Exercice Sous-partie 2 - Modélisation multi-physique · Bac Sciences de l'Ingénieur Métropole 2023 (sujet 1)

Sous-partie 2

Comment assurer l'élévation de la turbine ?

L'objectif de cette sous-partie est de valider la solution technique qui permet de réaliser l'élévation de la turbine.

Les principaux organes du TAF 35 sont repérés sur la figure 9. Les points A, B, C, D, E, F, H, I et J sont les centres des liaisons pivot d'axe de direction $\vec{z}$ entre les différents sous-ensembles cinématiques. L'élévation de la turbine est obtenue au moyen d'un système à quatre barres formant un parallélogramme déformable (A, B, H, F) soutenu par deux vérins d'élévation hydrauliques double effet (07).

Figure 9: identification et repérage des principaux composants du TAF 35

Pour cette partie de l'étude, on suppose que le TAF 35 est à l'arrêt et on ne s'intéresse qu'à la chaîne de puissance relative à l'élévation de la turbine 02. Le châssis 01 est considéré comme étant fixe, de même les sous-ensembles 02, 05 et 06 sont considérés comme faisant partie d'un même groupe cinématique.

Un modèle de comportement de la chaîne de puissance « d'élévation » a été établi (figure 10). Ce modèle ne simule que la partie mécanique de l'élévation. Du fait de la symétrie du mécanisme, seule une moitié du mécanisme a été simulée (un seul vérin donc). Ce modèle s'apparente à un graphe de liaison où apparaissent les sous-ensembles cinématiques ainsi que les liaisons.

La liaison d'entrée du système est la liaison pivot glissant entre le piston 07b et le corps du vérin 07a. C'est cette liaison qui est pilotée. La figure 11 précise la nature des ports du bloc de la liaison pilotée du vérin 07.

Question 1.11

Au niveau des points (①, ②, ③, ④, ⑤ et ⑥) présents sur la figure 10, préciser les centres de liaison (A, B, C, I, H et F) repérés sur le dessin figure 9 et sur le schéma cinématique du DR2.

Point repéré

Liaison du modèle

Centre de liaison (A, B, C, I, H ou F)

①

Châssis 01 / Corps vérin 07a

②

Piston vérin 07b / Bras inférieur 04

③

Châssis 01 / Bras inférieur 04

④

Bras inférieur 04 / Turbine 02

⑤

Châssis 01 / Bras supérieur 03

⑥

Bras supérieur 03 / Turbine 02

Question 1.12

À l'aide de la figure 11, indiquer la grandeur d'entrée du bloc « Derivative » présent au point ⑦ sur le modèle de comportement de la figure 10. En déduire la grandeur physique lue sur le scope4 et préciser son unité.

Les résultats de la simulation numérique du comportement de la chaîne de puissance « élévation » de la turbine évoluant de sa position basse à sa position haute, ont conduit, à partir des relevés des scope3 et scope4, au tracé des courbes reportées sur la figure 12.

Question 1.13

À l'aide des courbes de simulation (figure 12), déterminer la vitesse $V$ de la tige du vérin ainsi que l'effort $F$ développé en régime permanent. En déduire la puissance $P$ fournie par un vérin en régime permanent.