Avant de passer à l'étape de la réalisation, il faut au préalable passer par une phase de calculs pour savoir "à quoi s'attendre". Je vais chercher à déterminer le volume du
Yellow, et donner des précisions sur les engrenages du ballast.
Quel volume a le Yellow ?
Tout d’abord, il s'agit de mesurer les dimensions de l’aquarium, ce qui permettra par la suite de mettre en place une graduation sur le récipient.
Il s'avère que l'aquarium a une largeur de 18,9 cm et une longueur de 38,8 cm :
Pour avoir un volume de 1 litre, c’est a dire de 1000 cm³ :
Ensuite il faut remplir l'aquarium avec de l’eau (colorée pour permettre de mieux voir sur les photos) à 3/4 environ (13 L). Il suffit d'y placer le sous marins et maintenant il est aisé de lire sur la règle graduée : 15,4 L. La conclusion est telle que le sous marins à un volume d’environ 2,4 L.
De plus, on sait que la poussée qui s’exerce sur le sous marin est égal au poids du volume d’eau qu’il déplace (d’après le principe d’Archimède). Etant donné qu’il déplace un volume de 2,4 L d’eau, et que l’on sait que 1L d’eau a une masse de 1kg, alors il s’exercera sur le sous marins une force verticale vers le haut d'environ 2,4 Newtons. Pour que le sous marin soit à l’équilibre, il faudra qu’il y ait une force verticale mais vers le bas de même norme : le sous marin devra donc avoir une masse de 2,4 kg.
Mais je souhaiterai que le sous marin dépasse un peu de l’eau lorsque que les ballasts sont vides donc il faut faire en sorte que le sous marin ait une masse d'environs 2,3 kg en rajoutant des poids (du plomb) à l'intérieur de celui-ci.
Il s'avère que l'aquarium a une largeur de 18,9 cm et une longueur de 38,8 cm :
38,8 * 18,9 = 733,32 cm²
Ce récipient a donc une surface de 733,32 cm².
Ce récipient a donc une surface de 733,32 cm².
Pour avoir un volume de 1 litre, c’est a dire de 1000 cm³ :
1000 / 733,32 ~ 1,4 cm
Il faut donc réaliser une échelle graduée avec cette mesure : 1,4 cm représentant 1L.Ensuite il faut remplir l'aquarium avec de l’eau (colorée pour permettre de mieux voir sur les photos) à 3/4 environ (13 L). Il suffit d'y placer le sous marins et maintenant il est aisé de lire sur la règle graduée : 15,4 L. La conclusion est telle que le sous marins à un volume d’environ 2,4 L.
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De plus, on sait que la poussée qui s’exerce sur le sous marin est égal au poids du volume d’eau qu’il déplace (d’après le principe d’Archimède). Etant donné qu’il déplace un volume de 2,4 L d’eau, et que l’on sait que 1L d’eau a une masse de 1kg, alors il s’exercera sur le sous marins une force verticale vers le haut d'environ 2,4 Newtons. Pour que le sous marin soit à l’équilibre, il faudra qu’il y ait une force verticale mais vers le bas de même norme : le sous marin devra donc avoir une masse de 2,4 kg.
Mais je souhaiterai que le sous marin dépasse un peu de l’eau lorsque que les ballasts sont vides donc il faut faire en sorte que le sous marin ait une masse d'environs 2,3 kg en rajoutant des poids (du plomb) à l'intérieur de celui-ci.
Les engrenages du ballast
Tout d'abord, les engrenages du ballast sont de types parallèles à dentures droites, comme ceci :
Par conséquent il est possible de calculer le rapport de réduction qui s'opère quand les 2 roues qui engrènent ensemble.
En comptant le nombre de dents de chaque roues, on obtient :
On peut donc appliquer la formule suivante :
Par conséquent il est possible de calculer le rapport de réduction qui s'opère quand les 2 roues qui engrènent ensemble.
Tous les calculs effectués ci-après sont à titre indicatif, car non réalisés dans les conditions réelles d'utilisation. Il est impossible de tenir compte des frottements et des forces dues à
l'eau. Les calculs sont donc réalisés "à vide".
En comptant le nombre de dents de chaque roues, on obtient :
Z1 = 12 et Z2 = 42
On peut donc appliquer la formule suivante :
W1 / W2 = Z2 / Z1 = 42 / 12 = 3,5
Le réducteur comprenant l'engrènement des 2 roues dentées à un rapport de réduction de 3,5.
Avec un tachymètre il est possible de
déterminer la vitesse de rotation de l'axe moteur, soit de la roue 1.
Le tachymètre a donné une valeur moyenne de 5600 tr/min.
Par conséquent, il est désormais possible de savoir à quelle vitesse tourne la roue 2 :
De plus, on peut chronométrer le temps qu'il faut pour que le ballast se remplisse (toujours à vide donc avec de l'air).
Le piston décrit une course de 40 graduations, soit de 40 ml, en un temps de 3,06s.
Par conséquent en 1s, le piston expulsera 13 ml (ici d'air) et à l'inverse pour expulser 1 ml il faudra environ 0,0765s (précisément !)
Le réducteur comprenant l'engrènement des 2 roues dentées à un rapport de réduction de 3,5.
Avec un tachymètre il est possible de
déterminer la vitesse de rotation de l'axe moteur, soit de la roue 1.Le tachymètre a donné une valeur moyenne de 5600 tr/min.
Par conséquent, il est désormais possible de savoir à quelle vitesse tourne la roue 2 :
W2=W1/ 3,5 = 5600 / 3,5 = 1600
Donc la roue 2 tourne à 1600tr/min.
De plus, on peut chronométrer le temps qu'il faut pour que le ballast se remplisse (toujours à vide donc avec de l'air).
Le piston décrit une course de 40 graduations, soit de 40 ml, en un temps de 3,06s.Par conséquent en 1s, le piston expulsera 13 ml (ici d'air) et à l'inverse pour expulser 1 ml il faudra environ 0,0765s (précisément !)