Partie A - Diminution des efforts sur le groupe m… · Bac STI2D Ingénierie, Innovation et Développement Durable Métropole - ITEC 2024

Mise en situation

La sécurité des usagers est une priorité absolue dans la conception de tout produit de transport. Les concepteurs accordent une attention particulière à cet aspect en choisissant soigneusement les matériaux utilisés et en maîtrisant les efforts auxquels ils seront soumis. Le dimensionnement et la réalisation du téléphérique dépendent de ces choix cruciaux pour garantir la sécurité des personnes transportées.

Travail demandé – Partie A: comment diminuer les efforts sur le groupe moteur ?

Téléo est un moyen de transport innovant permettant de relier deux points séparés par un fleuve et une zone protégée. C'est un téléphérique débrayable à mouvement continu bi-porteur et mono tracteur aussi appelée « 3S ». L'installation de ce système nécessite un groupe moteur pour entraîner les véhicules à l'aide d'un câble tracteur. Afin de minimiser les impacts environnementaux, il est essentiel de réduire les efforts sur le groupe moteur.

Le parcours de la ligne entre deux pylônes (P1, P2, P3, P4, P5) ou entre un pylône et une station (Oncopole, CHU, UPS) est appelé une portée.

Hypothèses

Le véhicule avance à vitesse constante sur chaque portée (cas de statique).

Les efforts dus au vent et aux frottements des galets sur les câbles porteurs sont négligés.

L'accélération de la pesanteur $g = 9{,}81\ \mathrm{m\cdot s^{-2}}$.

Document technique DTS3: présentation des véhicules en configuration 3S

Le chariot est serré sur le câble tracteur par des pinces débrayables, alors que le roulement sur les câbles porteurs est assuré par huit galets porteurs. Les pinces débrayables permettent aux véhicules de se séparer du câble tracteur en gare et ainsi pouvoir modifier la vitesse du véhicule pour laisser le temps aux passagers de descendre et de monter. Le chariot est relié à la cabine par la suspente. L'ensemble de ces trois constituants forme le véhicule.

Configuration 3S

Nombre de câbles porteurs

2

Nombre de câble tracteur

1

Masse d'un véhicule à vide

4 000 kg

Nombre max de passagers

34

A.1

A.2

On isole le véhicule. Énoncer les actions mécaniques extérieures qui agissent sur le véhicule:

A.3

La masse d'une personne est estimée à 80 kg. Exprimer puis calculer le poids total du véhicule avec sa charge maximale:

A.4

Représenter en tenant compte de l'échelle donnée la résultante du poids total du véhicule avec sa charge maximale d'une intensité de 67 000 N par un vecteur $\vec{P}$ sur le document réponse DRS1.

A.5

Exprimer la nature du contact dans le plan entre un galet du chariot et le câble porteur dans la représentation du document réponse DRS1. Justifier la direction et le sens de la résultante $\vec{F}_A$ dans la représentation du document réponse DRS1:

A.6

À l'aide du schéma suivant, exprimer puis calculer l'intensité de la résultante $F_A$ en N en fonction de $P$ (intensité du poids total prise à 67 000 N) et $\alpha$ l'angle de la pente ($\alpha = 23^\circ$):

A.7

Mesurer ou calculer l'intensité de la résultante $F_B$ dans la représentation du document réponse DRS1:

Les câbles porteurs sont ancrés en gare d'extrémité sur des tommes d'ancrage. La boucle de câble tracteur est entraînée par une poulie motrice.

La poulie motrice qui entraîne le câble tracteur possède un diamètre de 4,55 mètres. L'arbre moteur est en prise directe avec la poulie, sans réducteur. Le couple moteur en $\mathrm{N\cdot m}$ est égal au couple de la poulie motrice en $\mathrm{N\cdot m}$.

A.8

Calculer l'intensité du couple $C$ que doit fournir le moteur pour maintenir un véhicule à l'équilibre lorsque l'intensité de la résultante des actions mécaniques du câble tracteur sur le véhicule est de 26 000 N:

A.9

Expliquer l'évolution du couple moteur nécessaire pour maintenir une seule cabine en équilibre en fonction de sa position sur le parcours, en montée et en descente:

A.10

Conclure sur la nécessité de répartir les cabines pour diminuer les efforts sur le moteur: