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28 août 2018

TRAVAUX SUR L’INGÉNIERIE DU MOULIN

CHAMBRAGNE BastienVILLE Adrien

CE DIAPORAMA EST CELUI UTILISÉ LORS DE LA RÉUNION DU MARDI 28 AOÛT 2018 AU PALAIS DES CONGRÈS DE ROCHEFORT

IL NE CONSTITUE EN AUCUN CAS LE RÉSULTAT DE NOS TRAVAUX ET N’EST BIEN QU’UN SUPPORT VISUEL, PARTAGE A DESTINATION DES MEMBRES DE L’ASSOCIATION DU MOULIN DE L’ARSENAL DE ROCHEFORT


Contextualisation

Mécanismes du moulin

Étude énergétique

Aide technique générale

1 – Contextualisation

• Travail demandé• Principe de fonctionnement• Puissances• Temps d’utilisation

8

Travail demandé

I - CONTEXTUALISATION

A) TRAVAIL DEMANDÉ

B) PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT

C) PUISSANCES

D) TEMPS D’UTILISATION

28/08/2018


• Etude d’opportunité énergétique

• Etude de modernisation du moulin

• Etude de mise en valeur du site

• Aide technique générale

9

Zone d’action

Positions extrêmes du Bateau

Surface balayée par le bateau racleur

Moulin

1

2

3

4

28/08/2018



A) TRAVAIL DEMANDÉ


C) PUISSANCES


10

Rappel du fonctionnement

28/08/2018



A) TRAVAIL DEMANDÉ


C) PUISSANCES


11

Nombre de personnes manœuvrant

Moulin

Ponton

Bateau racleur

Personnel nécessaire

28/08/2018



A) TRAVAIL DEMANDÉ


C) PUISSANCES


12

Points revus de l’année précédente

Puissance du moulin : 15kW

On verra plus tard …

28/08/2018



A) TRAVAIL DEMANDÉ


C) PUISSANCES


13

Points revus de l’année précédente

28/08/2018



A) TRAVAIL DEMANDÉ


C) PUISSANCES


Compris dans le temps d’exploitation :• 1h pour la mise en place et le rangement du ponton• 1/2h pour les changements de points fixes• Vitesse 2× plus élevée au retour• 10 passes pour Napoléon III et 8 passes pour Louis XV• Passes de 100m à 0,12 m/s

2 – Mécanismes du moulin

• Treuil• Type d’ailes• Variation de la voilure• Rotation de la coiffe

SOLUTIONS POUR LE TREUIL

16

Solutions pour le treuil

2 – MÉCANISMES DU MOULIN

A) TREUIL

B ) TYPE D’AILES

C) VARIATION DE LA VOILURE

D) ROTATION DE LA COIFFE

Arbre vertical

Solution avec arbre verticalNombre de moteurs

Solution 1 moteur Solution 2 moteurs

Non

21

Oui

28/08/2018


17

Solutions pour le treuil

Arsenal

Réseau

Arsenal

Réseau

Solution « moteur » Solution « arbre vertical »

28/08/2018



A) TREUIL

B ) TYPE D’AILES



18

Solutions pour le treuil Solution moteur Solution arbre vertical

Critères techniques

Principales différences 1 ou 2 moteursArbre vertical3 embrayages

Sécurité + -

Simplicité d’élaboration + -

Performance ++ ++

Maintenance + +

S’il faut un ascenseur Centré Excentré

Critères touristiques

Attrait touristique + ++

Respect historicité -- +

Espace libéré + -28/08/2018



A) TREUIL

B ) TYPE D’AILES



19

Sens de rotation des tambours

Louis XV

pontonNapoléon III

Bateau28/08/2018



A) TREUIL

B ) TYPE D’AILES



20

Sens de rotation des tambours

1 ↑ ↓

2 0 0

3 ↑ ↑

4 ↑ 0

5 0 ↑

Tamboursliés

Tamboursséparés

28/08/2018



A) TREUIL

B ) TYPE D’AILES



21

Solution arbre vertical

28/08/2018



A) TREUIL

B ) TYPE D’AILES



22

Solution arbre vertical

28/08/2018



A) TREUIL

B ) TYPE D’AILES



23

Solution électrique 1 moteur

28/08/2018



A) TREUIL

B ) TYPE D’AILES



24

Solution électrique 1 moteur

28/08/2018



A) TREUIL

B ) TYPE D’AILES



25

Solution électrique 2 moteurs

MM

28/08/2018



A) TREUIL

B ) TYPE D’AILES



26

Solution électrique 2 moteurs

28/08/2018



A) TREUIL

B ) TYPE D’AILES



27

Solutions électriques

1 moteur 2 moteurs

Avantages Quand même un peu de mécanique

Prix

Commande simple

Inconvénients Mise en place

Embrayages nécessaires : commande et maintenance

Synchronisation

28/08/2018



A) TREUIL

B ) TYPE D’AILES



TYPE D’AILES

29

Ailes Berton

Avantages Inconvénients

Très courant

Savoir faire français

Comportement connu

Coût

Vrillage impossible

Performances moyennes

28/08/2018



A) TREUIL

B ) TYPE D’AILES



Création en 1841

30

Ailes à jalousie

Avantages Inconvénients

Performances (2 à 3 fois Berton)

Variation voilure autonome

Coût

Aucun en France

Peu de retour d’expérience

Bon courage pour trouver un fabricant

28/08/2018



A) TREUIL

B ) TYPE D’AILES



Création vers 1860Courant en Angleterre et en Allemagne

31

Nombre d’ailes

4 ou 6 ailes ?

Mêmes performances

Différences :

• Répartition couple / vitesse

• Coût

28/08/2018



A) TREUIL

B ) TYPE D’AILES



VARIATION DE LA VOILURE

33

Système Berton

28/08/2018



A) TREUIL

B ) TYPE D’AILES



34

Système Berton

28/08/2018



A) TREUIL

B ) TYPE D’AILES



Système historique

Avantages Pilotage manuel possible

Beauté mécanique

Inconvénients Uniquement pour arbre en bois

Ne fonctionne pas à l’arrêt

Mise en place complexe

35

Système Berton

28/08/2018



A) TREUIL

B ) TYPE D’AILES



Pilotage moteur

M

Avantages Prix (composants mécaniques en moins)

Inconvénients Pas de système manuel

Moteur visible sur extérieur de l’arbre

36

Système Berton

28/08/2018



A) TREUIL

B ) TYPE D’AILES



Pilotage vérin hydraulique

Avantages Souplesse

Inconvénients Pas de système manuel

Coût

Besoin d’un groupe hydraulique et d’un joint tournant

37

Ailes à jalousie

28/08/2018



A) TREUIL

B ) TYPE D’AILES



Contrepoids

ROTATION DE LA COIFFE DU MOULIN

39

Rotation de la coiffe

Système papillon + Crémaillère

Avantages Mise en mouvement automatique

Fonctionne en cas de panne électrique

Inconvénients Non respect historicité

Crémaillère sur mesure

Prix

28/08/2018



A) TREUIL

B ) TYPE D’AILES



40


Système Couronne + Pignon

Avantages Esthétique

Performant

Inconvénients Nécessite un moteur et une commande

Crémaillère sur mesure

28/08/2018



A) TREUIL

B ) TYPE D’AILES



41


Roue tournante

Avantages Prix

Inconvénients Nécessite un moteur et une commande

Mauvais rendement

Performance dégradée par des corps extérieurs sur le rail

28/08/2018



A) TREUIL

B ) TYPE D’AILES



3 – Étude énergétique

• Potentiel éolien• Conversion et distribution de

l’énergie• Fonctionnement du bateau• Puissance du moulin• Estimations de production

43

Distribution des vitesses du vent dans une année : loi de Weibull

3 – ÉTUDE ÉNERGÉTIQUE

A) POTENTIEL ÉOLIEN

B) CONVERSION ET DISTRIBUTION DE L’ÉNERGIE

C) FONCTIONNEMENT DU BATEAU

D) PUISSANCE DU MOULIN

E) ESTIMATIONS DE PRODUCTION

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Nom

bre

d'he

ures

par

an

Vitesses du vent (m/s)

28/08/2018


44

Répartition des vents au cours de l’année

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Mois de l’année

Moyenne

[- ; + ]Plage contenant 68% des valeursV

ites

se d

u v

en

t (k

m/h

)

28/08/2018








45

Production d’électricité

Dans tous les cas : ALTERNATEUR

Rôle : produire de l’électricité

Contrôle : impose la vitesse, régulée par automate

28/08/2018








46

Production d’électricité

28/08/2018








47

Automatismes dans le moulin

Commande de l’alternateur

Orientation de la coiffe

Variation de la voilure

Contrôle à distance

GirouetteAnémomètre

Armoire électrique

28/08/2018








48

Schémas de fonctionnement

Réseau

Arsenal

Réseau

Hors fonctionnement bateau

Fonctionnement bateau : plusieurs cas possibles

28/08/2018








49

Temps d’exploitation

Forme Napoléon III Forme Louis XV

Temps exploitable 6h06 3h42

Vitesse minimale du bateau 10 cm/s 15 cm/s

Durée maximale 5h40 3h43

Durée minimale 2h45 2h30

Puissance nécessaire 900 W 1350 W

28/08/2018








Mêmes hypothèses :• 1h pour la mise en place et le rangement du ponton• 1/2h pour les changements de points fixes• 10 passes pour Napoléon III et 8 passes pour Louis XV• Vitesse 2× plus élevée au retour• Passes de 100m• Force résistive de 9000N

50

Fonctionnement du bateau : cas de la forme Louis XV

Pas assez de vent Vent suffisant Trop de vent

Vent correspondant < 12 km/h Entre 12 et 30 km/h > 30 km/h

Vitesse du bateau 15 cm/s Imposée par le vent 33 cm/s

Vitesse des ailes correspondante

6,7 tr/min Idem 15 tr/min

Durée de dragage pour la forme

3h40 Entre 2h30 et 3h40 2h30

Puissance correspondante

1350 W En moyenne 2300 W 3340 W

28/08/2018








51

Données de base pour les calculs

Données traitées par Philippe Bruyerre

Courbe empirique de puissance de fin XVIIIe siècle

0

0,01

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0,08

0,09

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

Cp

Rapport d’avance

Coefficient de puissance pour des ailes Berton

28/08/2018








52

Comparaison avec d’autres types

Moulin à vent avec des ailes Berton

28/08/2018








Moulin à vent avec des ailes à jalousie

53

Puissance en fonction de la vitesse du vent

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

0 2 4 6 8 10 12

Pu

issa

nce

W

Vitesse du vent m/s

Zone 1 :Vent trop faible

Zone 2 :Fonctionnement

Zone 3 :Maintien

en puissance

Zone 4 :Arrêt sécurité

Puissance nominale

28/08/2018








54

Puissance disponible pour différents diamètres d’aile

28/08/2018








0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

0 2 4 6 8 10 12

Pu

issa

nce

W

Vitesse du vent m/s

17m30

18m

20m

24m

55

Caractéristiques du moulin pour les calculs

Hauteur de l’axe des ailes : 18mDiamètre des ailes : 18m

Vitesse de rotation maximale des ailes : 15 tr/min

Vitesse minimale du bateau : 15 cm/s

28/08/2018








Ce que le moulin aurait produit pendant le mois d’août 2018…

Pour cette simulation :

Fonctionnement du bateau les jours impairs de 14h à 19h

: jour (7h-22h)

: nuit

: puissance produite par le moulin

: puissance prise au réseau (négatif = revente): puissance minimale pour faire fonctionner le bateau

-7000

-5000

-3000

-1000

1000

3000

5000

7000

9000

31/07/2018

Puis

sanc

e pr

odui

te (W

)

Bilan de ces 28 jours:

Production de 793 kWh

Consommation du bateau de 178 kWh

Revente de 647 kWh

Achat de 21 kWh

60

Estimation de production sur une année

Production : 15 MWh/anBesoins bateau : 1,5 MWh/an

Ateliers de l’Hermione au mois de décembre 2017 : 16,5 MWh

Un restaurant en moyenne : 34 MWh/an

28/08/2018








Berton 17m30 Berton 20m Jalousies 18m

13 MWh/an 18 MWh/an 40 MWh/an

4 – Aide technique générale

• Ponton• Calculs de fondation

TRAVAUX SUR LE PONTON

63

Répartition des forces sur le ponton

4- AIDE TECHNIQUE GÉNÉRALE

A) PONTON

B) CALCULS FONDATIONS

31 kN

31 kN28/08/2018


64

Architecture du ponton

Tableau de commandes

Winch électrique Guindeau

électrique

Winch manuel

Blocage de la chaîne

28/08/2018


4- AIDE TECHNIQUE GÉNÉRALE

A) PONTON

B) CALCULS FONDATIONS

CALCULS DE FONDATIONS

MERCI DE VOTRE ATTENTION

amar - prÃ©sentation fin de stage€¦ · 7hpsv g¶h[sorlwdwlrq)ruph 1dsroprq ,,, )ruph /rxlv ;9...

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