Réalisé par:

Maire Gabriel : gabriel.maire@etu-upmc.fr
Théo Bellegarde : theo.bellegarde@etu-upmc.fr

L'Hyperloop est un projet de recherche industriel, lancé en 2013 par Elon Musk. Musk définit l'Hyperloop comme un cinquième mode de transport, en plus des bateaux, des avions, des voitures et des trains.

L'hyperloop consiste en un tube surélevé dans lequel se déplacent des capsules. L'intérieur du tube est sous basse pression pour limiter les frictions de l'air. Les capsules se déplacent sur un coussin d'air généré à travers de multiples ouvertures sur la base de celles-ci, ce qui réduit encore les frottements. Le mode de propulsion et de freinage des capsules est régi par un champ magnétique généré par des moteurs à induction linéaires placés à intervalles réguliers à l'intérieur des tubes. L'objectif principal étant de réduire un maximum les frottements afin de se déplacer plus vite à moindre coût. De plus le prototype serait alimenté par énergie solaire via des panneaux solaires situés sur les tubes.

En théorie, le système permettrait de voyager du centre de Los Angeles au centre de San Francisco en moins de 30 minutes, ce qui représente une distance de 551 kilomètres à plus de 1 102 km/h, soit plus rapide qu'un avion qui parcourt cette même distance en 35 minutes à la vitesse de 885 km/h.

Diagramme de Gantt

Journal de bord

nos expérimentations

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.

Circuit électrique du système avec alimentation de pc portable plus quatre condensateurs de 4700 micro Farad.

Le Mobile est une petite voiture surmontée d'un aimant cylindrique.

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.

• Le Tube

<font 12px/inherit;;inherit;;inherit>En première approche notre tube devrait comme ci-dessous:</font>

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.

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.

• 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.

Les essaies de mobile :

https://www.youtube.com/watch?v=BjsGQaNYntU

https://www.youtube.com/watch?v=VVWY_hTRHAc

+mobile pvc

Les mobiles à coussin d'air ne fonctionnant pas nous avons effectué nos mesures sur le mobile à roulettes.

Vidéo de du coilgun : coilgun

coilgun2

Ci-dessus le matériel utilisé bobine, interrupteur pour forte intensité, condensateur et alimentation de pc portable

Deux sortes de mesures ont été réalisées pendant ce projet, des mesures électroniques et mécanique.

Les mesures électroniques nous ont permis de calculer l'intensité parcourant une bobine : Q=C*V

I= dQ/dt= 26A pendant la décharge des condensateurs. On peut dont calculer le champ magnétique crée par la bobine

Grâce à ce champ magnétique on peut approximer la force de répulsion entre la bobine et l'aimant :

F= 31 Newton

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.

Force réelle = 9 Newton pendant 14 millisecondes

Econdensateurs = (1/2)*C*U^2 = 0,18 Joules

Eélectrique = R*I²*t = 0,04 joules

Ecinétique = (1/2)*M*V² = 0,08 joules

Rendement : 36%

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.