Prototypage du véhicule solaire radiocommandé

(actualisé le ) par webjuro

Après avoir eu connaissance du concours « Défis solaires » de l’association Planète-sciences dans d’autres académies, concours de véhicules solaires radiocommandés (VSRC), j’ai souhaité pouvoir réaliser le même type de concours, mais en interne sur l’établissement. Maintenant que nous touchons au but, il me semblait intéressant de vous présenter l’histoire de ce projet.

Le principal objectif a toujours été de permettre à de petits groupes d’élèves (4 max.), dans le cadre d’une réalisation collective, de participer activement à une démarche technologique de projet aboutissant à la fabrication d’un objet technique intéressant, en lien avec le thème global du développement durable.

Ce type de VSRC est suffisamment grand et technique pour que chaque élève du groupe puisse acquérir des savoir faire et savoir être à travers sa réalisation. En construire un par classe était ridicule, mais en concevoir un par groupe de 4 demandait un budget initial conséquent, sachant que j’avais et ai toujours plusieurs classes de 3° en responsabilité.

Une autre contrainte était aussi de réaliser des véhicules suffisamment robuste pour résister à la « délicatesse » de mes élèves. De même, il me fallait prévoir certaines pièces ou éléments plus robustes, parfois au détriment des performances. C’est par exemple ce qui imposa le choix de moteur de type Speed 400 au lieu de moteur brushless, ou de roues en gomme dure au lieu tendre pour une durée de vie plus importante.

Une subvention de 1500 € me fut accordé par le CG06 en 2010 suite au dépôt d’un dossier « Initiative collège 06 ». Le reste du budget fut complété année après année sur une partie des moyens disciplinaires alloués à la Technologie.

Afin de minimiser ce coût, les pièces les plus importantes et coûteuses (radiocommande, récepteur, variateur électronique, cellules solaires) ont été achetés en vue de procéder uniquement à des courses de six VSRC au maximum. Cela implique de pouvoir déplacer assez aisément ces pièces d’un VSRC à un autre.

Au final et une fois acquis ces principaux éléments, ces derniers étant récupérés à chaque fin d’année scolaire pour être réutilisés l’année suivante, seul l’achat des matériaux utilisés pour la réalisation du châssis alu, de celui en polystyrène extrudé et de la carrosserie est à prévoir chaque année, ne représentant qu’une dépense d’environ 2€ par élève.

Ce projet, initié en 2009 en lien avec la mise en place des nouveaux programmes de Technologie de 2008, n’a pu être finalisé sous la forme souhaitée qu’en 2014. A cela différentes raisons : le budget conséquent acquis sur plusieurs années (notamment pour l’acquisition de nouveaux outils et machines), un long travail de prototypage, d’essais et d’améliorations, des ajustements dans la planification de la fabrication avec les élèves, ...

Même si nous n’avons pu aboutir jusqu’à présent à la concrétisation de véritables courses de véhicules solaires radiocommandés, les élèves ont chaque année depuis 2011 travailler sur toute l’étude théorique, ont pu réaliser certaines parties de ces voitures et ont eu la possibilité de piloter une version de ces prototypes de VSRC. L’année scolaire 2015-2016 devrait enfin être celle de la réalisation d’un concours à travers des courses de plusieurs VSRC.


Ci-dessous une présentation des principales évolutions des prototypes conçus au fil des années, pour aboutir aux principales pièces ou éléments du VSRC actuel, mais toujours en cours de perfectionnement.

 

1er prototype réalisé afin de tester les solutions pour la propulsion et la direction (une roue motrice avec réducteur 1/6). Châssis en PVC expansé thermoplié.
Problème : châssis trop peu rigide
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2e prototype : châssis en PVC rigide thermoplié, motorisation identique
Problème : meilleur rigidité, mais toujours insuffisante pour compenser la torsion engendrée par le décalage du moteur par rapport à l’axe longitudinal du véhicule
3e prototype : ajout d’un châssis en polystyrène extrudé destiné à protéger et recevoir le panneau solaire. Problème de rigidité persistant, ne permettant pas d’assurer un maintien pleinement horizontal du véhicule
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4e prototype : conception totalement revue et modifiée. Châssis avec profilés alu en L rivetés et solution motrice à deux roues. Contrainte de torsion du châssis corrigée par une base en polystyrène extrudé, base permettant de monter les éléments de carrosserie et d’accueillir le panneau solaire.
Bloc moteur avec réduction 1/6 par engrenages, pièces en PVC rigide 3 mm usinées à la mini-fraiseuse à commande numérique, bâti thermoplié
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1er test avec module d’alimentation solaire. problème : démarrage difficile sauf sous très bonne exposition. Les cellules en 3x6 pouces ne fournissent pas suffisamment d’énergie.
Réalisation et adaptation des différents éléments de carrosserie (pare-chocs avant et arrière, parties latérales)
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Aménagement des éléments de réception et de contrôle du véhicule. Test avec batterie prenant le relais des cellules en cas de passage nuageux.
Réalisation d’un nouveau panneau solaire avec des cellules de 5x5 pouces.
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Résultat final, notre prototype de véhicule solaire radiocommandé fonctionne enfin correctement. C’est désormais sur la planification et la bonne organisation de la fabrication en classe que se jouera la réussite du projet : la réalisation de courses entre plusieurs véhicules.

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Johan Peuffier
Professeur de technologie

Pour plus d’informations sur ce projet : johan.peuffier[chez]ac-nice.fr

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