y faire passer un courant qui, interagissant avec le champ produit par les rails, la propulsera. Nous disposerons également des aimants parallélépipédiques en néodyme positionnés sur la face supérieure du cylindre et à une distance de l'ordre du demi millimètre par rapport au fil conducteur de la capsule. Cette répartition continue sert à amplifier la force de Laplace en augmentant la résultante totale des champs magnétiques. | |
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| [[https://www.youtube.com/watch?v=BjsGQaNYntU|https://www.youtube.com/watch?v=BjsGQaNYntU]] |
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| [[https://www.youtube.com/watch?v=VVWY_hTRHAc|https://www.youtube.com/watch?v=VVWY_hTRHAc]] |
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| +mobile pvc |
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| Les mobiles à coussin d'air ne fonctionnant pas nous avons effectué nos mesures sur le mobile à roulettes. |
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| Vidéo de du coilgun : [[https://youtu.be/s2W2YGLMjGs|coilgun]] |
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| [[https://www.youtube.com/watch?v=tD7RG34Q_94|coilgun2]] |
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| {{ :wiki:projets:20160610_234605.jpg?nolink&700 |}} |
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| Ci-dessus le matériel utilisé bobine, interrupteur pour forte intensité, condensateur et alimentation de pc portable |
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| ==== Mesures ==== |
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| Deux sortes de mesures ont été réalisées pendant ce projet, des mesures électroniques et mécanique. |
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| Les mesures électroniques nous ont permis de calculer l'intensité parcourant une bobine : Q=C*V |
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| I= dQ/dt= 26A pendant la décharge des condensateurs. On peut dont calculer le champ magnétique crée par la bobine |
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| {{:wiki:projets:formule.png?nolink |}} |
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| Grâce à ce champ magnétique on peut approximer la force de répulsion entre la bobine et l'aimant : |
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| F= 31 Newton |
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| Les mesures mécaniques elles se sont fait par analyse vidéo et on permit de mesurer la vitesse maximum de mobile après décharge. Cette vitesse nous permet de calculer la force réelle exercée sur le mobile ainsi que l'énergie cinétique. |
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| Force réelle = 9 Newton pendant 14 millisecondes |
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| Econdensateurs = (1/2)*C*U^2 = 0,18 Joules |
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| Eélectrique = R*I²*t = 0,04 joules |
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$ \vec{F} = i. \vec{dl}\times(\vec{\underset{a}{B}} + 2.\vec{\underset{b}{B}}) $ | Ecinétique = (1/2)*M*V² = 0,08 joules |
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où i correspond à l'intensité, →Ba le champ magnétique des néodymes et →Bb le champ induit par les barreaux de cuivre. | Rendement : 36% |
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{{:wiki:projets:clip_image006.jpg?200|}} | ==== Conclusion ==== |
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La distance de propulsion sera de 50 cm, ce qui laissera le temps à la capsule de perdre de la vitesse pour s'engager dans le virage afin de gagner en stabilité. Consernant le freinage nous sommes actuellement en discussion, il pourrait s'effectuer par électroaimants (loi de Lenz) ou par la même force de Laplace mais inversée. | La partie propulsion électromagnétique a été menée à bien, il est même possible d'améliorer la puissance du système en augmentant l'intensité, en augmentant le nombre de spires dans la bobine et en augmentant la surface de l'aimant sur laquelle les champs magnétiques intéragissent. La partie coussin d'air cylindrique malgrés de nombreux test n'a pas aboutie mais d'autres testes sont à prévoir. |
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