Amélioration du banc de traction

Mon banc de traction était limité à de petites hélices. Florian l'a modifié pour passer de plus grandes hélices et des puissances plus importantes.

Je lui laisse la parole...

Le modèle en équerre de Gérard a pris de l’embonpoint avec des bras rallongés pour tester des équipements avec hélice jusqu'à 14''.

Pour améliorer le guidage de l'équerre sur son axe de rotation, une paire de roulements à billes limite les effets de poussée transversale (torsion/rotation).

Les deux bras ont évidemment des longueurs équidistantes pour axe moteur ↔ axe de rotation ↔ patin d'appui sur la balance.

Ainsi transformé, le banc accepte des moteurs de quelques centaines de Watts une fois solidement arrimé sur un établi pliant.

Les éléments de mesure :

- un testeur de Courant/Tension/Puissance consommée en série entre l'accus et le contrôleur (Ampère / Volt / Watts consommés)

- un testeur de vitesse de rotation optique derrière l'hélice (tr/mn)

- une balance de cuisine avec une précision à 5gr pour un maximum de 5kg (gr de « poussée/traction ».

- un appareil photo au dessus de tout cela pour capturer l'instant….

Le banc de traction

Les équipements de mesures

Interprétation des élément de mesures capturés sur un banc


Le banc de test permet de caractériser quelle hélice correspond le mieux à un moteur donné pour une utilisation particulière.
Ceci dit, il faut bien considérer que les résultats obtenus sur un banc avec des outils n'ont de valeur que comparative.
La précision des appareils n'est pas rigoureuse et donc une mesure réalisée dans des conditions différentes peut donner des résultats différents. Le simple changement d'un contrôleur ou de n'importe quel autre élément dans la chaîne de test peux amener à un résultat différent.


Les mesures que je fais avec ce banc se font à chaîne constante pour un couple moteur/contrôleur.
Plusieurs mesures sont faites pour chaque hélice avec des valeurs de charge de l'accu différentes.
De 100% de charge jusqu'à ~50% de charge. La valeur de mesure considérée pour toute comparaison d'hélice est celle autour des 80% de niveau de charge de l'accu.


Comment sont faites le mesures?
La mesure est faite en utilisant une série d'accus de la même famille. La photographie est prise quand le moteur tourne « à fond » depuis 3 secondes. Le moteur est alors coupé puis une dizaine de secondes plus tard, la capacité de l'accus est capturée. Cette valeur est en % de la capacité typique de l'accus extrapolé de sa tension et du nombre d’éléments de l'accus.


Les valeurs mesurées sont donc :
- la tension d'entrée (V) : V_in
- le courant consommé (A) : C_in
- la puissance consommée (Watt) : Power_in
- la « traction » mesurée en pression sur la balance de cuisine (gr) : Thrust_meas
- la vitesse de rotation de l'hélice (tr/mn) : RPM


Les valeurs que l'on peu calculer sont issues des formules de Boucher/Abbott en considérant les spécifications des hélices (le pas de l'hélice P en inch par tour et le diamètre D de l'hélice en inch):
Puissance Restituée (Watt) Power_est. = P(in.) X D(in.)^4 x RPM^3 x 5.33 x 10^-15
Traction Théorique estimée(gr) Thrust_est. = P(in.) X D(in.)^3 x RPM^2 x 10^-10 x 28,35
Rendement de puissance (%) Power_eff_ratio = Power_out_estimated / Power_in
Rendement de traction (%) Thrust_eff_ratio = Thrust_estimated / Thrust_meas
Vitesse théorique(km/h) Speed_est. = P(in.) x 2,54 x RPM x 60/100000




Et c'est la que les mesures rapportées aux estimations sont parfois étranges.
Que penser d'une valeur de rendement qui dépasse les 100%? Pas de panique, c'est juste que :
- les équations utilisées ne sont que des estimations simplifiées. Le format de l'hélice n'est pas pris en compte, par exemple un hélice « pointue » n'a pas la même traction qu'une hélice en « pelle à tarte ».
- que les fabricant de l'hélice indique un pas parfois optimiste qui est peut être vérifié par calculs de profil, écoulement d'air,… tous ces paramètres qui donnent une performance dynamique de l'hélice que le test statique ne met pas en œuvre.


Donc, une fois encore, ne prenez pas les résultats des mesures ni des estimations pour ce qu'ils ne sont pas; ce ne sont que des éléments de comparaison.

Florian.