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Nom du projet : Char à voile radiocommandé

Porteur : — DOC Josselin

ATTENTION : Ce wiki est encore largement incomplet. En effet, la construction du char est en cours mais bloquée par les pièces manquantes qui seront faites au fablab. Lorsque ces pièces seront faites, des photos arriveront et je reprendrai l'ensemble des explications pour les rendre relatives aux photos. J'ajouterai également les fichiers .svg et .stl des pièces respectivement découpées au laser et imprimées en 3D.

Objectif : Créer un char à voile radiocommandé. Seules les roues, le porte-fourche, la fixation du mât et les fusées arrières seront créés au fablab. Le reste de la structure est une construction personnelle.

L'ensemble de la construction du char à voile est issue de ma libre (mais relativement faible) modification de ces deux plans :

• plan_cav.pdf
• plan_g-lule.pdf

Les éléments non-représentés dans ces plans ont été faits à vue d'après mes discussions avec des gens expérimentés. Cela concerne les voiles et les mâts principalement. Les autres éléments ont été adaptés à mes besoins et mes envies.

Toutes les pièces sont fixées de la même manière (châssis, timon, pied de mât, etc) : avec des vis inox de diamètre 4 mm, des écrous simples inox, écrous freins inox et rondelles inox.

Le châssis :

• Le châssis est constitué d'une plaque de contre plaqué marine (c.f. plan g-lule) de 34x9x0.5 cm.
• Le timon est la partie avant du char : la tige reliant la plaque de contre plaqué et la roue avant. Il s'agit d'un tube carré en aluminium de 42x1x1 cm.
• Deux morceaux de latte de grand-voile en fibre de verre sont placés à l'arrière du char conformément au plan. Ils serviront de support pour les roues arrières.

Le pied de mât :

Le pied de mât est une pièce importante. En effet, c'est lui qui permet de relier le gréement (voile + mât) au reste du char. Il doit donc être solide et fiable. Deux pièces le composent :

• Deux plaques de Plexi (épaisseur 6 mm) placées de part et d'autre du timon à l'avant de la plaque du châssis. Elles ont été découpées à la découpeuse laser.
• Un tube en aluminium rond de diamètre extérieur 8 mm manchonné dans un tube en aluminium carré de coté extérieur 10 mm.

Les deux tubes manchonnés constituent la pièce dans laquelle s'emboîte le mât (c.f. Les mâts et les voiles). Elle est fixée par une vis entre les deux plaques de Plexi.

Les mâts et les voiles (le gréement) :

Lorsque le vent devient plus ou moins fort, il est nécessaire de changer de voile afin d'adapter sa taille à l'utilisation du char : une voile trop petite ne permettra pas de profiter de toutes les capacités du char, et une voile trop grande sera trop puissante et mettra en péril la stabilité du char à la moindre occasion.

J'ai donc décidé de faire deux voiles et deux mâts différents. De cette façon, la voile est toujours adaptée à son mât.

• Un mât de hauteur 1 m avec une voile de hauteur 85 cm
• Un mât de hauteur 70 cm avec une voile de hauteur 55 cm

Les deux mâts sont construits à partir de tubes de cerf-volant en carbone de diamètre 6 mm sur une hauteur de 30 cm puis 4 mm jusqu'en haut. Les deux tubes (4 mm et 6 mm) sont manchonnés l'un dans l'autre.

Les deux voiles sont cousues dans des tissus récupérés dans une voilerie normande :

• De la toile environ 80 g/m² pour l'ensemble de la voile
• Du dacron environ 250 g/m² pour les renforts

Chaque voile est fixée sur son mât par un fourreau “banane” au nveau du guindant (partie avant de la voile), permettant d'obtenir un creux dans la toile lorsque le mât est légèrement plié vers l'arrière sous la traction : c'est cet élément qui confère son caractère propulsif à la voile. En tête de mât, la voile est fixée par un morceau de ligne de Dyneema de diamètre 1 mm ce qui l'empêche de descendre le long du mât. La bordure de la voile (partie basse) est fixée à la bôme (barre horizontale) par deux élastiques passés dans les embouts fendus de cette dernière.

Un élastique est fixé sur la bôme au plus proche du mât. Lorsque la voile est bordée (serrée, tendue, tirée), l'élastique se tend également et étarque (tend verticalement) la voile sur son mât. Il est fixé au pied de mât par un crochet métallique pris sur une vis reliant les deux plaques de plexi précédemment citées.

Les roues :

Les trois roues sont faites de la même manière : trois pièces de plexiglas d'épaisseur 3 mm sont collées pour former une roue d'épaisseur 9 mm. Les trois pièces sont identiques (diamètre 70 mm, en partie évidées pour être plus légères et percées pour le passage de l'axe). Le trou central possède un diamètre de 8 mm afin de pouvoir y insérer des roulements à billes étanches, de diamètre extérieur 8 mm, diamètre intérieur 3 mm, épaisseur 3 mm et dotés d'un épaulement permettant d'assurer son bon positionnement dans la roue. L'ensemble de cette pièce de plastique constitue la jante de la roue. Le pneu est un joint de cuvette de WC en mousse de diamètre extérieur 110 mm, diamètre intérieur 70 mm et épaisseur 9 mm.

Le train arrière :

Chaque roue arrière est reliée à la latte en fibre de verre sur le châssis du char à voile par deux pièces :

• L'axe de rotation. Tige filetée inox de diamètre 4 mm avec un écrou et un contre-écrou côté intérieur et un écrou frein côté extérieur pour maintenir la roue en position. Il est nécessaire de suffisamment serrer les écrous (pour éviter d'avoir du jeu) mais pas trop (pour ne pas créer de frottement qui ralentirait la rotation de la roue).
• La fusée. Imprimée en 3D (c.f. fichier STL), cette pièce se visse sur la latte de fibre de verre. L'axe de rotation de la roue se fixe dans l'extrémité de la fusée (trou prévu à cet effet dans le modèle 3D). Les roues doivent être parallèles selon l'axe longitudinal du char et avoir une inclinaison de 5° selon l'axe vertical (afin de garantir la stabilité du char lorsqu'une roue se lève).

L'assemblage se fait par collage à la colle bi-composants (axe de rotation dans la fusée) et par des vis (fusée sur la latte de fibre de verre). Les deux côtés sont symétriques.

L'électronique :

La partie électronique est très simple. J'ai trouvé toutes les pièces dans des magasins de modélisme (en ligne). Cinq éléments sont nécessaires :

• Une radiocommande deux voies avec son récepteur
• Une batterie adaptée à ses servos
• Un interrupteur (optionnel, vous pouvez brancher et débrancher votre batterie à chaque fois mais c'est moins confortable)
• Un servo de direction avec son palonnier
• Un servo treuil

Les branchements sont très simples. La batterie alimente le récepteur sur lequel sont branchés les deux servos. De cette façon, vous pourrez contrôler la trajectoire de votre char avec le servo de direction et la puissance de la voile avec le servo treuil.

Il est absolument nécessaire que le récepteur soit placé dans une petite boîte étanche en plastique afin de bien le protéger de l'humidité (qu'il n'aime pas vraiment).

La direction :

La roue avant est montée sur une fourche qui lui permet d'être mobile afin d'assurer la direction du char (comme un vélo). La fourche est un morceau de tige filetée inox de diamètre 4 mm. Elle est pliée afin de ne pas toucher à la roue lors de sa rotation. La fourche est reliée au timon du char par un porte fourche imprimé en 3D (c.f. fichier STL) en PLA. Il doit permettre de s'insérer à l'extrémité du tube servant de timon et est fixé à l'intérieur grâce à deux vis. On peut remarquer que le porte fourche présente un angle. En effet, la fourche n'est pas insérée verticalement dans le porte fourche. Pour des raisons de stabilité, la roue avant du char ne doit pas seulement tourner à gauche ou à droite, elle doit aussi se pencher vers l'intérieur du virage. Dans le cas contraire, elle déraperait et risquerait de rendre le char moins efficace dans les virages mais également d'entraîner une perte totale ou partielle de contrôle de l'appareil. Pour ce faire, l'angle doit être choisi avec soin. Il est nécessaire d'ajuster la position souhaitée de son timon et de suivre l'angle entre la pointe du timon et le point de contact de la roue au sol. C'est cette droite qui détermine l'angle à adopter pour le porte fourche.

Maintenant que nous avons un char doté d'une roue avant capable de tourner, il va falloir la relier au servo de direction afin de véritablement télécommander le char :

• Un premier morceau de tige filetée inox de diamètre 4 mm est soudé à la fourche
• Une longue tige du même matériau est fixée sur le servo de direction et se prolonge jusqu'à environ 1 cm de la pièce précédente
• Les deux morceaux sont reliés par un tube en plastique souple (morceau de tubulure de masque à oxygène) afin réaliser une articulation nécessaire pour que la roue puisse tourner librement.

La coque :

Le châssis et l'électronique sont protégés des projections de sable et d'humidité par une coque. Celle-ci n'est pas encore réalisée.