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 Construction d'hydrofoil en T asservi bidirectionnel

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Jolt

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MessageSujet: Re: Construction d'hydrofoil en T asservi bidirectionnel   Dim 17 Nov 2013 - 9:19

T'as raison, c'est cool d’expérimenter, surtout avec un objet fascinant comme des foils!

Par contre, je ne vois pas trop comment tu pourrais mesurer avec une seul sonde deux paramètres différents mais interdépendants, car Samdam a raison, la pression sur le surface de capteur en mouvement dépendra bien du profondeur mais aussi de la vitesse selon l'effet Bernoulli.

Peut-etre deux sondes, soumis a la meme vitesse d'écoulement mais placés a deux profondeurs différents sur le mat?  Avec ca tu peux calculer a la fois le profondeur et la vitesse, pour ajuster le gain de reaction.

Pour les tests indoor, il y aussi les piscines pour la nage à contre-courant...
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fbedon

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MessageSujet: Re: Construction d'hydrofoil en T asservi bidirectionnel   Dim 17 Nov 2013 - 19:15

Salut Jolt,
nage à contre courant, c'est une bonne idée, mais ça ne doit pas aller bien vite...

J'ai trouvé un truc qui devrait convenir pour débuter :

Un trop plein du canal Vizille-Pont de Claix, avant Champ sur Drac.
Dans la ligne droite on voit une installation sur la droite en descendant sur Champ, s'y garer et traverser la route pour atteindre la berge de la Romanche.
Une jolie buse carrée laisse écouler une belle nappe d'eau laminaire de 30cm d'épais, vitesse estimée 2m/s
Qui dit mieux ?

Coté mesure de hauteur et de vitesse, j'ai un peu travailler la dessus en fin d'étude, vous connaissez les fameux tubes de Pitot ? Ceux qui ont givrés sur le vol Paris Rio.
Un tube dont la section est perpendiculaire à un flux, subi une surpression proportionnelle à la vitesse au carré, P=ro.v², avec ro la masse volumique du fluide. Il suffit donc de soustraire la pression statique qui dépend de la profondeur pour avoir une pression proportionnelle à la vitesse.



Donc j'envisage d’utiliser 2 tubes associés à un Pitot et un capteur de pression différentielle pour calculer la vitesse et un second capteur avec un seul tube pour avoir la profondeur, ai-je été clair ?


Dernière édition par fbedon le Dim 17 Nov 2013 - 21:08, édité 1 fois
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Christian

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MessageSujet: Re: Construction d'hydrofoil en T asservi bidirectionnel   Dim 17 Nov 2013 - 20:18

Pourquoi ne pas valider le concept sur une maquette 1:5 ? ça permet d'utiliser de faibles écoulements lents Wink
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fbedon

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MessageSujet: Re: Construction d'hydrofoil en T asservi bidirectionnel   Dim 17 Nov 2013 - 21:30

Salut Christian.
vas-y développe STP, je fais un foil type carte de visite, que je plonge dans un courant de quelle vitesse ? 1,5 nd ? Pour avoir une force 125 (25²*25)fois plus faible ? 0.5 kg ?

Je ne suis pas certain que le problème soit bien plus facile à étudier, hormis le fait que n'importe quel cours d'eau convienne.
- Les efforts sont du même ordre de grandeur que le poids du matériel, quand ça va pousser vers le haut ça va aller très doucement.
- Je ne vais rien apprendre de de la dynamique nécessaire en vraie grandeur.
- Les efforts secondaires (bielle, trainée) vont être encore moins facilement mesurables.
- Les turbulences, cavitation et autre ventilations seront invisibles.

Quelqu'un a-t-il déjà maquetté à une échelle réduite et peut-il m'éclairer sur le sujet ?
Fred
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juju

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MessageSujet: Re: Construction d'hydrofoil en T asservi bidirectionnel   Lun 18 Nov 2013 - 17:31

Le sujet est bien trop complexe sur certains points pour moi mais sans parler de maquettes il me semble qu'il existe des mats court (environ 40cm) permettant d'être plus tolérant aux appuis et donc moins sensibles aux différents efforts. Si cela peut t'aider dans ton développement !
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MessageSujet: Re: Construction d'hydrofoil en T asservi bidirectionnel   Mar 19 Nov 2013 - 21:32

Bonsoir à tous
voici les premiers résultats des essais "in poubello" :
j'ai trouvé un soft qui fait une sorte d'enregistreur des valeurs lues par la sonde de pression ("Processing" un cousin lui aussi gratuit du soft Arduino)



J'ai rempli ma poubelle d'un bon mètre d'eau.
J'ai attaché un tube plastique le long d'une baguette et fixé le tout trempé dans 50 cm d'eau.
j'ai enregistré le signal issu de la sonde lors des perturbations que je provoque avec une casserole pour agiter la surface en la remplissant et la vidant.(photo 2)


Les résultats sont encourageants ! j’obtiens bien une grosse oscillation amortie quand je donne un coup de pied dans la poubelle (photo 1), sans doute dues aux oscillations mécaniques du plastique qui transmet des vibrations à la colonne d'air, mais on ne fait pas de kite dans les poubelles et ce phénomène ne m'inquiète donc pas trop :-)

En revanche lorsque j'agite la surface avec ma casserole, on aperçoit la variation de niveau (baisse) lorsqu'on rempli la casserole (variation réelle du niveau), mais pas les oscillation prévisibles lorsqu'on la vide avec force.(photo 3)
Ça mérite naturellement des essais en vraie grandeur dans une eau tumultueuse genre Drac.



Le prochain essai coté instrumentation devra s'attacher à la mesure de vitesse avec un tube de Pitot.
A vos commentaires, critiques et conseils, merci.

Fred
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Christian

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MessageSujet: Re: Construction d'hydrofoil en T asservi bidirectionnel   Mar 19 Nov 2013 - 21:54

Le problème sera de bien filtrer le bruit : retirer les vaguelettes du clapot, et ne garder que les changements de profondeurs du foil.
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MessageSujet: Re: Construction d'hydrofoil en T asservi bidirectionnel   Mar 19 Nov 2013 - 22:05

Salut,
je viens de voir une vidéo intéressante :

On dirait un capteur genre "antenne" associé à une électronique sommaire...
Quelqu'un connait ?
Sommaire, pas si sûr ! IMU signifiant centrale inertielle, ou gyroscope...
Le site qui en cause est ici :
ici

Stabilisation de l'altitude du roulis et du tangage par une électronique comprenant gyro, GPS, sonde de force, carte mémoire...associée à des servos de modélisme.

Fred
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Jolt

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MessageSujet: Re: Construction d'hydrofoil en T asservi bidirectionnel   Mar 19 Nov 2013 - 23:17

Tu devrais aussi regarder le histoire du système nommé «Little Herbie» développé pour les Boeing 747. Certains suggérent que le team Oracle a pu abuser ce système pour faciliter le réglages de ces foils et gagner l'America's Cup..

"Equipé d’accéléromètres, de gyroscopes et de calculateurs, Herbie permet de détecter des variations d’assiette et de réaliser des corrections de la stabilité. Ceci avec une vitesse et une précision qui dépasse la capacité des pilotes de ligne !"

http://foils.wordpress.com/
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samdam

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MessageSujet: Re: Construction d'hydrofoil en T asservi bidirectionnel   Mar 19 Nov 2013 - 23:26

le jette pas à la poubelle ton capteur, il est très bien!

c'est quoi l'amplitude relative des variations dues aux "turbulences" de ta casserole par rapport à la variation quand tu plonge à 50cm depuis la surface ?
il faut que ça reste négligeable devant la variation due à un vrai changement de profondeur de l'ordre de la précision que tu cherches à atteindre, mettons 20cm, mais je pense pas que les turbulences de ta casserole soient représentatives de celles autour d'un profil d'aile à 20nds, mais ça te donne déjà une idée!
les variations dues à la vitesse seront importantes, vu que tu as bossé sur les sondes pitot tu connais bien, c'est juste la densité qui est plus élevée (mais on va moins vite). l'autre différence c'est que les sondes pitot des avions sont sans doute placées là où la pression dynamique est forte, sur ton foil tu auras surement intérêt à la placer là ou ça varie le moins, pour que les variation dues à la hauteur soient pas trop petite devant celles dues à la vitesse. ça ça risque d'être beaucoup plus compliqué!

domage que ta poubelle soit pas ronde ce serai plus facile pour faire tourner l'eau rapidement!

sinon tu as quelle fréquence d'échantillonage max?

le palpeur de la video joue le role de ton capteur de pression, si tu rajoutes en plus un gyroscope ça devient vraiment une grosse usine à gaz, en plus on a pas beaucoup de place sur nos foil! (où alors ça rentre plus dans la même catégorie!)
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MessageSujet: Re: Construction d'hydrofoil en T asservi bidirectionnel   Mer 20 Nov 2013 - 0:00

Le gyroscope / accéléromètre est gros comme un timbre Very Happy 
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fbedon

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MessageSujet: Re: Construction d'hydrofoil en T asservi bidirectionnel   Dim 24 Nov 2013 - 18:32

Salut Samdam,
coté échantillonnage, je ne suis pas trop inquiet ça semble pédaler assez vite et je ne suis pas au max de la vitesse de transmission, en gros je remplis l'écran (1000 mesures) en 5 secondes.
Au niveau des variations de pression dues aux turbulences et à la vitesse, je reviens d'un essai dans le Drac, je mets la photo d'une série de mesures :



La pleine échelle fait environ 1m10 de profondeur (10 kPa théoriques), je suis donc à environ 40 cm, et sorti de l'eau sur la fin.
Les variations sont dues aux turbulences et aux mouvements de ma baguette qui n'était pas rigide et tenue à la main. il y avait un bonne vitesse d'environ 2m/s et pas mal de turbulences.
J'ai tendance à penser que la précision sera suffisante pour apprécier l'altitude de la planche

J'ai fait également des essais de Pitot, mais là c'est beaucoup moins concluant, le capteur a une gamme trop grande, et de nombreux paramètres semblent parasiter le signal (vibrations, orientation,...).
Il est vrai que mon Pitot est un peu rudimentaire.



Je vais creuser un peu plus cette mesure de vitesse, mais ça semble compromis avec ce cher Pitot. Qui aurait une autre piste ?
(J'aimerais autant éviter le GPS pour le moment...)

Je viens de voir la version aquatique de l'anémomètre, appelé courantmètre :
Courantmètre

Il n'y a plus qu'a trouver le capteur en question...
Fred
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samdam

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MessageSujet: Re: Construction d'hydrofoil en T asservi bidirectionnel   Dim 24 Nov 2013 - 19:47

j'y connais pas grand chose, mais il y a pas de raison que ton "pitot" fonctionne pas sur un foil s'il est placé à un endroit ou la variation de pression dynamique est importante: face au flux tout à la pointe du rostre? ou au contraire dans une zone basse pression comme la partie du fuselage juste au dessus de l'aile (dans ce dernier cas il faudrait mieux que le tube soit connecté aux 2 côtés du fuselage pour éviter des problème de disymétrie droite gauche suivant le bord).

dans une zone de depression tu peux avoir des variations de pressions de l'odre de 0.1bar (par exemple ici ils citent 0.15 bar à 30nds http://www.rivieres.info/antho/theorie_foil/theorie_du_%20foil.htm, j'essairai de trouver une courbe pour un profil typique de kitefoil), donc comparable à une variation de profondeur de 1m que ton capteur mesure sans problème. donc il n'y a pas de raison que ça ne marche pas en sonde de vitesse. Tout le problème sera de calibrer et de faire la part des choses entre la pression dynamique et la pression due à la profondeur, car ton capteur pitot sera aussi sensible à la profondeur, et inversement ton capteur profondeur sera aussi sensible à la vitesse (quelque soit l'endroit où tu le mette, comme dit Jolt il y aura toujours au moins un effet Bernouilli!)
mais en plaçant ton capteur vitesse pitot à un endroit où les variations de pression dynamique sont importantes, et en plaçant ton capteur vitesse à un endroit où au contraire les variations de pression dynamiques sont minimales (un trou débouchant sous le fuselage?), je crois que tu dois pouvoir t'en sortir en comparant la variation des 2 (j'ai pas dis que c'était simple!)
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MessageSujet: Re: Construction d'hydrofoil en T asservi bidirectionnel   Dim 24 Nov 2013 - 20:50

même en prenant juste la pression dynamique en mettant le capteur dans une zone de surpression face au flux (pointe du rostre, bord d'attaque de l'aile ou du mat), une bête application du 1/2rho.v² donne déjà pour 10m/s: 1/2*1000*10²=50000Pa (0.5 bars).
il faudrait même passer sur un gamme de pression plus élevée si tu veux pouvoir aller à des vitesses > 20nds (là ou l'asservissement devient vraiment intéressant!) donc il n'y a vraiment pas de raison que ça ne marche pas!

pour la depression je trouve des valeurs très variables, mais c'est certainement beaucoup plus élevé sur nos foils que les 0.15 bars à 30 nds que je citais, au pire on dois pouvoir évaluer ça en prenant le problème à l'envers (on sait que la portance doit soulever un bonhomme et on connais la surface de l'aile qui le porte, je cherche ça sur le fofo)
edit: zut après petite application numérique, je me rend compte que c'est pas si simple car je pense qu'il faut tenir compte du fait que le bonhomme est en avant du centre de poussée, et il y a un bras de levier difficile à évaluer (c'est le stabilo qui compense, tient c'est rigolo comme problème, je vais creuser un peu...)
enfin de toute façon c'est surement plus simple de placer ton pitot en surpression face au flux, et on a vu que c'est suffisant...
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fbedon

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MessageSujet: Re: Construction d'hydrofoil en T asservi bidirectionnel   Dim 24 Nov 2013 - 22:13

Salut Samdam
0.5 bars !
ben oui alors il n'y a pas de raison que ça foire.
Tout au moins pour les hautes vitesses, ce sera plus difficile pour la vitesse mini d'intervention de la régulation où là on sera sur des valeurs comparables à la pression statique.
7 nds= 13 km/h =3.6 m/s
P=0.5*1000*3.6*3.6=6500 Pa= 65cmH2O
Coté compensation de la profondeur pour la mesure de vitesse, ce ne sera pas trop compliqué de soustraire la valeur de pression statique mesurée, à la pression dynamique.
Je prendrai bien la pression statique dans le tube du mat, de manière à éviter les influences de la vitesse, des venturis etc...
Je vais tenter une nouvelle compagne de mesure orientée mesure de vitesse, dans un flux plus laminaire, avec un Pitot plus "carré".
Un paramètre à prendre en compte est la longueur du tuyau, plus il est long, plus il y a un volume mort qui se comprime et fait que la force d’Archimède donc la pression obtenue diminue.
Fred
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MessageSujet: Re: Construction d'hydrofoil en T asservi bidirectionnel   Dim 24 Nov 2013 - 22:28

fbedon a écrit:

Je prendrai bien la pression statique dans le tube du mat, de manière à éviter les influences de la vitesse, des venturis etc...
tu auras quand même des variations liées à la vitesse à l'endroit ou ton ouverture débouche du mat dans l'eau, et l'eau étant incompressible tu va retrouver cette variation dynamique là ou tu as mis ton capteur. je mettrai plutôt le bout du tube au milieu du fuselage en dessous, mais au pied du mat c'est effectivement plus simple et sans doute pas mal non plus (sauf que l'aile et ses turbulences est plus près!)

fbedon a écrit:

Je vais tenter une nouvelle compagne de mesure orienté mesure de vitesse, dans un flux plus laminaire, avec un Pitot plus "carré".
tu peux peut être aussi insérer ton pitot dans un truc ressemblant à un bord d'attaque ou un rostre pour voir ce que ça donne (un cone avec une petite ouverture au bout?), peut être que le fait d'avoir juste le tube fausse la mesure (pas très aérodynamique le bout de tube!)
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MessageSujet: Re: Construction d'hydrofoil en T asservi bidirectionnel   Dim 24 Nov 2013 - 22:53

Salut
Pour la mesure de niveau dans le mat, on peut y penser lors de la conception et prévoir plusieurs communications avec l'extérieur.
Pour le Pitot je vais voir ce que je trouve en ligne sur le sujet, je ne suis pas sûr que la forme influe vraiment sur le résultat.
Fred
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MessageSujet: Re: Construction d'hydrofoil en T asservi bidirectionnel   Sam 30 Nov 2013 - 13:40

Bonjour,
je n'ai pas trop de temps en ce moment pour cause de déplacement professionnel en Normandie.
J'aimerais en profiter pour voir comment est fait ce capteur de vitesse de bateau :



Ca marche sur le principe du tube de Pitot, mais la prise de pression est à l'arrière contrairement au schéma classique, du coup il doit y avoir un mechant coude à 180°.

Voici, à toutes fins utiles, un tableau des pressions obtenues par un tube de Pitot en fonction de sa vitesse dans l'eau.



Fred


Dernière édition par fbedon le Sam 30 Nov 2013 - 17:35, édité 1 fois
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MessageSujet: Re: Construction d'hydrofoil en T asservi bidirectionnel   Sam 30 Nov 2013 - 14:11

fbedon a écrit:
Bonjour,
je n'ai pas trop de temps en ce moment pour cause de déplacement professionnel en Normandie.
tiens t'es où en normandie? je suis à ouistreham, je sors tout juste de l'eau après une petite session de reprise après bessure!
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MessageSujet: Re: Construction d'hydrofoil en T asservi bidirectionnel   Sam 30 Nov 2013 - 17:24

Salut Samdam,
oui, je suis en chantier à la centrale de Paluel.
J'avais plus ou moins vu des spots possibles vers St Aubins, mais j'ai l'impression que l'hiver on peut oublier le kite dans ta belle région. Déja qu'on ne voit pas la mer, en plus il faut se changer dans la voiture pour ne pas être rincé par le crachin avant d'avoir enfilé la néop de 7mm :-)
Soyons optimiste, j'y suis encore un moment ça va peut-etre s'arranger.
C'est plus jouable sur Le Havre, Cabourg ou Ouistreham ?
Fred
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MessageSujet: Re: Construction d'hydrofoil en T asservi bidirectionnel   Sam 30 Nov 2013 - 17:36

fbedon a écrit:
Bonjour,
je n'ai pas trop de temps en ce moment pour cause de déplacement professionnel en Normandie.
J'aimerais en profiter pour voir comment est fait ce capteur de vitesse de bateau :



Ca marche sur le principe du tube de Pitot, mais la prise de pression est à l'arrière contrairement au schéma classique, du coup il doit y avoir un mechant coude à 180°. J'ai repéré une boutique d'Accastillage Diffusion sur St Valery, j'irai les interviewer.

Voici, à toutes fins utiles, un tableau des pressions obtenues par un tube de Pitot en fonction de sa vitesse dans l'eau.



Fred
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MessageSujet: Re: Construction d'hydrofoil en T asservi bidirectionnel   Sam 30 Nov 2013 - 17:39

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MessageSujet: Re: Construction d'hydrofoil en T asservi bidirectionnel   Sam 30 Nov 2013 - 21:58

http://kitefoil.forumactif.org/f32-nos-sessions-passees-ou-a-venir pour vos petits rencards foilesques svp! on va essayez de ne pas polluer un post très technique.

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fbedon

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MessageSujet: Re: Construction d'hydrofoil en T asservi bidirectionnel   Sam 30 Nov 2013 - 22:10

Les modos c'est comme la cavitation, on s'en passerait bien, mais ils finissent toujours par arriver...
tongue 
Fred
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MessageSujet: Re: Construction d'hydrofoil en T asservi bidirectionnel   Dim 1 Déc 2013 - 18:34

Salut,
en attendant les beaux jours, il faudrait peut-être préparer la mise à l'eau.
Que me conseillez-vous en terme de planche pour y fixer 2 mats munis de foils en T avec leur régulation ?
L'ensemble risque de ne pas être léger, mais doit flotter sans trop faire "enclume". Et Je n'ai pas trop envie de passer du temps à shaper et a enduire.



- Je taille un morceau de Styrodur que je sculpte et colle à une plaque plus rigide qui supportera les mats ?
- Je trouve une occase de planche de type surf
- un petit flotteur de planche à voile.
- autre...
Merci pour vos lumières, Gurval tu as une idée ?
Fred
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MessageSujet: Re: Construction d'hydrofoil en T asservi bidirectionnel   

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