Stabilisateur gyroscopique

[ghiz34]

Bonjour,
(Je suppose que c'est le lieux le plus adéquat pour poster ce sujet)
je réalise un projet de stabilisation gyroscopique de bateau, mais je n'arrive plus à avancer.
Le but est de stabiliser un bateau en utilisant le principe du stabilisateur gyroscopique, c'est à dire de limiter l'amplitude du mouvement (voir le site veem gyro, pour des utilisation réelle).
Donc dans sa globalité je dois étudier le cas général, théorique, taille réelle. Et de cette étude, réaliser un modèle réduit.
Plusieurs problématique sont envisageable, telle que: Trouver un moyen d'utiliser moins d'énergie, par exemple.
Mais je laisse, pour le moment, les problématiques de côté, je verrai une fois l'étude bien avancer.
Le problème (qui n'est pas une problématique) est pour le moment d'avancer dans la compréhension de l'étude.
J'ai fais l'étude dynamique, trouver l'équation permettant de donner la commande au moteur, etc.
Mais maintenant je bloque. Déjà je voudrai savoir vers où avancer.
Je souhaiterai aussi savoir comment donner une commande à un moteur.

Je ne sais pas trop quoi vous dire de plus, donc je vous laisse me demander ce que vous avez besoin de savoir (si besoin), pour pouvoir m'aider.
(J'ai étudier l'arduino rapidement à côté de ça, mais à par faire un accéléromètre/gyromètre je vois aucun intérêt, je me trompe peut être lourdement, et je vous laisse me corriger si vous y voyez un intérêt à son emploi ici.)

Merci.
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[penthode]

as-tu secoué le gogol pour savoir ce qui a été déjà fait ?

pour mémoire , le FRANCE en était équipé , efficacité décevante

[ghiz34]

Je n'ai pas encore fait le modèle réduit.
J'attends avant de commander/réaliser ce dernier, d'être au point sur toute la partie théorique.
De plus j'ai besoin de savoir comment commander le moteur.

[penthode]

pourquoi piloter le moteur ?

un giro : ça tourne... c'est tout

[A voir en vidéo sur Futura]

[ghiz34]

Le disque va se mettre en rotation par sa propre volonté pour contrecarrer les perturbations ?

[Dynamix]

Salut

De plus j'ai besoin de savoir comment commander le moteur.

Quel moteur veux tu commander ?

[ghiz34]

Le moteur qui entraîne la rotation du disque du gyroscope.
https://www.facebook.com/barcheamoto...1602185064944/
Voici un exemple. (Le modèle réduit que je vais faire ne sera pas autant performant/rapide)

[penthode]

Le disque va se mettre en rotation par sa propre volonté pour contrecarrer les perturbations ?

le moteur tourne en permanence

[ghiz34]

Oui pas faux.
Du coup, imaginons que le moteur fasse tourner le gyro à faible vitesse, comment pourrais-je le faire tourner à la vitesse souhaité pour contrecarrer la perturbation, quand il y a justement perturbation?

[penthode]

si tu y tiens , il faut des capteurs sur ton systéme

[ghiz34]

Du coup, un accéléromètre serait utile ici?

Il faut donc récupérer les données du capteur, pour les envoyer au moteur?
Merci en tout cas de vos réponses.

[penthode]

perso , je ferais tourner le giro et basta !

mais si tu veux compliquer , il faudra des capteurs

[Dynamix]

Du coup, imaginons que le moteur fasse tourner le gyro à faible vitesse,

Quel intérêt ?
A faible vitesse il consomme et ne sert à rien .

[ghiz34]

Pour répondre à Dynamix, il serait peut être plus intéressant de laisser une faible vitesse de rotation, pour que le temps que le moteur mette en rotation le disque (lorsque la perturbation est détecté par les capteurs), celui-ci commence déjà à contrecarrer.

Mais passons sur ce détails, proposons alors que le moteur ne consomme rien au départ. Il doit alors s'activer lors de la perturbation pour entraîner le disque.
Ainsi comment dois-je m'y prendre pour que les capteurs (accéléromètre ?) informe le moteur de la perturbation, qu'il doit donc mettre en rotation mon gyro?

Pour répondre à Penthode, vous avez raison, mais je veux me compliquer la tâche pour faire quelque chose d'intéressant, le sujet me passionne, et je ne veux pas me contenter d'acheter autant de matériel pour si peu à réaliser.

[penthode]

à partir de cette question , on commence à faire TON devoir

[ghiz34]

En effet, mais au final juste d'avoir chercher à vous demander tous celà, ça m'a fait comprendre ce que je voulais réellement et je sais comment je vais m'y prendre maintenant merci.
Avez-vous des suggestions à me proposer? Ou autre.

[Dynamix]

Il doit alors s'activer lors de la perturbation pour entraîner le disque.

L' effet gyroscopique s' oppose à la perturbation .
Il faut donc que le gyro soit actif quand une perturbation arrive , sinon , il ne sert à rien .
En fait , il doit tourner en permanence dès qu' il y a un risque de roulis .
De plus , le démarrage du moteur est très coûteux en énergie . C' est plus rentable de le laisser tourner que de le lancer chaque fois qu' on en a besoin .

[SULREN]

Bonsoir,
L'idée n'est pas neuve.
Voici un gyro marine ancien et dont la taille laisse penser qu'il était destiné à actionner directement les gouvernes de stabilisation, sans passer par des capteurs d'écart, une chaîne d'asservissement et des servo-moteurs.

[Gwinver]

Bonsoir.

J'ai l'impression qu'il y a ambiguïté entre deux possibilités d'utilisation du gyroscope.
Dans la première, le gyroscope tourne autour d'un axe solidaire du bateau. L'effet gyroscopique s'oppose directement au mouvement du bateau.
Il y a longtemps, il existait des trains monorails tenant en équilibre sur le rail grâce à un gyroscope.

La deuxième possibilité est d'utiliser le gyroscope comme détecteur de mouvement pour commander des gouvernes destinées à rétablir la position. Dans ce cas, l'axe du gyroscope n'est pas solidaire du bateau. L'utilisation de gouvernes nécessite que le bateau avance.

[Dynamix]

Dans la première, le gyroscope tourne autour d'un axe solidaire du bateau. L'effet gyroscopique s'oppose directement au mouvement du bateau.

Pas tout à fait .
Ce genre de gyroscope ne s' oppose qu' au roulis . Il est donc libre en tangage .
Sans cette liberté , il ne fonctionnerait pas .

[Gwinver]

Bonsoir.

En fait, cela dépend du choix de l'axe du bateau choisi.
Un gyroscope horizontal, tournant autour de l'axe vertical du bateau limiterait le roulis et le tangage mais permettrait de gouverner le bateau.

[Dynamix]

Un gyroscope horizontal, tournant autour de l'axe vertical du bateau limiterait le roulis et le tangage

Le roulis ou le tangage , suivant l'axe que tu bloques .
Mais le tangage est beaucoup moins problématique .

[Gwinver]

Bonjour.

Un bateau a trois axes, avant/arrière, gauche/droite et vertical.
Le roulis est la rotation autour de l'axe avant/arrière, le tangage est la rotation autour de l'axe gauche/droite.
Un gyroscope tournant au tour de l'axe vertical limite les mouvements sur les deux autres axes.
Prenons l'exemple d'une toupie, elle reste verticale lorsqu'elle tourne. Si elle est placée vers le centre du bateau, elle ne tombera ni vers l'avant (ou l'arrière), ni vers un côté. Si son axe de rotation devient solidaire de l'axe vertical du bateau, les deux autres axes sont limités.

[ghiz34]

Pour répondre à Gwinver, il s'agit ici d'exploiter la première idée, exploiter l'effet gyroscopique pour s'opposer aux mouvements du bateau.

Pour répondre dans la globalité, il s'agit en effet de limiter le roulis ici.

Certain d'entre vous aurez un document, ou autre , quelconque qui permettrait d'expliquer précisément, physiquement, comment fonctionne l'effet gyroscopique (en anglais, français, espagnol ou allemand) ?
Car de mon côté j'ai beaucoup fouillé et ma compréhension me semble pas assez complète. Du moins je suis partis de la compréhension de la toupie, en allant jusqu'au gyroscope. Un document trouvé sur techniques de l'ingénieur m'a beaucoup aidé, mais j'achemine difficilement à la compréhension de l'effet gyroscopique.
Et du côté des livres aucune des deux grandes bibliothèques où je suis allé ne proposait des ressources suffisamment poussée.

[Dynamix]

Un gyroscope tournant au tour de l'axe vertical limite les mouvements sur les deux autres axes.

S' il est monté sur cardan (3 axes de liberté en rotation) , il ne limite rien du tout . C' est le but du cardan .
Pour qu' il limite une rotation , il faut que cette rotation soit bloquée (liée au bateau) , mais l' axe de précession correspondant doit être libre .
Sinon , pas de précession donc pas d' effet gyroscopique .

[Gwinver]

Bonjour.

Pour Ghiz34:
L'effet gyroscopique est assez bien décrit dans cet article de wikipedia.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Gyroscope

La stabilisation d'un train monorail est décrite sur cet autre site:
https://en.wikipedia.org/wiki/Gyro_monorail

A Dynamix, oui, un gyroscope monté sur cardan ne stabilise rien du tout.
Dans ce cas, le gyroscope conserve son axe de rotation, et on peut donc l'utiliser comme capteur pour activer des gouverne destinées à diminuer le mouvement du bateau. C'est la 2eme utilisation que j'avais mentionnée en #19.

Mais, dans les explications que j'ai donné par la suite concernant la limitation des mouvements, j'ai toujours pris soin d'indiquer que le l'axe du gyroscope est solidaire du bateau, comme dans le cas du train monorail du second lien de ce message.

Dans la première, le gyroscope tourne autour d'un axe solidaire du bateau. L'effet gyroscopique s'oppose directement au mouvement du bateau.

Voici un exemple de réalisation pour un train.

http://www.train35.fr/monorail_gyro.html

[Dynamix]

l'axe du gyroscope est solidaire du bateau, comme dans le cas du train monorail du second lien de ce message.

Non .
Le gyro du train est monté sur un axe horizontal transversal qui autorise une précession en tangage .
C' est le même système que veem gyro
https://veemgyro.com/how-gyrostabilizers-work/
Le moment de roulis (T) provoque un mouvement de tangage de vitesse angulaire Ω = L Λ T/L²
(En gras les vecteurs)

[Patrick_91]

Bpnsoir,

J'ai monté des gyroscopes sur des modeles réduits d'avion (sur assiete et pente), avec des gyroscopes a moteurs tournants en permanences bien sur, cela fonctionne parfaitement bien sur. De nos jours les gyroscopes sont basés sur les accéléromètres a état solide, cela consomme moins
et est tout aussi performant .
Maintenant sur un avion, cela s'entend sans problème car le milieu d'évolution (l'air) est soft et compressible, la réaction indispensable pour garder l'assiete choisie est simple et efficace (la commande d’assiette), le reste, l"électronique c'est du domaine des asservissement, quelques réglages sont nécessaires pour éviter les overshoot ou la mollesse des contres réactions.
Maintenant , pour un bateau , quelle commande mécanique peut régler en contre réaction le tangage ou le roulis ? je ne vois pas bien ?
peut être, en dynamique , des sortes de stabilisateurs ? dont l'inclinaison est pilotable ?
A plus

[Dynamix]

De nos jours les gyroscopes sont basés sur les accéléromètres a état solide, cela consomme moins
et est tout aussi performant .

Les gyrometres "MEMS" ne sont pas des accéléromètres .
ILs sont beaucoup plus performants que les gyros mécaniques .
C' est grâce à cela qu' on a pu créer les multicritères .

Maintenant , pour un bateau , quelle commande mécanique peut régler en contre réaction le tangage ou le roulis ? je ne vois pas bien ?

Ce dont on parle ici n' a rien à voir avec des systèmes asservis par des gyromètres .
Il s' agit de stabilisation par l' effet gyroscopique .
Et uniquement en roulis .

[Patrick_91]

Bonsoir,

OK pour les MEMS , pour l'effet gyroscopique et la stabilisation sur le roulis la masse du gyro devra être énorme non ?
A plus