VESMO VEhicule Sans MOteur

2 07 2007

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Les axes actuels de développement de véhicules autopropulsé s’orientent presque tous vers le principe d’un véhicule à moteur, alimenté en énergie. Que se soit :

  • - la voiture à moteur thermique (utilisant un carburant fossile),

  • - la voiture électrique (utilisant une énergie stockée en batterie),

  • - la voiture à hydrogène (utilisant une pile chimique),

ils utilisent tous une énergie stockée, qui alimente un moteur. Seule la voiture à air comprimé, utilise un composant sous pression, détendu dans une turbine.

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L’idée du véhicule sans moteur est, tout en gardant le véhicule autonome, de fusionner le stockage d’énergie et le propulseur. Cette fusion a plusieurs avantages:

  1. centralisation mécanique : le réservoir et le moteur ne font qu’un,

  2. simplicité et fiabilité : réduction du nombre d’éléments constituant le véhicule (seulement une transmission, un embrayage et une boîte de vitesse. Pas de chambre de combustion, de radiateur, de réservoir, de pompe, de filtre, etc…),

  3. pas de mouvement superflu, pas de transformation de mouvement (alternatif en rotatif),

  4. optimisation de l’énergie : la recharge du véhicule se fait par transmission d’énergie (pas par transmission de carburant), uniquement pour mouvoir le véhicule,

  5. rentabilité énergétique : pas de frottement (qui use les composants), pas de production de chaleur parasite (qui oblige un refroidissement permanent)

  6. production indigène de l’énergie nécessaire à la recharge du véhicule : la plus en harmonie avec la région où se meut le véhicule (rentabilité, propreté, conformations aux choix économique du pays),

  7. absence de transformation d’énergie intermédiaire : par l’utilisation de l’énergie nucléaire pour produire de la chaleur, qui produira de l’électricité, qui produira de l’hydrogène, qui produira de l’électricité, qui produira du mouvement…,

  8. propreté : pas de production de déchet (gaz, poussière), impact naturel réduit par la production d’énergie en harmonie avec la région d’usage,

  9. silence : pas d’émission de bruit d’explosion, pas de frottement.

  10. sécurité : pas de risque d’explosion par surpression, pas de combustion involontaire,

  11. coût modique : à l’achat (moins de pièces à assemblée donc moins d’heure de fabrication), à l’entretien (pas de vidange, de remplacement de pièces moteur, d’usure), à l’usage (moins d’impact).

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Principe du Vesmo

Ce véhicule utilise les propriétés des alliages à mémoire de forme (AMF), combinées à une mécanique horlogère. Dans le cas qui nous concerne, l’intérêt d’un AMF est d’utiliser 1/10 (ou moins) de l’énergie nécessaire à sa déformation, pour se reformer (dans certaines conditions thermiques). Si on prend une lame d’AMF de 7 cm de large, longue de 1000 mètres ; si on l’enroule 5 000 fois autour d’un axe, pour créer une bobine qui tient dans une boîte cylindrique, on obtient un disque de 40 cm de diamètre. Ce disque est identique à un super barillet d’horlogerie. Comme une montre, il suffit d’armer son ressort en tournant l’axe dans le sens de la compression du ressort. Si on chauffe l’ensemble, on change la structure cristalline froide (dite martensitique) en structure souple (dite austénitique). On remonte 20 systèmes en utilisant la puissance d’un seul.

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En résumé : lorsque vous remontez votre montre, vous enroulez le ressort autour de l’arbre de barillet jusqu’à son armage maximum. Ensuite, lors de la marche de votre pièce, le ressort en voulant reprendre sa forme initiale va “tirer” le tambour de barillet qui va transmettre la force motrice au rouage.

Lorsque vous remontez le système de votre véhicule par l’intermédiaire de la couronne, vous armez ses ressorts. Le pignon de remontoir va entraîner le rochet. Le cliquet empêche le rochet de revenir en arrière et donc de redésarmer le ressort des barillets. La force motrice va arriver à l’échappement qui va la distribuer à la transmission secondaire (boîte de vitesses). Grâce à cette force, les roues tourneront et le véhicule avancera.

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Alliage à mémoire de forme

Les AMF, sont en générals constitués d’un alliages nickeltitane (le nitinol). Les alliages à mémoire de forme en Ni-Ti sont connus pour leurs propriétés remarquables : à savoir la mémoire de forme proprement dite, mais aussi la superélasticité et l’amortissement des vibrations. Le principe physique de base, repose sur une transformation réversible (modification de la structure cristalline), en fonction de la température. Il a la particularité de “changer d’état” en fonction de la température. Déformés à froid, ils retrouvent leur forme de départ au-delà d’une certaine température, par suite  d’un changement de phase. En deçà d’une température dite “de transition”, sa structure cristalline est dite martensitique. Au-delà, elle est austénitique. Lorsque l’on soumet cet alliage, dans sa phase à haute température, à des contraintes mécaniques (comme un allongement forcé) puisqu’on le refroidit, il “garde en mémoire” ces contraintes. Et dès qu’on le chauffe à nouveau, il reprend sa forme obtenue sous contrainte. Ces matériaux peuvent subir, sans rompre, un allongement bien plus grand que les alliages traditionnels. Cet allongement peut atteindre 8 %, contre 0,1 % pour l’acier, par exemple. Ils sont robustes, de fonctionnement simple, et peuvent exercer des forces très importantes. Pour le grand public, il existe déjà des thermostats, des carburateurs, des jouets, des sculptures utilisant ces propriétés.

Les matériaux piézo-électriques, soumis à un courant électrique, peuvent se déformer mécaniquement. Ces matériaux sont généralement constitués de céramique et plus récemment de polymères. Les plus connus sont les quartz des montres à quartz permettant d’entretenir les vibrations de base servant à la mesure du temps. On peut, par exemple, entourer un axe rotatif avec des matériaux piézo-électriques, afin de diminuer considérablement les vibrations.

Les matériaux magnétostrictifs, comme les électrostrictifs peuvent se déformer sous l’action d’un champ magnétique. La déformation sera proportionnelle au carré de la puissance des champs appliqués.

Les fluides électrorhéologiques sont capables de se rigidifier sous l’action d’un champ électrique, en raison de l’orientation de certaines particules polarisables suspendues dans un liquide. Il existe aussi des polymères conducteurs ou semi-conducteurs, des polymères à transparence variable en fonction de la température, comme les cristaux liquides.

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mécanique

Pour imprimer une accélération A à un mobile de masse M, en déplacement linéaire sur un plan horizontal, il faut lui appliquer une force F, telle que F = M X A. La puissance est, soit le produit d’une force par une vitesse, soit le produit d’un couple par une vitesse de rotation.

  • Puissance (Watt) = Couple (mètreNewton) x Régime (radian/seconde)

  • Puissance (cheval) = Couple (mkg) x Régime (tour/mn) / 716

La puissance est un facteur important, mais qui n’est que la résultante du couple et du régime moteur. La masse totale du véhicule en charge est M = 1100 kg. Sa vitesse maximale est fixée à : Vr = 100 km.h- Les pneus ont un diamètre sous charge F = 0,4 m. La vitesse maximale du propulseur est : N = 2055 tr.mn-1.

Moteur puissant à moyen et bas régime équivalent à un moteur à explosion dont les caractéristiques sont :

  • Cylindrée : 375 cm3 à 425 cm3

  • Type : bi-cylindre à plat

  • Puissance Max : 9 ch à 12 chevaux

Pour les unités de mesure :

  • Vitesse : m/s

  • Poids : Kg

  • Distances : m

  • Vitesse de rotation : tr/mn

  • Accélération : m/s²

  • Force : N

  • Couple : Nm

  • Poids du véhicule : Pr

  • Diamètre des roues : D

  • Vitesse maximale du véhicule : Vr

  • L’accélération maximale : Am

  • Angle de la plus grande pente à franchir : Ap

  • poids du véhicule en charge : 1100 kg

  • carrosserie : 400 kg

  • propulsion : 400 kg

  • charge utile (passager+bagage) : 300 kg

calcul du rendement d’un barillet (roues de 40 cm de diamètre) 795 révolution de roues pour effectuer 1000 m en 5 minutes à 100 km/h la voiture effectue 8,33 Km et 6623 T de roues donc 22 tours/secondes sur une distance de 27,77 m couple moteur/roue avec un réducteur de 1,55 =

  • accélération : 0,5 m/S-2

  • régime moteur : 2055 tours/minutes = 10275 tours/5 mn
  • couple de la roue : 55 000 Newton/mètre
  • couple moteur : 35 483 Newton/mètre
  • puissance : 7638 Watts ou 10,39 Chevaux

Pour une vitesse de 100 km/h, un barillet se détend en 5 minutes. Avec 40 barillets, l’autonomie du véhicule est donc de 200 minutes. La distance parcouru est de 333 Km. Ensuite il faut remonter le système.

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Utilisation du Vesmo

Le Vesmo s’utilise de la même façon qu’un véhicule à moteur à explosion avec quelques simplifications. la puissance et l’autonomie sont intégrales et pérennes si elles ne sont pas utilisées car l’énergie et le moteur ne font qu’un. Il ne peut pas y avoir de difficulté de démarrage si le véhicule n’a pas été utilisé depuis longtemps.

Les démarrages à froid sont plus un avantage qu’un inconvénient. La puissance et l’autonomie sont en proportion des températures, plus le climat est froid plus le Vesmo est puissant.

Un Vesmo n’est pas plus gourmand en énergie sous un climat chaud que froid. L’autonomie est équivalente sous toutes les latitudes, car la perte ou le gain de puissance sont inversement proportionnels à l’utilisation des équipements (chauffage, lumière, dégivrage,… plus sollicité sous un climat froid).

Le Vesmo utilise la décélération pour recharger son système. Le “frein moteur” est couplé au freinage et génère de la puissance. Le freinage consiste à armer les disques. Grâce à un anti blocage, plusieurs disques peuvent être armés parallèlement et ainsi intensifier la puissance de freinage.

Un Vesmo n’est jamais à court de puissance. Il peut utiliser ses disques linéairement ou parallèlement. Linéairement, la puissance est identique à un moteur de 9 à 12 chevaux. Parallèlement on peut doubler, tripler ou plus la puissance en faisant fonctionner 2, 3 ou plus disques en même temps. L’autonomie est divisée dans les mêmes proportion.

Un Vesmo à 40 barillets, recharge sont système en 5 minutes. Le “plein” d’un Vesmo s’effectue en le branchant à une source de chaleur (pour réchauffer les AMF), en couplant l’axe central des barillets à l’axe d’un moteur rotatif (puissance équivalente à celui du Vesmo). Progressivement les AMF sont austénitiques (lorsqu’ils sont chauds) et permettent au moteur externe de remonter les barillets en parallèle. Le système est alors refroidit par l’air pulsé par le déplacement, les AMF redeviennent martensitiques (donc tendus).

Un Vesmo peut se recharger n’importe où, n’importe comment. Pour remonter les barillets il suffit de chaleur et de force. Des stations équipées peuvent fournir ces éléments de façon standard. En cas de nécessité, le rechargement peut être domestique. Il suffit de puissamment chauffer les barillets (grâce à un décapeur thermique, un radiateur souffrant, un feu, de la vapeur…) et de remonter les barillets parallèlement ou linéairement grâce à une force mécanique (un moteur électrique, thermique, turbine,…), animal (un vélo, une manivelle, un manège bovin,…), naturelle (éolienne, moulin à eau,…). Selon le choix, la méthode est plus ou moins longue.


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Une réponse à “VESMO VEhicule Sans MOteur”

  1. 28 01 2011
    Gislène (18:26:54) :

    C’est combien pour le moteur en dollar canadien ? Et comment peut-on le fabriquer :) ?

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