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Projet de fin d’étude Etude et Conception d’un Bélier Hydraulique Elaboré par:

Projet de fin d’étude Etude et Conception d’un Bélier Hydraulique Elaboré par: Encadré par : Département : Génie Mécanique Filière : Conception Mécanique Productique Remerciements Nous tenons, pour commencer à vous adresser, chers membres du jury, nos sincères remerciements pour votre présence aujourd’hui ainsi que pour vos remarques qui viendront enrichir ce travail que nous aurons le plaisir de partager et discuter avec vous. Nous tenons également à exprimer notre profonde gratitude et nos sincères remerciements à notre professeur …. pour son encadrement considérable et surtout son intérêt, son support et ses conseils qui nous ont été précieux et sans lesquels ce mini projet n’aurait pas abouti. Nos remerciements vont aussi à toutes les personnes, qui ont contribué de loin ou de près à la réalisation de notre projet. Nous avons également le grand plaisir de remercier tous les enseignants de l’ENSET de Rabat, pour leur disponibilité et pour le soutien qu’ils n’ont cessé de nous apporter tout au long de nos deux années d’étude à l’ENSET. Finalement, nous remercions aussi Mr le directeur de …. De Rabat ainsi que L’ensemble du corps administratif. 1 Sommaire Remerciements Introduction I- Etude d’un Bélier Hydraulique…………………………………………………………………………… …………...4 1- Qu’est-ce qu’un bélier Hydraulique ? …………………………………………………………………………4 2- Principe de fonctionnement ………………………………………………………………………………………4 II-Analyse fonctionnelle du système ………………………………………………………………………………….5 1- Aspect fonctionnel ………………………………………………………………………………………………… ….5 a- Diagramme bête à cornes …………………………………………………………………………………….6 b- Validation de besoin …………………………………………………………………………………………….6 2- Recherche des fonctions de services (diagramme pieuvre) ………………………………………..7 a- Validations des fonctions ……………………………………………………………………………………..8 3- Caractéristique des inters acteurs ……………………………………………………………………………..9 4- Diagramme SADT ………………………………………………………………………………………………… ….10 5- Diagramme FAST ………………………………………………………………………………………………. …...10 III- Calculs ………………………………………………………………………………………………… ………….…………..11 1- Le débit fourni par le système …………………………………………………………………………………11 2- Longueur de la conduite motrice…………………………………………………………………………….12 3- Diamètre de la conduite motrice ………………………………………………………….…………………13 a- T ableau du débit d’alimentation des béliers hydraulique…………………. ………………..13 4- Le collecteur ………………………………………………………………………………………………… ………..14 5- Conduite d’alimentation ou de refoulement……………………………………………………………15 6- Le réservoir d’alimentation….......................................................................................16 IV- Modélisation et conception ………………………………………………………………………………………..17 -Modélisation en 3D…………………………………………………………………………………………… ….18 -Assemblage du mécanisme………………………………………………………………………………… …19 -Dessins de définition et d’ensembles …………………………………………………………………...20 Conclusion …………………………………………………………………………………………………. …………………….24 Bibliographie .. ………………………………………………………………………………………………… ……………….25 2 Introduction En parallèle avec les enseignements dispensés à l’ENSET, des stages industriels ainsi qu’un projet de fin d’études sont programmés pour permettre à l’étudiant de se familiariser et de mieux appréhender son environnement de travail. C’est dans ce cadre, et sur orientation de …, notre professeur et encadrant que nous avions décidé moi et mes camarades d’étudier le fonctionnement et la conception d’un bélier hydraulique. Cette invention de génie de Joseph Montgolfier qui, même si les énergies électriques et pétrolières ont envahi le monde, continue à pomper sans nuisance, gratuitement ou presque, dans la sphère des énergies durables où elle retrouve en nouvelle vigueur, surtout dans les pays du Tiers monde. Le bélier hydraulique est un système autonome qui consiste à relever de l’eau à plusieurs dizaines de mètres sans autre énergie que celle apportée par la circulation de l’eau. Cela peut paraître incroyable et pourtant cet appareil le permet sans magie. Cette technologie très répandue au 19ème siècle fut un peu oubliée au 20ème siècle. Le 21ème siècle serait-il celui de son renouveau ? Cette machine non polluante et bon marché et qui ne nécessite que sa matière première pour fonctionner, mériterait bien d’être plus connue. Notre présent projet se fixe comme objectif de vous présenter humblement l’étude et la conception d’un bélier hydraulique en se basant sur les chapitres cités précédemment. 3 I- Etude d’un bélier hydraulique : 1- Qu’est-ce qu’un bélier hydraulique : Le bélier hydraulique est un appareil à la fois moteur et pompe, destiné à élever de l’eau automatiquement. C’est une application du phénomène bien connu en hydraulique : le coup de bélier. Cette pompe a la particularité de fonctionner sans nécessiter un quelconque apport d’énergie. En effet l’énergie nécessaire au fonctionnement de l’appareil est contenue dans l’eau à élever elle-même. C’est une machine étonnante dont le principe avait révolutionné le monde scientifique au moment de son invention par Joseph de Montgolfier en 1792. Il présente des avantages incontestables par rapport aux pompes électriques. T out d’abord, pour fonctionner, il se contente de l’énergie potentielle gratuite contenue dans une chute d’eau de plus il ne contient que deux pièces mobiles dont la simplicité entraine la fiabilité. 2- Principe du fonctionnement : Pour mieux comprendre le principe du fonctionnement d’un bélier hydraulique, faisons un peu d'histoire. Le principe fondamental et la première application pratique sont dus à un brasseur anglais nommé John White-burst de Derby en 1772. Il remarqua qu’une longue conduite amenant de l'eau depuis un réservoir sur la Colline voisine vers sa maison Se brisait fréquemment en cas de fermeture brusque de la vanne située à l'extrémité aval. Il invente alors le moyen de tirer avantage de cette situation : juste avant la vanne. Il ajouta un tuyau de refoulement vers un réservoir situe au sommet de la maison, ce tuyau était muni d'un clapet anti-retour et passait à travers un réservoir d’air. Machine de White Hurst A- Réservoir d’alimentation B- Réservoir de refoulement C- Vanne D- Clapet anti-retour E- Réservoir d’eau F- Conduite de refoulement 4 En ouvrant la vanne, l'eau s’écoulait naturellement à travers celle-ci. En la fermant, une quantité importante d'eau était envoyée dans le réservoir supérieur B. Un enfant était employé à ouvrir et fermer la vanne, envoyant ainsi sans effort une grande partie de l'eau contenue dans le réservoir A vers le réservoir B. Analysant ces phénomènes a la lumière de la science moderne il apparait qu’une fermeture brusque de la vanne située sur une conduite en charge Crée un phénomène appelé coup de bélier. Une analogie le fera mieux comprendre. Imaginons une locomotive tirant des wagons, si la locomotive est stoppée brusquement(en percutant un mur, par exemple), Celle-ci sera écrasée par les wagons qui sont derrière. En effet de parla vitesse, chaque élément de ce convoi possède une énergie cinétique qui, en cas d’arrêt, sera transmise à l'élément précèdent. De même, dans une conduite d'eau en charge, toute l'eau contenue dans la conduite peut être considérée comme une série d’éléments liquides mobiles mais incompressibles. Si on arrête la tête delà veine liquide en fermant la vanne, toute l'eau qui pousse derrière va causer une augmentation de pression susceptible de faire exploser la conduite. En ajoutant son dispositif de refoulement, White Hurst forçait l’eau brisé son élan, non contre la vanne maison remontant vers le réservoir de refoulement B situe plus haut. Le clapet anti-retour D évite à l’eau qui est montée dans le réservoir B de redescendre lorsque la vanne sera ouverte pour un nouveau cycle. Le réservoir d'air E permettait d’amortir les chocs dans la conduite de refoulement. Le mérite de Montgolfier est d’avoir conçu une machine fonctionnant sur le même principe mais de manière automatique sans intervention humaine. II appela cette machine Bélier hydraulique. Son idée fut de remplacer la vanne manuelle par un clapet (appelé clapet de batterie) actionne par l’eau. II- Analyse fonctionnelle du système : 1- Aspect fonctionnel : Avant de concevoir un produit, il est nécessaire de s'assurer que ce produit répond effectivement à un besoin. C'est à dire qu'il a une fonction précise à remplir, La détermination de cette fonction est indispensable. L’analyse fonctionnelle vise aussi à garantir aux produits, que nous concevons, les fonctions qu’ils doivent remplir aux moindres coûts en se référant aux besoins à satisfaire. Les outils de l’analyse fonctionnelle : L’analyse fonctionnelle est possible grâce à des outils clairement définis : - Diagramme bête à corne. - Diagramme pieuvre. - Diagramme SADT. - Diagramme FAST (Functional Analysis System T echnique) 5 a- Diagramme bête à cornes : Dès le lancement d’un projet, il est nécessaire d’expliciter simplement le besoin primaire, c’est-à-dire l’exigence principale Il faut donc exprimer le besoin et rien que le besoin et expliciter l’exigence fondamentale qui justifie la conception d’un produit. Pour cela, il est essentiel de se poser les trois questions suivantes : - A qui, à quoi le produit rend-il service ? - Sur qui, sur quoi agit-il ? - Dans quel but ? (pour quoi ?) La bête à cornes est un outil de représentation de ces questions fondamentales. Dans notre cas, le diagramme bête à corne correspondant à notre système est le suivant : L’utilisateur Cours d’eau Bélier hydrauliq ue Faire parvenir l’eau a un réservoir situé à une certaine hauteur sans apport d’énergie extérieur b- Validation du besoin : Après avoir déterminé le besoin, il faut vérifier sa stabilité. Cette étape consiste à valider la nécessité de la création de ce produit, ainsi que les facteurs qui peuvent le faire disparaître ou alors le faire évoluer. 6 Pourquoi le Qu’est ce qui pourrait le Risque de voir le scénario se besoin existe-t- il faire disparaître, évoluer ? réaliser ? (en%) ? - Remonter l’eau - Le besoin existe car le - La disparition du produit d’un niveau bas besoin d’une récolte n’est pas probable car ce vers un niveau -La disparition du produit dernier utilise une énergie haut pour est liée aux conditions renouvelable (le flux d’eau), irriguer un climatiques. et ne nécessite pas un uploads/Geographie/ etude-et-conception-d-x27-un-belier-hydraulique.pdf