Partie 5 · Bac STI2D Ingénierie, Innovation et Développement Durable Métropole remplacement - EE 2022

Partie 5: comment maintenir le cap du bateau malgré les éléments extérieurs ?

Naviguer consiste à déterminer une route pour aller d'un point à un autre, en évitant les dangers et en tenant compte de l'environnement météorologique (les vents) et océanographique (les courants).

5.1

À l'aide du texte précédent, identifier les deux paramètres extérieurs au bateau qui peuvent modifier sa position en navigation.

L'étude suivante porte sur le parcours d'Energy Observer entre Saint Tropez et Minorque.

D'après les lois de l'hydrodynamique, on peut approximer la force due à l'eau qui s'oppose au déplacement du bateau par la formule: $F = k\cdot v^2$

- $k$ une constante liée aux caractéristiques du bateau;

- $v$ la vitesse du bateau.

5.2

En analysant la formule précédente, expliquer l'intérêt pour Energy Observer de naviguer à une vitesse faible ($10\text{ km}\cdot\text{h}^{-1}$).

Étude de l'influence du courant et du vent sur le déplacement du bateau (voir DT10).

On considère que $\vec{V}_{B1}$ représente le vecteur cap du bateau. Pour simplifier, on considère que les courants et le vent ont la même direction et le même sens, ils sont présentés par le vecteur « dérive »: $\vec{D}$.

On donne, dans le DT10, deux cas de figure représentant deux caps différents suivis par le bateau, et ce pour une dérive identique.

5.3

Justifier dans quel cas le bateau pourrait atteindre Minorque, en tenant compte des représentations des vecteurs $\vec{D}$ et $\vec{V}_{B1}$.

1

Cas de figure 1

2

Cas de figure 2

Afin d'assister le skipper dans le contrôle de la navigation, le bateau est équipé d'un pilote automatique. Il permet de diriger automatiquement le bateau afin que ce dernier suive la route (cap) préalablement définie.

Le système est composé de:

un compas: mémorise le cap (direction) souhaité et mesure le cap suivi par le bateau;

une unité de commande électronique: calcule la différence entre le cap suivi et le cap mémorisé afin d'envoyer une consigne à l'actionneur;

un actionneur (vérin): agit sur la barre pour repositionner le bateau sur sa route.

L'unité électronique fonctionne suivant l'algorigramme fourni sur le DR6.

5.4

Compléter l'algorigramme, présent sur le DR6, avec les trois fonctions suivantes: