Instrumentations du bateau et les limites

Le bateau de course en ligne est instrumenté à l’identique de l’ergomètre au niveau des capteurs de forces 6 composantes. Il s’agit des capteurs placés au niveau des mains, de l’assise et des deux pieds. A ces derniers, il faut ajouter un capteur de mesure de la vitesse (1 Voie) et un palonnier motorisé piloté par un joystick pour orienter le bateau. Ce système sera enregistré à l’aide de la tablette PC et de deux cartes d’acquisition NIDAQ 6024E; le chemin de connectique est le suivant (Figure 38).

Figure 38 : Diagramme de la connectique développée pour le bateau

La chaîne de mesure dynamométrique est alimentée via une batterie mise en place sur le boitier d’acquisition ; cette batterie permet une durée d’enregistrement approximative de 15 minutes. La tablette PC est alimentée par sa propre batterie et les capteurs sont protégés des projections d'eau (norme IP 54). Le système sera indépendant, ce qui nous permettra d’enregistrer les informations en condition réelle.

2.4.1 Création d’un m Afin de recréer une ambianc modèle 3D du système a été e personnalisés pour chaque type Pour réaliser cette modélisati Vicon ; 75 marqueurs sont pl pouvoir récupérer ainsi un mo effectués et des nouveaux poi ont été utilisés sur solidWorks permis de modifier la concep d’une intégration plus exigeant

Figu

Ce modèle pourra être utilis équipements) ou pour visualis modèle inclut la géométrie exa pour des simulations numériqu

d’un modèle 3D du bateau

nce plus proche du réel du système bateau- té effectué. Les modèles 3D des bateaux type ype de bateau.

ation, nous avons utilisé le système de captu placés sur le bateau afin de le diviser en pl modèle géométrique du bateau. Ensuite différe

oints ont été recréés en utilisant le logiciel M rks pour créer ainsi un modèle réel (Figure 39). ception des capteurs assise et cale-pied, par l ante en termes de volume disponible.

Figure 39 : Modélisation du bateau kayak

lisé pour simuler l’intégration des futurs mo liser de manière conviviale les mouvements ca xacte du bateau et peut, en conséquence, être u iques plus poussées comme la force de trainée d

66 -homme-pagaie, un pe kayak ne sont pas

pture de mouvement plusieurs sections et érents calculs ont été Matlab. Les résultats ). Ce modèle nous a r la prise en compte

montages (nouveaux capturés. De plus ce e une donnée d’entrée

67

2.4.2 Fabrication du capteur vitesse

Pour mesurer la vitesse de déplacement du kayak qui d’après J. Sanders et al. [50] varie entre 4.63 m/s et 5.38 m/s, un capteur a été développé en utilisant un capteur de proximité et une hélice. Cette dernière est une tête hélice de type Schiltknecht (diamètre 22mm, 0,02-5 m/s), dispositif plus approprié pour notre étude. L'hélice comprend quatre pales métalliques montées sur un pivot de précision. Ensuite, la détection de passage des pales est faite par le capteur proximité Baumer (IFRM 06P1G1/L), de type inductif (sortie PNP) qui produit un champ magnétique à son extrémité et qui de ce fait, détecte n'importe quel objet conducteur situé à une distance de 3 mm.

Cependant la distance entre les pales et l’endroit de placement du capteur est supérieur à 3 mm, donc une adaptation du montage est faite. D’abord la tète de l’hélice est démontée et les pales retirées ; puis, le capteur inductif est fixé sur la tuyère pour pouvoir ainsi approcher le capteur des pales et assurer ainsi leur détection. Finalement le montage est assemblé et collé avec une colle élastomère de silicone monocomposant ; ce type de colle assure également une parfaite étanchéité et protection.

Figure 40: Capteur vitesse. A) tête d'hélice. B) capteur inductif. C) Montage du capteur sur un aileron

Un programme pour le comptage de fronts et le calcul de la vitesse angulaire sont développés sur LabVIEW. Ce capteur est mis en place sur une dérive (aileron de surf) et il sera fixé sur le bateau.

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2.4.3 Commande du gouvernail (Safran).

Le gouvernail est un aileron immergé comportant une surface plane, orientable, solidaire d’un axe vertical, dont le pivotant sert à diriger le bateau. Un filin lie le gouvernail à la commande placée à côté des cale-pieds, à l’intérieur du bateau. Ce mécanisme est manœuvré par le kayakiste à l’aide de ses pieds.

L’implémentation des capteurs podaux ne permet plus un débattement suffisant pour mettre en place ce mécanisme et une procédure pour l’automatisation de la commande du gouvernail a été effectuée. Ce travail est développé en collaboration avec le CAIPS. Pour cela ; le servomoteur Hitec RCD (HS-755HB – 4.8 V) avec une plage de déplacement de 180°, une vitesse de fonctionnement de 0.28 s/60° et un couple de 1,1N/m est chargé d’assurer le déplacement précis du gouvernail. Le joystick Megatron (812 - 5 V), d’amplitude de ±25° et d’une précision de retour au centre de ±2°, permet de diriger le gouvernail (Figure 41).

La résistance mécanique de l’ensemble de ce montage (servomoteur, safran et la tige de liaison) a été vérifiée à partir d’une expérience effectuée sur un lac à l’aide d’une embarcation gonflable. Cette procédure a permis d’évaluer le comportement du gouvernail en positions extrêmes (±40°) et à une vitesse estimée de3.5 ms-1.

Ensuite, pour la transmission du signal du joystick au servomoteur et son alimentation, un circuit intégrant un microcontrôleur (PICF690) et une batterie sont implémentés. Le programme chargé dans le microcontrôleur (langage Assembler) a été effectué. Il assure une conversion de 2.5° pour un appui bref sur le joystick, et un angle maximal pour un appui prolongé (cet angle est à définir à partir de mesures expérimentales ). Deux appuis simultanés assureront la remise à zéro. Un enregistrement du nombre d’appuis pour chaque coté droit et gauche est également prévu, ce qui nous permettra d’avoir une information lors de son utilisation.

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Figure 41: Commande du gouvernail, A) Gouvernail. B) Servomoteur. C) Cale-pieds et joystick