Modélisme naval

Bonjour,

 

L’article ci-dessous s’adresse aux modélistes désireux d’installer (ou de changer) une ligne de propulsion électrique, dite moderne, dans leurs modèles préférés.

 

Le champ d’application étant très vaste, et la puissance étant au rendez-vous

le modéliste devra bien entendu dimensionner la ligne de propulsion électrique

en fonction du type et des caractéristiques de son modèle.

 

La différence sera énorme entre une installation sur un bateau de vitesse pure,

un yacht de plaisance, ou une maquette de navire de commerce, ou de guerre.

 

 

Pour découvrir et comprendre, restons simples: Etudions chaque élément de la chaîne de propulsion, en prenant uniquement en compte des caractéristiques immédiatement disponibles dans les publicités, les catalogues et les sites Internet des fabricants et distributeurs. Pas de notions réservées aux initiés, pas de formules.

 

Pas de roman fleuve qui serait sans doute obsolète dans quelques mois.

 

Notre chaine de propulsion sera donc composée de 3 éléments essentiels, à savoir :

 

1) une batterie du type LIPO Lithium Ion polymère

 

2) un contrôleur (et non d’un variateur)

 

3) un moteur brushless (moteur sans balais)

 

 

1-   La batterie LIPO

GENERALITE : 

Bien que leurs technologies s’améliorent, les batteries LIPO restent fragiles,

leur enveloppe souple les expose aux agressions mécaniques 

 

Une batterie LIPO est composée de Lithium, élément naturel que l’on trouve surtout en Amérique du sud.  

Le plus grand gisement au monde est le  Salar de Uyuni , dans le Sud -ouest de la  Bolivie  

 

Ce Lithium devra être associé avec d’autres composants pour le rendre actif comme par exemple le POLYMERE (LIPO) ou le FER (LIFE).

 

Il existe d’autres COUPLAGES qui sont à l’étude, et en cours de développement.

 

CARATERISTIQUES et ENTRETIEN d’une LIPO.

 

La résultante chimique d’un élément LIPO, donc sa TENSION NOMINALE

est de 3,70 volts, précisément.

 

La tension maximum de ce même élément LIPO est de 4,20 volts et sera donc assurée par un chargeur spécialisé et dédié LIPO équipé d’un équilibreur pour la charge d’un pack multi éléments.

 

Au-delà de cette tension de 4,20 volts, l’élément va gonfler, se déformer, se mettre à CHAUFFER, s’enflammer et EXPLOSER !!!!

 

La charge doit donc se faire sous surveillance.

 

La tension minimum recommandée, pour ce même élément LIPO, sera d’environ

2,80 volts (3,00 volts c’est mieux) et sera gérée par le CONTROLEUR.

 

Il faut savoir que le poids a été divisé par 3, entre une batterie

NI-CD et une batterie LIPO, et l’intensité disponible multipliée par 5 …..

 

La notion de la valeur C en CHARGE et DECHARGE doit figurer sur l’étiquetage de la LIPO

 

C en CHARGE : Indique l’intensité maximum que l’on peut appliquer

pendant la charge de celle-ci.

Personnellement, je recommanderais de rester à 1C , ainsi, pour recharger un

pack LIPO de 4000 Mah (4ah), le chargeur sera réglé sur 4 AH, pour la longévité de celle-ci, voir même à 0,5.C (dans ce cas 2 Ah) pour les premiers cycles d’utilisation.

 

*Ne jamais appliquer une charge lente (0,1.C) sur un pack LIPO, car cela entraine un plaquage de la chimie.

 

C en DECHARGE : Indique l’intensité maximum que l’on dispose pour son utilisation (actuellement on trouve des LIPO à 40.C en continu !!!)

 

Expl : avec une LIPO ayant une capacité nominale de 4000 mah (4 Ah) en 40.C, nous disposons donc de 40x4 = 160 AMPERES disponibles, théoriquement, durant : 4000/40x4000= 1/40 d’heure soit 1,5 minutes, mais prévoir l’évacuation des calories……

 

 

              

LIPO 3S (11,1 v) 4000 Mah (40 c)   CHARGEUR BI TENSION / MULTI FONCTIONS

 

Bien acheter sa batterie LIPO.

Au moment de l’achat, (sur place ou sur internet), il vous faudra vérifier la tension de chaque élément, par la prise d’équilibrage, avec un multimètre.

La tension, dite de stockage, doit avoisiner environ 3,85 V, pour chaque élément.

Si les tensions sont trop différentes : retour au vendeur !

 

Stockage : Pendant la période de non-utilisation, durant plusieurs mois , le pack LIPO devra être chargé avec une tension d’environ 3,80 v / 3,90 v (comme au moment de l’achat) pour chaque élément bien sur, et devrait être stocké au frais : 5° /10 ° c’est idéal : elles aiment le froid.

 

Remarque importante : 2 packs LIPO, strictement identiques pourront être couplés, soit en SERIE, soit en parallèle, sans aucun problème.

 

 

 

 

2- Le contrôleur.

 

S’intercalant entre la batterie de propulsion et le moteur brushless, celui-ci

a pour mission principale de faire varier la vitesse de rotation du moteur par la fonction GAZ de l’émetteur.

 

Sa deuxième mission est de gérer :

- les paramètres du pack de propulsion ;

- les paramètres du moteur, après avoir fait la programmation de celui-ci, avec une carte de programmation.

 

 

 

 

 

Paramètre du pack de propulsion LIPO :

2 paramètres :

       a)    TYPE DE BATTERIE (LIPO , NI MH/CD)

            b) Seuil de coupure tension

 

 

Paramètres du moteur :

 

-        Le frein

-        Type de démarrage

-        Type d’arrêt

-        Le timing 

* Choix du timing : C’est un réglage important qui permet d’harmoniser le couple : Contrôleur / moteur. Pour comprendre ce réglage, il faut un minimum de connaissances en ce qui concerne les moteurs brushless (ou moteurs sans balais), je vous donne donc rendez-vous au chapitre moteur. 

                 

CONTROLEUR BRUSHLESS 80 Amp.           CARTE DE PROGRAMMATION

 

 

Il existe 2 types de contrôleurs :

 

A) Les contrôleurs avec sortie BEC (Batterie Eliminator Circuit) qui alimentent le récepteur radio avec un courant du type linéaire.

Dans ce cas, et avec un pack LIPO 3S, on peut activer 4 servos standard maximum.

 

    Les contrôleurs avec sortie SBEC (Switched BEC) qui alimentent le récepteur radio avec un courant du type « à découpage ».

Dans ce cas, et avec un pack LIPO 3S, on peut activer 6/7 servos standard sans problème.

 

B) Les contrôleurs sortie OPTO,

 

Dans ce cas, il n’y a pas d’alimentation du récepteur, il faudra donc une batterie de réception séparée.

En général, le mode OPTO s’applique sur les contrôleurs d’une puissance supérieure à 80 ampères.

 

 

3- Le moteur brushless (sans balais)

 

Dans ce type de moteur, ce sont les aimants qui tournent, les bobinages sont fixes, ils peuvent donc être alimentés directement, sans passer par un système rotatif du type collecteurs /charbons.

Il n’y a donc pas d’usures, pas d’étincelles donc pas de condensateur à prévoir !

C’est génial, il suffisait d’y penser !

La contrepartie de cette simplicité mécanique, c’est que, pour créer le champ magnétique tournant, nécessaire à la rotation du moteur, il va falloir transformer le courant continu en courant triphasé à fréquence variable et alimenter successivement les bobines du moteur : c’est le travail du contrôleur.

Un moteur qui ne s’use pas (mis à part les roulements) associé à des aimants (néodyme) de qualité, voilà un investissement durable !

Il existe deux types de moteur brushless 

1) les moteurs à rotor interne (inrunner)

2) les moteurs à rotor externe (outrunner) dans ce cas c’est l’extérieur qui tourne, c’est pour ça qu’on entend parler de moteur à cage tournante que l’on baptise également LRK, acronyme reprenant les initiales de leurs inventeurs,

Messieurs: Luces, Retzbach et Kuhfuss.

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* Les brushless inrunner, ont des régimes de rotation élevés, on les utilisera davantage sur des modèles (bateaux ou avions) rapides, avec de petites hélices, une turbine ou, dans certains cas, avec un réducteur.

* Les brushless outrunner (donc cage tournante) tournent plus lentement, mais ont l’avantage de posséder un couple élevé, ils peuvent donc tourner de grandes hélices.

Les moteurs brushless, quel que soit leur type, peuvent être accouplés à un réducteur en ligne.

Plusieurs informations doivent figurer sur la fiche technique d’un moteur brushless.

ü   Le DIAMETRE , La longueur , le poids.

ü   La TENSION d’utilisation.

ü   L’INTENSITE (en continu et maxi)

ü   Le KV

La TENSION d’utilisation.

Il devient courant d’exprimer la tension d’alimentation d’un moteur en nombre de LIPO, c’est sûrement le signe de la domination croissante des LIPO, mais il faut avouer que c’est bien pratique !

L’INTENSITE : c’est le nombre d’ampères en continu et en pointe que peut supporter le moteur.

Le KV indique le nombre de tours par minute par volt, à vide, (c’est à dire sans hélice). C’est une information importante, car PLUS cette valeur est faible, PLUS on utilisera une grande hélice sur le modèle , et inversement.

La plage de Kv disponible s’étend d’environ 200 à plus de 5000 Tr/min/V.
Les moteurs inrunner ont de par leur conception un Kv élevé, d’où une utilisation en direct (sans réducteur), avec une petite hélice ou une turbine. Pour un moteur accouplé à un réducteur, le Kv de l’ensemble de propulsion sera égal au Kv du moteur divisé par le rapport de réduction.

Comme promis au chapitre 2- Le Contrôleur, parlons du « Timing ».

Le fonctionnement d’un brushless dépend, comme on vient de le voir, de la course effrénée entre un champ tournant, crée par la commutation successive de bobines, et un rotor portant des aimants faisant tout ce qu’il peut pour suivre le mouvement.

Or, pour qu’un brushless donne le meilleur de lui même, on peut être amené à créer un décalage pour que le champ tournant soit légèrement en avance sur le rotor, c’est cette avance que l’on nomme « timing ».

Ce timing est donc réglable, ce réglage dépend des caractéristiques du moteur et a une influence sur sa vitesse de rotation, sa consommation et son rendement, c’est donc, en toute logique, la notice du moteur qui vous indiquera le bon réglage à effectuer sur le contrôleur.

Seulement voilà ! Personne ne s’est encore mis d’accord pour formuler cette valeur de la même manière, on peut trouver le timing exprimé en degrés de 0° à environ 30°, ou bien des indications du type mode 1, mode 2... ou encore low, middle et hight.

Il vous faut donc bien lire les deux notices (moteur et contrôleur) :

-        Sachant qu’en général un brushless inrunner a besoin d’un timing faible alors qu’un outrunner préférera un timing moyen à fort.

-        Le premier réglage effectué, poussez la manette des gaz lentement :

 

 

 

 

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Le dernier accessoire de notre ligne de propulsion est donc L’HELICE :

 

       Pour un débutant, l’Hélice peut sembler un simple accessoire, or c’est peut-être l’élément le plus difficile à choisir, surtout sur un modèle de vitesse.

       Un même moteur peut entraîner des hélices de tailles très différentes, en fonction de sa tension d’alimentation (nombre d’éléments), de l’utilisation ou non d’un réducteur, et du type d’utilisation.

          De plus, un mauvais choix, (hélice trop grande par ex), risque de détruire l’élément le plus faible de la chaîne de propulsion, car c’est elle qui conditionne sa consommation maximum.

           Heureusement, l’Hélice est aussi le maillon le moins cher, on pourra donc, en prenant quelques précautions, déterminer en quelques essais, l’Hélice idéale pour notre couple MODELE / MOTEUR.

           Une hélice se distingue par trois éléments caractéristiques : Son diamètre, son pas, et sa forme.

 

Ø   Le diamètre : Il s’exprime en pouces , ou en centimètres, c’est la caractéristique la plus facile à mesurer.

Ø   Le pas : Exprimé également en pouces ou en centimètres, c’est l’avancement de l’hélice pour un tour.

Ø   La forme : elles peuvent être du type bipales / tripales / quadripales

 

 

Pour peaufiner les réglages, seront les bienvenus dans la caisse à outils :

1. un compte tours optique

2. une pince ampère-métrique

       3. et un thermomètre I.R, 

                          

 

 

Le modélisme est bien souvent à la pointe du progrès, et souvent en avance sur les modèles grandeur.

 

Vous venez d’entrer dans

 

un univers en pleine

 

expansion !