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DÉTERMINER LA CINEMATIQUE DUN MECANISME TD 06 Exercice 1 : ÉOLIENNE On s'intéresse à une éolienne pour particulier (de puissance 18 KW comparée aux éoliennes industrielles dont le diamètre du rotor peut atteindre 125 m et qui fournissent 5 MW). On donne ci-dessous, la photo et la représentation sous forme de schéma cinématique de cette éolienne. Ce système est constitué de trois solides : le mât 0, de repère associé R 0 =( O 0 , x 0 , y 0 , z 0 ), fixe par rapport au sol tel que l’axe ( O, z 0 ) soit dirigé suivant la verticale ascendante ; le corps 1, de repère associé R 1 = ( O 1 , x 1 , y 1 , z 1 ) , en mouvement de rotation d’axe ( O, z 0 ) par rapport au mât 0 tel que z 0 = z 1 et ( x 0 , x 1 ) =θ ; les pâles 2, de repère associé R 2 =( B, x 2 , y 2 , z 2 ), en mouvement de rotation d’axe ( B, x 1 ) par rapport au corps 1 tel que OB =b x 1 (b constant), x 1 = x 2 et ( y 1 , y 2 ) =α. Si un corps étranger percute une pâle au point de l'endommager, alors un « balourd » se crée (le centre de gravité G 2 des pâles n’est plus sur l’axe de rotation des pâles), et des effets dynamiques (vibrations) peuvent apparaître et être à l’origine d’effort qui vont user anormalement certaines pièces du système. Pour des calculs ultérieurs de dynamique, il est nécessaire de connaître la position de ce point G 2 dans le repère 0. Nous poserons la position du centre de gravité G 2 des pâles 2 définie par : BG 2 =c z 2 . Question 1 : Colorier le schéma cinématique de l'énoncé. document.docx 16/04/2022 1/16

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DÉTERMINER LA CINEMATIQUE D’UN MECANISME

TD 06

Exercice 1 : ÉOLIENNEOn s'intéresse à une éolienne pour particulier (de puissance 18 KW comparée aux éoliennes industrielles dont le diamètre du rotor peut atteindre 125 m et qui fournissent 5 MW).On donne ci-dessous, la photo et la représentation sous forme de schéma cinématique de cette éolienne.

Ce système est constitué de trois solides : le mât 0, de repère associé R0=(O0 , x0 , y0 , z0), fixe par rapport au sol tel que l’axe (O , z0) soit dirigé suivant

la verticale ascendante ; le corps 1, de repère associé R1=(O1 , x1 , y1 , z1 ), en mouvement de rotation d’axe (O , z0) par rapport au mât

0 tel que z0= z1 et ( x0 , x1 )=θ ;

les pâles 2, de repère associé R2=(B , x2 , y2 , z2), en mouvement de rotation d’axe (B , x1) par rapport au

corps 1 tel que OB=b x1 (b constant), x1= x2 et ( y1 , y2)=α .

Si un corps étranger percute une pâle au point de l'endommager, alors un « balourd » se crée (le centre de gravité G2 des pâles n’est plus sur l’axe de rotation des pâles), et des effets dynamiques (vibrations) peuvent apparaître et être à l’origine d’effort qui vont user anormalement certaines pièces du système.Pour des calculs ultérieurs de dynamique, il est nécessaire de connaître la position de ce point G2 dans le repère 0.

Nous poserons la position du centre de gravité G2 des pâles 2 définie par : BG2=c z2.

Question 1 : Colorier le schéma cinématique de l'énoncé.

Question 2 : Repérer les liaisons et les lister sur un graphe des liaisons. Préciser le paramètre de mouvement associé à chaque liaison. Indiquer le nombre de paramètres indépendants.

Question 3 : Réaliser les figures de changement de base en couleur (avec les mêmes couleurs), et écrire le vecteur rotation associée.

Question 4 : En déduire l’expression de Ω(2 /0).

Question 5 : Définir, puis indiquer les trajectoires T (G2 ,2/1), T (B ,2/1), T (O ,2/1), T (B ,1/0), T (O ,1/0), et T (G2 ,1/0).

Question 6 : Ecrire les vecteurs y2, z2 dans la base 1 et y1, z1 dans la base 2.

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Exercice 2 : COPIE D'ELEVE

Les questions suivantes sont indépendantes.

Question 1 : Corriger les 2 erreurs suivantes :

Question 2 : Corriger les 3 erreurs suivantes :

Question 3 : Corriger les 14 erreurs suivantes :

x1= x0 cosα+ y0sin α x0=cos α x1−sinα y1

y1=−sinα x0+cos y 0 y0=sinα x1

Ω(1 /0)=α z Ω(1 /2)=β (t ) y1

Question 4 : Nommer les liaisons suivantes :

Exercice 3 : CAMION DE TRANSPORTOn s’intéresse à un camion de transport, dont une photo et un schéma cinématique sont donnés ci-dessous.

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1

2

z1y0y1 z2

x2

βx1

αx1x0 y1z0= z1

α β

0 1 2

liaison sphère cylindre de centre B

et d'axe (B , x¿¿1)¿

liaison pivot d'axe

0

liaison glissière d'axe x1

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Ce système est constitué de quatre solides, listés ci-dessous avec leur repère lié : châssis 0, R0=(O, x0 , y0 , z0) ;

corps 1 d’un des deux vérins hydrauliques, R1=(O, x1 , y1 , z1 ) ; tige 2 d’un des deux vérins hydrauliques, R2=(O , x2 , y2 , z2) ;

benne 3, R3= (C , x3 , y3 , z3 ).

On donne les caractéristiques géométriques et les paramètres de position : le point O se situe à une hauteur h=1m par rapport au sol ; ‖AB‖=3m ;

α=( x0 , x1), β=( x0 , x3) et OB=λ x1.

Pour éviter toute collision, le constructeur annonce que la hauteur maximale de la benne « levée » est de 5,84 m. Cela se produit lorsque :

les tiges des vérins sont complètement sorties : λmax=3,5m ; l’inclinaison des vérins par rapport au châssis est de αmax=140° ; l’inclinaison de la benne par rapport au châssis est de βmax=60 °.

Question 1 : Colorier le schéma cinématique de l'énoncé.

Question 2 : Réaliser un graphe de liaison. S’il est défini, préciser le paramètre de position associé à chaque liaison.

Question 3 : Réaliser les figures de changement de base, et en déduire le vecteur rotation associé.

Question 4 : Que dire des bases 1 et 2 ? En déduire Ω(2 /1), puis Ω(2 /0).

Question 5 : Définir, puis indiquer les trajectoires T (A ,3/0), T (B ,3 /0), T (C ,3/0), T (B ,2/1), T (B ,1/0)et T (B ,2/0).

Question 6 : Déterminer un vecteur position de A dans le repère 0, en fonction des paramètres de position et des caractéristiques géométriques.

Exercice 4 : PRODUIT VECTORIEL - CENTRIFUGEUSE DE LABORATOIRE

Une centrifugeuse de laboratoire est constituée d’un carter 1 en forme de bol, d’un rotor 2 auquel sont fixées des éprouvettes 3.Les éprouvettes contiennent chacune deux liquides de masse volumique différente.

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Sous l'effet centrifuge dû à la rotation du rotor 2, les éprouvettes 3 s'inclinent et le liquide dont la masse volumique est la plus grande est rejeté vers le fond des éprouvettes, ce qui réalise la séparation des deux liquides.

Le repère R1=(O1 , x1, y1 , z1 ) est associé au carter 1.

Le rotor 2 a un mouvement de rotation d’axe (O1 , z1) par rapport au carter 1.

On pose R2=(O2 , x2 , y2 , z2) le repère associé au rotor 2, α=( x1 , x2 ) et O1O2=h z1.

L’éprouvette 3 a un mouvement de rotation d’axe (O3 , y3) par rapport au rotor 2.

On pose R3=(O3 , x3 , y3 , z3) le repère associé à l’éprouvette 3, β=( x2 , x3), O2O3=R x2 et O3 A3=l x3.

Question 1 : Réaliser le schéma cinématique en couleur.

Question 2 : Réaliser les figures planes en couleur illustrant les 2 paramètres d’orientation et . Indiquer les vecteurs rotation.

Question 3 : Déterminer le vecteur O1 A3 .

Question 4 : Déterminer les produits scalaires et vectoriels suivants :

x1 . x1, x1 . z1, x1 . x2, x2 . x1, x1 . x3, x1 . z3

x1∧ x1, x1∧ z1, x1∧ x2, x2∧ x1, x1∧ y2, x2∧ z1, x3∧ z1, z3∧ z1, x1∧ x3, y1∧ z3, x1 .( x1∧ z3)

Exercice 5 : CARROUSEL

On s'intéresse à un carrousel 1 qui tourne par rapport au sol 0 autour d'un axe fixe (O , z¿¿0)¿. On pose OA=R x1 et θ=( x0 , x1).

Question 1 : Ecrire le vecteur position du point A.

Question 2 : Déterminer la vitesse de translation V (A ,1/0) et l'accélération a (A ,1 /0). Vérifier l'homogénéité des résultats.

On suppose maintenant la vitesse de rotation du carrousel constanteθ=ω=constante.

Question 3 : Que devient l'accélération a (A ,1 /0) ? Dessiner les 3 vecteurs positions, vitesse et accélération en vu de dessus en couleur.

Question 4 : Que peut-on dire des directions d'un vecteur de norme constante et de sa dérivée ?

Exercice 6 : LE BIONIC BAR DU PAQUEBOT HARMONY(Support proche du Robot Ericc, TP Mines-Pont X-ENS PSI)

Meet two robotic bartenders who know how to shake up your night out. They can mix, muddle, and stir it up too. With moves as fluid as the Pimm’s in your cup, they can create an almost endless combination of cocktails, whether it’s a classic Manhattan or a custom order of your own design. Just order by app on the nearby tablets and watch your bionic mixologist do its thing. Designed and powered by the minds at Makr Shakr, the Bionic Bar® is making history at sea.

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Le chariot S1, auquel on associe le repère R1=( A , x1 , y1 , z1 ), est en mouvement de translation de direction

par rapport au bâti S0, de repère R0=(O , x0 , y0 , z0).

Le corps S2, auquel on associe le repère R2=(A , x2 , y2 , z2), est en mouvement de rotation autour de l'axe (A , z1) avec le chariot S1.

Le bras S3, auquel on associe le repère R3=(B , x3 , y3 , z3), est en mouvement de rotation autour de l'axe (B , y¿¿2)¿ avec le corps S2.

On donne ci-dessous un extrait du cahier des charges :

Exigence 1 Afin que la boisson ne soit pas renversée, il est nécessaire que la pince avance horizontalement selon x0 à vitesse constante V par rapport au châssis du robot.

Question 1 : Colorier le schéma cinématique de l'énoncé.

Question 2 : Réaliser un graphe de liaison. S’il est défini, préciser le paramètre de position associé à chaque liaison.

Question 3 : Réaliser les figures de changement de base en couleur et en déduire le vecteur rotation associée.

Question 4 : Que dire des bases 0 et 1 ? En déduire Ω(1 /0)et Ω(3 /0).

Question 5 : Définir les trajectoires T (P ,3 /2), T (B ,3 /2), T (B ,2/1), T (P ,2 /1), T (A ,2/1), T (A ,1/0), T (B ,1/0)et T (P ,1/0).

Question 6 : Quels sont les paramètres du mouvement ? Sont-ils indépendants ?

Question 7 : Déterminer un vecteur position de P dans le repère 0, en fonction des paramètres de position et des caractéristiques géométriques.

Question 8 : Déterminer le vecteur vitesse V (P ,3/0) avec 2 méthodes. Vérifier l'homogénéité du résultat.

Question 9 : Déterminer le vecteur accélération a (P ,3 /0). Vérifier l'homogénéité du résultat.

Question 10 :Projeter V (P ,3/0) dans la base 0 et donner les 3 équations scalaire qui traduisent l'exigence 1. En déduire α , β et λ en fonction de V, α, β, λ et des paramètres caractéristiques.

Une intégration numérique se fait facilement.

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Exercice 7 : COPIE D'ELEVEQuestion 1 : Corriger les 8 erreurs suivantes :

a (A ,1 /0)=R θ2 x1+ θ y1

V (B ,3/0)=λ x2+(λ α cos (β )+a α ) y2− β z2

A(B ,3/0)=− λ α2 cos (β ) x1−a α2 x1+ λ x2− λ β2 x2+ λ α cos (β ) y2+ λ α cos (β ) y2−2 λ α β sin (β ) y2+ λ α cos (β ) y2+a α y2−2 λ β z2−λβ z2

a (A ,1 /0)=R (−θ2 x1+θ y1 )

Exercice 8 : PRODUIT SCALAIRE

Question 1 : Calculer x1. x2, z3 . x1, x2. y1, x2 . x1, x4 . y1

Question 2 : Calculer x2 . z3, x3 . x1, x3 . z2, x2 . y1, z1 . z4

Question 3 : Calculer y3 . z4, z3 . y1, x3 . x4, x3. y4, z1 . y4

Exercice 9 : PRODUIT VECTORIEL

Question 1 : Calculer y1∧ y2, x1∧ y2, y1∧ z2, z2∧ x1

Question 2 : Calculer x2∧ z3, x3∧ x2, z3∧ y2, z2∧ x3

Question 3 : Calculer z3∧ z4, x3∧ y4, y2∧ x4, y4∧ y3

Pour aller plus loin http://www.jdotec.net → Exercices interactifs → Calcul vectoriel

Exercice 10 : MAGIC ARMS(D'après concours E4A, filière PSI, 1999)

Le « Magic Arms » est un manège fabriqué par la société WAAGNER-BIRO. Ses mouvements simultanés autour de trois

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y1y2

x1z1= z2

x2αz3β

y2= y3

x2x3

z2

y4γ

x3= x4

z3z4

y3

z1z2

y1x1= x2

y2αz3β

y2= y3

x2x3

z2

x4γ

z3= z4

y3y4

x3

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axes, désorientent les 39 passagers embarqués qui ne savent plus reconnaître le dessus du dessous pendant quelques minutes.

La structure métallique d’environ 12 m de haut est composée de deux bras mobiles et d'une nacelle.

Les passagers assis dans la nacelle 3, sont parfaitement maintenus par un harnais. Pendant les 9 premières secondes du cycle, le bras principal 1 et le bras 2, sont liés l’un à l’autre, et commencent à tourner par rapport à la structure 0. En même temps, la nacelle 3 tourne autour de son axe. Après ces 9 secondes, le maximum de hauteur est atteint et les deux bras se désindexent et se mettent à tourner indépendamment l’un de l’autre. Tous les mouvements sont pilotés par un ordinateur.

Cette installation permet une combinaison de mouvements complexe qui assure des sensations fortes chez les utilisateurs.

Le paramétrage adopté est le suivant :

Soit R0=(O1 , x0 , y0 , z0) un repère orthonormé direct lié à la structure fixe 0.

Soit R1=(O1 , x1 , y1 , z1) un repère orthonormé direct lié au bras 1, en mouvement de rotation d’axe (O1 , z1) par

rapport au bâti 0 tel que z0= z1 et ( x0 , x1 )=Ψ .

Soit R2=(O2 , x2 , y2 , z2) un repère orthonormé direct lié au bras 2, en mouvement de rotation d’axe (O2 , z2) par

rapport au bras 1 tel que z1= z2 et ( x1 , x2 )=θ

Soit R3=(O3 , x3 , y3, z3) un repère orthonormé direct lié à la nacelle 3, en mouvement de rotation d’axe (O3 , y3) par

rapport au bras 2 tel que y2= y3 et ( x2 , x3 )=α.

Question 1 : Réaliser 3 figures planes illustrant les 3 paramètres d’orientation Ψ, θ et α, puis en déduire le vecteur rotation traduisant chaque figure.

Question 2 : Déterminer les expressions de la vitesse et de l’accélération du passager situé en M : V (M ,3/0), puis de Γ (M ,3/0).

On se place à un instant particulier t =19,8 s, où θ est petit, et α est petit, ce qui implique Ψ=0,28 rad, θ=0,1 rad et α=0,13 rad, ce qui implique

cos (θ )=cos (α )=1sin (θ )=θsin (α )=α

Question 3 : A l'aide des simplifications ci-dessus, exprimer les vecteurs x2, puis x1 dans la base B3. En déduire, l'expression littérale de V (M ,3/0), dans la base B3 à cet instant.

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O1O2=a y1+b z0

O2O3=c y2

O3M=R z3

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Question 4 : Sachant que a=3,9m, c=2,87m et R=2,61m, et que pendant la plage [17s ; 27s] les vitesses angulaires sont constantes et valent Ψ=0,84 rad / s, θ=0,94 rad / s et α=−0,628rad /s, déterminer les valeurs numériques des composantes de V (M ,3/0) dans la base B3 . En déduire ‖V (M ,3/0)‖.

Question 5 : Valider cette valeur à partir du graphique ci-dessous.

Question 6 : Donner ‖V (M ,3/0)‖, en km/h. Qu'en pensez-vous ?

Question 7 : Déterminer ‖Γ (M,3/0)‖ à cet instant à partir du graphe ci-dessous. À combien de g correspond-t-elle ? Qu'en pensez-vous ?

Exercice 11 : MANEGE SPIN FLYOn s'intéresse au manège Spin Fly présent dans de nombreuses fêtes foraines.

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Objectif : déterminer l’accélération subie par un client du manège, dans le but de de vérifier que la limite supportable (sans inconfort) par l'homme d'une valeur de 2g, ne soit pas dépassée.

Ce système est constitué de quatre solides :

– l'estrade 0 (plancher), de repère associé R0=(O , x0 , y0 , z0), fixe par rapport à la terre telle que l’axe (O , z0) soit dirigé suivant la verticale ascendante ;

– le plateau 1, de repère associé R1=(O , x1 , y1 , z1), en mouvement de rotation d’axe (O , z0) par rapport à l'estrade 0 telque z0= z1 et ( x0 , x1 )=Ψ ;

– le bras 2, de repère associé R2=(B , x2 , y2 , z2), en mouvement de rotation d’axe (B , x1) par rapport au plateau 1 tel

que OB=b z0 (avec b constant), x1= x2 et ( y1 , y2)=θ ;

– le disque 3, de repère associé R3=(B , x3 , y3 , z3), en mouvement de rotation d’axe (B , z2) par rapport au bras 2 tel

que z2= z3 et ( x2 , x3 )=φ.

La position du point D du disque 3 est défini par : BD=c x3 (avec c constant).

Question 1 : Réaliser les figures de changement de base illustrant les 3 paramètres d’orientation. En déduire sous chaque figure, le vecteur rotation traduisant la figure.

Question 2 : Déterminer les trajectoires T(D,3/2), T(D,2/1), T(D,1/0), T(D,3/0)

Question 3 : Déterminer les torseurs cinématiques V (3 /2),V (2 /1),V (1 /0).

Question 4 : En déduire le torseur cinématique V (3 /0) au point B.

Question 5 : En déduire le torseur cinématique V (3 /0) au point D en montrant que :

V (D ,3 /0 )=c ( φ+ψ cosθ ) y3+c (θ sin φ−ψ sinθ cos φ) z2

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On se place dans le cas où le disque, le bras et le plateau tournent à vitesse constante : Ψ=cte, θ=cte et φ=cte.

Question 6 : Montrer que l'accélération Γ (D ,3/0) s'écrit :

Γ (D ,3 /0 )=c ( θ sinφ−ψ sinθ cos φ ) ψ sin θ x1−c ( θ sinφ−ψ sin θ cos φ ) θ y2+c (ψ2 cosθ sinθ sin φ+2 φ θ cosθ+2 ψ φ sinθ sinφ ) z2−c ( φ+ψ cos θ )2 x3−c( ψ θ sin θ) y3

La suite de l’étude consisterait à projeter ce vecteur dans une base unique afin de déterminer l’expression de sa norme…

Puis, après application numérique, il serait possible de vérifier, si la limite supportable par l'homme (2g) est dépassée.

Exercice 12 : COPIE D'ELEVEQuestion 1 : Corriger les 4 erreurs suivantes :

ν (1/0)= V (C ,1/0)=0Ω(1/0)= α z0C

Exercice 13 : BOEING-BELL V22 OSPREY

On s'intéresse à l'appareil de transport hybride américain Boeing-Bell V22 Osprey. Il s'agit du croisement entre un avion de transport militaire et un hélicoptère (voir FIGURE 1 et 2).

Marquant l'aboutissement d'un projet commencé 20 ans plus tôt, la production en série du V-22 Osprey a été lancée fin 2005. Au total, 458 exemplaires sont prévus pour équiper trois composantes de l'armée américaine : l'US Marine Corps, l'US Air Force et l'US Navy. En mars 2014, environ 150 sont en service dans l'USMC, 25 dans l'USAF1. (Vous pouvez également l'apercevoir dans le film Transformers).

Sa formule à moteurs basculants lui permet de décoller et atterrir verticalement, comme les hélicoptères de transport qu'il doit remplacer. C'est le premier appareil de ce type et de cette taille à être construit en série.

Un extrait du cahier des charges du système est donné ci-dessous (voir FIGURE 3) :

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FIGURE 2 - Déploiement des moteurs, puis des pales

FIGURE 1 - Un V-22 Osprey, passant du mode « hélicoptère » au mode « avion »

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OBJECTIF

L'objectif est de vérifier que la vitesse maximale en bout de pale respecte le critère du cahier des charges fonctionnel (CdCF) 1.2.1 . Une mauvaise étude cinématique pourrait entraîner une destruction des pales due au franchissement de la vitesse du son ou des efforts gyroscopiques trop élevé au moment de l'inclinaison des moteurs.

PARTIE I - VOL STATIONNAIRE EN MODE « HÉLICOPTÈRE »

Dans cette partie, le Boeing-Bell V22 Osprey est dans la phase de vie où il a décollé. Le véhicule est en mode « hélicoptère » et monte à la verticale à vitesse constante. Le fuselage (0) sera considéré comme un repère galiléen.

On donne le modèle cinématique simplifié des propulsions du V-22 Osprey ci-dessous (voir FIGURE 4).

PARAMETRAGE

Nous allons utiliser le schéma cinématique partiel ci-dessous (voir FIGURE 5).

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FIGURE 4 - Schéma cinématique simplifié des propulsions du V-22 Osprey

Fuselage 0

moteur 1

rotor 2

pale 3

FIGURE 3 - Diagramme des exigences du Boeing-Bell V22 Osprey, extrait du CdCF

Avant de l'avion

z0

x0

y0

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Le fuselage (0) est supposé fixe dans cette phase de vie. Le repère associé est le repère R0=( A , x0 , y0 , z0 ), z0 étant l'axe vertical ascendant.

Le moteur (1), en liaison pivot d'axe ( A , x0 ), par rapport au fuselage (0), a pour repère associé le repère

R1=( A , x1 , y1 , z1 ) tel que AB = L1 z1 et α = ( y0 , y1 ) = ( z0 , z1 ).

Le rotor (2), en liaison pivot d'axe (B , z1 ), par rapport au moteur (1), a pour repère associé le repère

R2=( B , x2 , y2 , z2 ) tel que BC = L2 x2 et β = (x1 , x2)=( y1 , y2 ).

La pale (3), en liaison pivot d'axe (C , z2), par rapport au rotor (2), a pour repère associé le repère

R3=(C , x3 , y3 , z3 ) tel que CD = L3 x3 et γ = ( x2 , x3 )=( y2 , y3 ).

Question 1 : Colorier les solides 0, 1, 2 et 3 sur le schéma cinématique de la FIGURE 5.

Question 2 : Réaliser, en utilisant les mêmes couleurs, les figures de changement de base ainsi que le graphe des liaisons.

Question 3 : Ecrire le vecteur position AD .

Question 4 : Exprimer sous sa forme la plus réduite, la vitesse du point D dans le mouvement de 3/0 notée V (D,3 /0 ).

PARTIE II - PASSAGE EN MODE « AVION »

On considère maintenant, la phase de vie où le V22 Osprey change de mode. Les pales sont complètement dépliées, ainsi γ=0 [rad] et γ=0 [rad/s]. Les rotors tournent et changent d'orientation pour passer du mode « hélicoptère » au mode « avion » α=constante et β=constante (voir FIGURE 1).

Question 5 : Que peut-on dire des bases B2 et B3 ? Ecrire Ω(1 /0), Ω(2 /1) et Ω(3 /2).

En simplifiant l’expression de V (D ,3 /0 ) déterminée à la question 4, avec les nouvelles hypothèses, montrer que celle-ci s'écrit

V (D ,3 /0 )=− α L1 y1+((L2+L3 ) α sin β ) z1+ (L2+L3 ) β y2

Question 6 : Ecrire l'accélération du point D dans le mouvement de 3/0 notée a (D ,3 /0).

PARTIE III - VOL FACE AU VENT, AVEC PASSAGE EN MODE « AVION »

On modélise le vent par le torseur cinématique : V(air /0 )= Ω (air /0 )V (D,air /0 )D

0V vent y0D

, avec V vent constante.

Lorsque le rotor tripale tourne, toutes les pales n'ont pas la même vitesse relative par rapport à l’air et donc pas la même portance (voir FIGURE 6). On cherche à savoir quelle pale a le plus de portance.

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L2

L1

A

B

D

L3

C

z1= z2

z0

x0= x1

x2

x3

0

1

2

3

x1α

β

γx2

z2= z3

FIGURE 5 - Schéma cinématique paramétré d'une propulsion du V-22 Osprey

Page 13: sciencesindustrielles.com€¦ · Web viewPour des calculs ultérieurs de dynamique, il est nécessaire de connaître la position de ce point G 2 dans le repère 0.Nous poserons la

On donne les valeurs numériques suivantes :

L1=3,5m ; L2=0,8m ; L3=5m ; α=45° ; α=1 tr /min ; β ¿' 412tr /min ; γ=0tr ; γ=0tr /min ; V vent=50 km /h.

Ainsi que la position des trois pales, à l’instant de l’étude : β1=20 ° ; β2=140 ° ; β3=260 °.

Question 7 : Donner les vitesses angulaires α , β et la vitesse V vent en unité SI.

Question 8 : Exprimer la vitesse V (D,3 /air ) en projection sur la direction y2pour déterminer la vitesse relative de la pale 3 par rapport à l’air, appelée « VENT RELATIF ». Vous utiliserez une composition des vitesses.

Question 9 : Faire l'application numérique pour les 3 pales. Reproduire et compléter le tableau suivant. Quelle pale a la vitesse relative la plus élevée et donc la portance la plus grande ?

Pale 1 Pale 2 Pale 3

Position angulaire de la pale β i

Vitesse relative en bout de palei /air

Question 10 : Le critère 1.2.1 du cahier des charges est-il respecté ?

document.docx 19/05/2023 13/13

FIGURE 6 – Forces de Portance et Trainée sur une pale dans le repère local R3

force de portance

force de trainée

Sens du déplacement de la pale 3 par rapport à l’air

Sens du « VENT RELATIF »

V (D,air /3 )

z3

y3 x3

D