Michel Perrin - Mes maquettes    :    Galéa

Annexe

Chantier du mécanisme de propulsion par les rames


     Objectifs du mécanisme
     D'où les contraintes
     Essais de motorisation
     Essais de Transmission
          Liaison par chaîne
          Liaison par tringle
          Liaison par élastique
          Liaison par courroie dentée
     Montage définitif avec utilisation du PVC
          Support de l'ensemble
          Module moteur
          Module prise de force
          Module embrayage
          Equilibrage
          Les bièles d'entraînement
          Ligne des Dames de Nage
          Les rames
          Module de contrôle
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p.23  «Citations» [Date]:

Objectifs du mécanisme
      - 1/ En marche avant rectiligne et synchromnisée :
             - Les rames sont actionnées en «miroir» :
               elles frappent l'eau simultanément (en cadence) des deux côtés du bateau.
             - La cadence est variable selon les besoins (15 à 30 «palades» par minute).
      - 2/ En marche arrière rectiligne et synchromnisée (la cadence est plus lente).
      - 3/ En marche courbe (virage doux) :
             - Les rames ne sont actionnées que d'un côté (droite ou gauche, l'autre côté peut être levé ou baissé)
      - 4/ En demi-tour sur place (si possible) :
             - Un bord propulse dans un sens, tandisque l'autre le fait en sens inverse.
      - 5/ La position repos
             - Les rames sont levées à la verticale (ou presque) lors d'une marche à la voile ou d'un stationnement à poste.

D'où les contraintes :

      - 1/ Les bielles actionant les rames devront être débrayables.
      - 2/ Le sens de rotation du ou des moteurs devra pouvoir s'inverser.
      - 3/ La vitesse du ou des moteurs devra être variable.
Contraintes supplémentaires :
      - 1/ Je ne dispose pas d'outils me permettant de fabriquer des pièces précises sur mesure.
      - 2/ Je dois me contenter des matériaux du commerce : tube et profilé aluminium ou laiton, corde à piano, et enfin PVC, ...
      - 3/ D'où la necessité de prévoir du jeu et des règlages fins sur tous les mécanismes.

Essais de motorisation

Pour les essais, j'ai utilisé le kit moteur (1,5v à 4,5v) + engrenages de GOTRONIC (code 06111).
Démultiplication par les engrenages du kit : Elle permet d'obtenir une vitesse de rotation raisonable.
Ultérieurement, un variateur et un moteur compatibles avec la RC remplaceront ce kit GOTRONIC.

a/ Motorisation à trois moteurs
img/ga ch1 08 3 moteurs min.png

Le moteur central entraine une roue dentée centrale de position fixe et munie de deux ergots d'entraînement.
De part et d'autre de cette roue centrale, deux autres roues mobiles de traction peuvent s'y embrayer pour entraîner le mouvement des rames du bord correspondant.
Un deuxième et un troisième moteurs, à droite et à gauche du moteur central, entraînent une deuxième et une troisième roues motrices fixes et à ergot sur lesquelles les roues de traction peuvent s'embrayer se libérant simultanément de la roue centrale.
Ce montage satisfait les quatre objectifs mais est encombrant.

b/ Motorisation à deux moteurs
img/ga ch1 06 2 moteurs min.png

Un moteur entraine une roue dentée centrale de position fixe et munie de deux ergots d'entraînement.
De part et d'autre de cette roue centrale, deux autres roues mobiles peuvent s'y embrayer pour entraîner le mouvement des rames du bord correspondant.
De plus, un deuxième moteur entraîne une deuxième roue motrice à ergot sur laquelle la roue la plus proche peut s'embrayer se libérant simultanément de la roue centrale.
Ce montage satisfait les quatre objectifs mais reste encombrant.

c/ Motorisation à un seul moteur
img/ga ch1 03 1 moteur min.JPG

Le moteur entraine une roue dentée centrale de position fixe et munie de deux ergots d'entraînement.
De part et d'autre de cette roue centrale, deux autres roues mobiles peuvent s'y embrayer pour entraîner le mouvement des rames du bord correspondant.
Ce montage satisfait les objectifs 1, 2 et 3.
ga des Embrayage 1.png


d/ Décision

La motorisation à un seul moteur est retenue :
Le demi-tour sur place (objectif 4) peut être remplacé par une courte marche avant des rames sur un bord suivie d'une courte marche arrierre sur l'autre bord.

Essais de transmission de la force motrice


La maquette portera un vingtaine de rames sur chaque bord.
- Côté extérieur (eau), les rames sont portées par des points fixes p («dames de nage») équidistants les uns des autres et alignés sur une droite horizontale de hauteur variable.
- Côté intérieur, les rames r sont portées de chaque côté par une barre rigide c entraînée par la rotation de deux bielles a et b, l'une côté proue, l'autre côté poupe. La bielle a est solidaire de la roue motrice a. La bielle b est solidaire par la barre rigide c qui doit rester horizontale (paralèlle à la surface de l'eau).
ga des Traction 2.png
Problème : Ces deux bielles A et B doivent rester parfaitement synchrones, c'est-à-dire, rester parfaitement paralleles pour que la barre rigide C reste parfaitement horizontale.
Or, lors de leur rotation, les bielles A et B, passent par une position horizontale jaune :
Si la barre rigide C est en mouvement descendant, tout ce passe bien : l'extrémité b de la barre C descend au dessous de la ligne des axes des roues et poursuit sa rotation dans le bon sens. C'est la cas de la position rouge vers la position verte ci-dessous.
Si elle passe en mouvement ascendant, vers la position jaune, tout ce passe bien jusqu'à cette position horizontale jaune.
Mais à ce niveau, rien n'oblige l'extrémité de la bielle B à passer au dessus de la ligne des axes des roues (position jaune) et elle fait "marche arrière" (position violet) entraînée par le poids de la barre rigide C, tandisque la bielle A (en violet) poursuit son mouvement de rotation ascendant.
ga des Traction 3.png
La barre rigide C n'est plus parallele à la surface de l'eau : Une partie des rames sera hors de l'eau, tandis que l'autre sera sous l'eau !
La syncronisation des bielles doit donc être garantie par une liaison fiable.

J'ai été amené à faire plusieurs gabarits avant pour parvenir à cette synchronisation parfaite et fiable :

a/ Liaison par chaîne (Chaînes et roues dentées de chez GOTRONIC)
img/ga ch1 10 Liaison chaîne 1 min.JPG
(Photo ancienne avec 2 moteurs)
ga des Liaison chaîne 2.png

La difficulté est de trouver la bonne tension pour des chaînes aussi longues :
      -Trop tentues, les chaînes grippent,
      -Trop lâches, elles "sautent" des dents et la synchro se dérègle.
Nouvel essai avec de nouveaux supports d'axes et un nouveau mode de tension ...
Malgré les améliorations dûes aux nouveaux supports des axes, les liasons par chaîne restent deffectueuses : Les chaînes "sautent" et le parallélisme des deux bords n'est pas assuré.
Il faut trouver autre chose ! ... mais quoi ?

b/ Liaison par tringles décalées de 90° (Nouveau montage)
 
ga ch1 10 tringle 2 moy.JPG ga ch1 10 tringle 2 moy.JPG
ga des Liaison tringle 2.png

La liaison par un jeu de tringles C fixées à des bielles A et B orientées à 90°, garde une bonne synchronisation.
Mais le mouvement reste saccadé même lorsque le poids de ces tringles est compensé par des masselottes.
Il faut dire qu'à ce stade de mes essais, les supports de axes des roues dentées sont encore très imparfaits.

c/ Liaison par élastique (Nouveau montage)
Pour cet essai de liason par élastique, j'ai retenu l'élastique rond noir Ø 2,9mm de chez MyMercerie.com (S) , mais comme je le craignais, l'élastique n'assure pas le synchronisme des deux bords.
img/ga ch1 11 Elastique 1 min.JPG


d/ Liaison par un jeu de courroies dentées (Nouveau montage)
Dans ce nouveau gabarit, la charpente du mécanisme de traction, les supports des axes et le système de tension des chaînes ou courroies ont été revus.
img/ga ch1 10 Liaison courroie 1 min.JPG img/ga ch1 10 Liaison courroie 2 min.JPG

J'ai remplacé les chaînes et les élastiques par des courroies dentées de 9mmm de chez 123courroies (S) , - je n'ai pas trouvé moins large -.
Les essais sont concluants : bonne synchronisation des deux bords et souplesse de fonctionnement.
Malheureusement les poulies dentées qui portent les courroies sont très larges (1+9+1+13=24mm) et augmentent considérablement la largeur totale du mécanisme de propultion (24+24 = +48mm).
Celui-ci ne devient plus compatible avec la finesse souhaitée des oeuvres vives de la coque.
Il semble pourtant que l'utilisation des courroies dentées soit la solution.
Je dois travaller à réduire la largeur du mécanisme.

Montage définitif avec utilisation du PVC


Je découvre le PVC dans le modélisme. On le trouve en plaques et profilés de toutes dimensions et épaisseurs.
J'avais récupéré des chutes lors du changement des portes et fenêtres de la maison.
Il sera le matériau de base du prochain mécanisne.

Flasques en PVC     ( ↕ 2mm   Ø 49mm )
 
  img/ga ch1 12 Flasques 1 min.JPG img/ga ch1 12 Flasques 2 min.JPG
 
Vues partielles de ce que sera le nouveau montage
 
  img/ga ch1 13 DerMout 1 min.JPG img/ga ch1 13 DerMout 4 min.JPG img/ga ch1 13 DerMout 5 min.JPG
 
Ce nouveau montage semble donner satisfaction !
      -Entraînement souple,
      -Synchronsation parfaite des bièles,
      -Embrayage/débrayage correts.
      -Il est concu par modules nettements individualisés de sorte qu'il soit aisé d'intervenir sur l'un sans incidence sur les autres.
 
Entrons dans les détails :
a/ Le support de l'ensemble
 
img/ga ch1 13 Support 1 min.JPG.JPG img/ga ch1 13 Support 2 min.JPG.JPG img/ga ch1 13 Support 3 min.JPG.JPG

Matériaux :
      -Plaque centrale PVC : Epaisseur=2,5mm, Largeur=88mm, Longueur=720mm (sera recoupée ultérieurement)
      -Profilé alluminium en U : 10x10mm
Disposition :
      -Au centre : Supports des mécanismes de lever/baisser des rames,
      -Côté moteur : Modules d'embrayage et de motorisation,
      -Côté contrôle : Modules de contrôles du positionnement des rames (positions basse, haute, moyenne)

b/ Le module moteur
Le moteur installé pour ces essais est provisoire, c'est le "Kit moteur + engrenages" code 06111 de chez GOTRONIC (S) , 4,5V.
Il sera remplacé ultérieurement par un moteur avec variateur.
Image de droite : installation de la pile 4,5v avec pinces crocodiles pour marche av/ar.
 
img/ga ch1 13 Moteur 1 min.JPG img/ga ch1 13 Moteur 2 min.JPG img/ga ch1 13 Moteur 3 min.JPG

c/ Le module prise de force
 
img/ga ch1 13 Moteur-Embrayage 1 min.JPG img/ga ch1 13 Embrayage-Force 1 min.JPG img/ga ch1 13 Embrayage-Force 2 min.JPG

Le moteur entraîne une roue à chaîne encadrée de deux flasques munies de cames (près de l'axe) ...

d/ Le module embrayage
 
img/ga ch1 13 Embrayage 5 min.JPG img/ga ch1 13 Embrayage-Flasque 1 min.JPG img/ga ch1 13 Embrayage-Trans 1 min.JPG
Pour chacun des bords (babord & tribord), la flasque mobile (image centrale ci-dessus) se déplace sur l'axe moteur, elle
      -est embrayable/débrayable sur la flasque moteur (flasque avec la chaîne sur l'image gauche), et
      -est solidaire de la flasque d'entraînement (image droite) grace à la came fixée sur cette dernière et qui la traverse librement.
Ainsi la flasque mobile "connecte" ou "déconnecte" la flaque moteur de la flasque d'entraînement de la bièle.
 
Cette flaque mobile est déplacée sur son axe au moyen d'une clavette demi lune creuse qui transmet l'ordre d'embrayage/débrayage :
 
img/ga ch1 13 Embrayage-Commande 1 min.JPG img/ga ch1 13 Embrayage-Commande 2 min.JPG img/ga ch1 13 Embrayage-Commande 3 min.JPG
img/ga ch1 13 Embrayage-Commande 4 min.JPG img/ga ch1 13 Embrayage 1 min.JPG img/ga ch1 13 Embrayage 2 min.JPG

e/ Equilibrage
Une masselotte en plomb de 55g installée de chaque côté permet de contre-balancer le poids de la bièle (54g) et assouplit le mouvenent.

img/ga ch1 13 Masselottes 1 min.JPG


f/ Les bièles d'entraînement (C) du support (D) des rames
 
img/ga ch1 14 Bielles 1.png

 
img/ga ch1 14 Bielles 2 min.JPG img/ga ch1 14 Bielles 3 min.JPG

 
img/ga ch1 14 Bielles 7 min.JPG img/ga ch1 14 Bielles 6 min.JPG img/ga ch1 14 Bielles 5 min.JPG

Principe : Sur chacun des bords (babord et tribord), la bièle 'C', entraînée dans le sens longitudinal par sa flasque d'entraînement 'B', entraînera à son tour une bièle 'D' de support des rames 'R' au moyen de trois autres supports :
       -Des barres 'E', solidaires et perpandiculaires à 'C', solidaires horizontalement mais libres verticalement sur 'D'
                     Les barres 'E' assureront le mouvement horizontal des rames.
       -Des butées de limite basse 'Lb' qui limiteront la descente de la bièle 'D'.
       -Des sangles 'S' (fil), solidaires de 'C' et également libres sur 'D'
                     Les sangles 'S' assureront le mouvement vertical des rames de la butée 'Lb' vers le haut.
Les rames sont arrimées à la bièle 'D' et pivotent sur leur dame de nage 'Dn'.
Ainsi, elles devraient avoir un mouvement 'Dl' de demi-lune :
      -Mouvement rectiligne horizontal au dessus de la surface 'SE' de l'eau,
      -Mouvement circulaire sous la surface 'SE' de l'eau.

g/ Ligne des Dames de Nage (dn) (rames en mouvement, rames baissées et levées) (r)

 
img/ga ch1 15 LDN 1 moy.JPG

img/ga ch1 15 LDN 5 moy.JPG

img/ga ch1 15 LDN 6 min.JPG img/ga ch1 15 LDN 7 min.JPG

img/ga ch1 15 LDN 8 moy.JPG

Indépendamment du mécanisme des bièles d'entraînement (D), La ligne des dames de nage (une de chaque bord) peut prendre trois hauteurs (qui seront ultérieurement commandées par un servo-moteur) :
- Hauteur moyenne : c'est la hauteur de marche, lorsque le mécanisme d'entraînement est embrayé (sur un bord ou les deux) et que la galère "Vogue".
- Hauteur basse : lorsque le mécanisme d'entraînement est débrayé sur le bord, tandis qu'il est embrayé sur l'autre bord.
Cette position permet de maintenir les pelles dans l'eau quelle que soit la position du mécanisme d'entraînement.
Elle est utilisée pour un virage rapide, elle freîne le bord, l'autre bord étant en marche (avant ou arrière).
- Hauteur haute : lorsque le mécanisme d'entraînement est débrayé sur un bord, cette position permet de maintenir les pelles hors de l'eau quelle que soit la position arrêtée du mécanisme d'entraînement.
Position utile en cas de navigation à la voile.

h/ Les rames
21 paires de rames.
Bras : Baguettes chinoises "Jerbro" (lot de 30 paires en bambou chez Amazon)
Pelle : PVC épaisseur 2,5mm
(a) Point d'accroch sur la bièle de support des rames (barre de traction )
(b) Point d'appui sur la ligne des dames de nage
(c) La came 'c' permet d'orienter la pelle lors de la traction de sorte qu'elle pénétre facilement dans l'eau.
img/ga ch1 16 Rames 1 min.JPG img/ga ch1 16 Rames 3 min.JPG


i/ Module contrôle





                                                                                                        Page en préparation

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