[Atelier] Aérodynamique

[Bernard de Go Mars]

Oui, c'est exact. les tracteurs de semi-remorque sont dotés de tels aubages dans leur angles avant, mais sur une petite hauteur seulement : Soit que cette hauteur suffise, soit qu'on s'en satisfasse parce qu'il est difficile d'augmenter cette hauteur pour des raisons pratiques...

Il faut dire que le problème est assez complexe car la nécessité de tels aubages de redirection (j'ignore leur nom) est également liée à la valeur du rayon d'arrondi de l'arête verticale de la face avant du tracteur...

Amicalement,

Bernard

[GEORGES70]

Compte tenus de vos réflexions :

S'agissant de liaisons Aérotrain oeuvrant sur un marché compris entre 300 et 1000 km
soient des voyages de 3 heures / 3 h 30 maximum.
Vitesse commerciale usuelle : 300 km / heure.
Vitesse maximale opérationnelle : 350 km / heure.

Je vous propose le raisonnement suivant :

Voiture de Tête : 15 Places
Voiture intermédiaire : 90 places
Voiture LIM : (Eventuellement compartiment bagage / fret
Voiture intermédiaire : 90 Places
Voiture de queue : 15 places.

Disposition cabine : 3 sièges + Travée + 3 Sièges (disposition A 320).
Largeur cabine 3.70
Largeur appareil 3.95
Hauteur appareil : 3.30

( sur un A 319 - Espacement Classe affaire 97 cm Espacement Classe eco : 76 cm )

Pour les sièges, si je table sur un espacement intermédiaire de 86 Cm
Développé théorique sur 15 mètres exploitables = 17.44 Rangs.
Développé réellement installé : 15 Rangs.
Nombre de places sur 1 compartiment de 15 mètres = 15 X 6 = 90 Places.



Poids d'un siège : 12 Kgs environ = (2 760 Kgs de sièges).
Budget équipements de confort : 5 kgs par siège = 1 150 Kgs
Masse totale équipement de cabine (hors compartiment bagages = 3 910 Kgs : Arrondis à 4 tonnes pour la rame.


Base 230 Passagers.
Masse moyenne par passager avec bagages: 100 kgs = 23 000 kgs : arrondis à 25 tonnes de CU pour la rame.


L'engin pourrait donc ressembler au Rohr avec un largeur augmentée à 4 mètres. ( 70 centimètres de plus que le Rohr - 80 cm de plus que le I80).
Chaque compartiment passager mesure 17 mètres environ.
Le compartiment LIM héberge un moteur de 10 mètres (cf avis de blackshark)
Le compartiment LIM héberge transformateur et équipements électriques.

Reste à savoir si un ensemble de 100 mètres peut héberger tout cela... pour 75 à 85 tonnes max.

Questions :

Si on imagine des capteurs de courant localisés de part et d'autre de l'unité LIM :
- Est ce que la surpression créée par le coussin d'air "masque" la traînée aéro de ces "pantographes" ?
- Pensez vous qu'on puisse maginer un captage par le biais de 2 roues "libres" en contact avec des rails qui courraient de part et d'autre de la piste ?

- Peux t on imaginer les interconnections pneumatiques ? J'imagine un système où le soufflet connectant les deux voitures serait doublé d'une enveloppe souple épousant la carène du fuselage. En virage j'imagine un système flexible qui génère un poil de tainée. En ligne droite, de l'air est injecté entre le soufflet et l'enveloppe extérieure de façon à assurer une continuité parfaite avec la carlingue... Est ce quelque chose d'inimaginable ?

[BlackShark]

Voiture de Tête : 15 Places
Voiture intermédiaire : 90 places
Voiture LIM : (Éventuellement compartiment bagage / fret
Voiture intermédiaire : 90 Places
Voiture de queue : 15 places.

Disposition cabine : 3 sièges + Travée + 3 Sièges (disposition A 320).

Quelques remarques qui n'ont absolument rien à voir avec l'aérodynamique :

Compartiment bagage : hors de question, les bagages restent dans les mêmes voitures que les passagers pour des raisons de sécurité (vols) et de rapidité des arrêts en gare. Si les passagers doivent traverser l'ensemble du train à chaque arrêt bonjour le bordel des allers/retours dans les allées.
Pour meubler la voiture LIM on peut emprunter la même stratégie que la SNCF sur les voitures "transfos" des Duplex : en retirant les passagers de cette voiture, plus besoin de l'espace range-bagages en hauteur : ce qui devrait permettre de remonter le plancher d'une vingtaine/trentaine de centimètres gagnés pour y placer le LIM (bien que je pense que 10cm devraient suffire, faut pas que les rampes deviennent trop longues entre la porte d'entrée et cette voiture), puis en l'aménageant le reste de la cabine en voitures "services" : bar, restaurant, "espace détente" (quoi que cela veuille dire), petit rack à vélos pour les 3 zigotos qui voyagent avec (sous clef du chef de cabine et/ou du vendeur du bar).
En faisant preuve d'ingéniosité on pourrait également y placer les toilettes handicapés qui prennent énormément de place (pas besoin de les mettre dans les autres voitures) et voire même peut être les places sièges roulants

15 places seulement dans les véhicules de tête et de queue ? Que penses tu installer dans ces voitures ? Les transformateurs électriques et les générateurs pour sections non-électrifiées ? C'est si volumineux que cela ?

Au niveau du nombre de sièges latéralement, j'ai une préférence pour n'avoir que 5 sièges maximum en classe éco, c'est pas une raison technique, c'est plus une histoire de prestige et de qualité de service :
Dans ma tête le 3+3 c'est vraiment la bétaillère de la classe éco d'avion en A320 en ligne intérieure (le voyage très cher et pas confortable) ou pire le 737 de Ryanair (pas cher mais toujours pas confortable), c'est purement psychologique et c'est con mais ça me donne vachement moins envie de sortir le porte-feuille. Le 2+3 c'est 100% nouveau (à part pour les Japonais dans le Shinkansen), c'est ni l'avion ni le train, c'est l'Aérotrain.

[GEORGES70]

Ben...

Disons je me disais qu'on aurait pu faire un joli espace pour les gosses.. voire un bar... Enfin, un truc comme ça quoi... Histoire de pas avoir un engin par trop austère...

En fait, l'idée, si énergétiquement c'est valable... C'est d'avoir un engin qui, pour un coût d'utilisation moindre, et une moindre consommation énergétique, donne vraiment envie de le préférer à la bagnole, voire l'avion (pour la bande des 800 / 1000 km...) d'où les 90 cm entre les sièges et le "vide" relatif des voitures de têtes...L'idée c'est donner une "première classe TGV" à tous le monde... pour un prix laissant la conccurence loin derrière !


Mais bon... c'est ptêt un connerie...


Et puis faut bien voir que si il faut le faire moins large pour des raisons aérodynamiques... Et revenir aux 3.30 m de Bertin ... Eh ben le delta de siège on le place dans ces espaces pour revenir à 230 / 250 places...

[Damien D.]

Pour information un aérotrain c'est plustot un super-RER qu'une copie du TGV.
J'dit ca comme ca mais les deux posts la ca revient a prendre un TGV, enlever les roue et mettre des coussins d'air. C'est pas l'but.

[Bernard de Go Mars]

Tu écris, cher Georges70 :
>>>>>>>>>>un engin qui, pour un coût d'utilisation moindre, et une moindre consommation énergétique, donne vraiment envie [...]<<<<<

C'est là que le truc est tangent, parce que, ainsi que tu le sais surement, le TGV consomme plus de 90 % de son énergie en Traînée aérodynamique.
C'est-à-dire que, comme ton véhicule présente la même aérodynamique que le TGV, tu ne peux que grappiller dans les quelques % qu'il reste...

Le principe de l'aéroglisseur est vraiment passionnant (j'en fait construire à mes élèves de primaire : voir un objet se déplacer au moindre souffle qui sort de votre bouche est vraiment très curieux !). Mais il n'apporte pas de gains extraordinaires, me semble-t-il, du point de vue énergétique (pas plus que les trains à lévitation magnétique, pour les même raisons .. aérodynamiques)...

Finalement, ce qui caractérise un mode de locomotion est sa finesse : le rapport Portance sur Traînée; c'est également le rapport de la charge totale du véhicule sur tous les frottements qui s'opposent à son déplacement. Cette notion est évidemment très utilisée dans l'aviation, mais elle devrait l'être plus dans tous les autres modes de transport. Ainsi, si un planeur de compétition offre une finesse de 50 (il est donc freiné 50 fois moins qu'il pèse), un airbus doit présenter une finesse de 10, je pense (peut-être pas en vitesse de croisière); un vélo doit posséder également une bonne finesse (dans les 30, j'imagine, mais cette finesse dépend du vent) et un navire de charge doit être également très bon dans ce genre.

La finesse des véhicule ferroviaire doit être assez bonne (vous devez la connaître), mais comme la finesse intègre la Traînée aérodynamique (c'est finalement une notion très pragmatique), elle diminue à grande vitesse.

Quelle est la finesse (le rapport Poids/Traînée complète) d'un aérotrain ?

M'est avis qu'elle sera du même ordre (à même vitesse) que celle d'un TGV, du moins si l'aérodynamique en est aussi soignée (celle de l'AGV a progressé par rapport au TGV).

La petite différence qui peut aller dans le sens de l'aérotrain est que celui-ci" n'a pas de fond ni de roues", aérodynamiquement parlant, alors que le fond de caisse des TGV et AGV est un poste important de la Traînée aéro...

Bien sûr, pour vraiment caractériser les transports, il faudrait décompter du poids les impédimentas liés au choix du mode de transport : retirer le poids des ailes sur les avions, pour simplifier. En fait, il faudrait prendre comme Poids-type le poids de la cellule de vie du passager (siège, place pour les jambes, enveloppe minimum du véhicule)...

Ajout de 9h50 : Je note sur un site d'Alsthom (constructeur de l'AGV) : Au total, la rame V150 développe une puissance de 19,6 mégawatts [...] contre 9,3 mégawatts [...] pour un TGV™ conventionnel. Cela représente près de deux fois la puissance développée par l’ensemble des voitures au départ d’un grand prix de F1."
Autant dire que ce n'est pas par des progrès techniques radicaux que l'on progresse, mais par une augmentation de la puissance développée "à la jante"...

Bien sûr, cette puissante doit-être divisée par le nombre de passagers qui en profitent (nombre accru, par rapport au TGV, je crois)...
Et rapportée au nombre de 4x4 qui circulent en moins sur l'autoroute !...

Comme l'AGV emporte de 250 à 600 passagers, ceux-ci consomment 10 à 20 fois moins de puissance que les 30 pilotes de F1 en dissipent dans l'atmosphère pendant une course... (on peut quand-même penser que le TGV n'est pas toujours à sa puissance nominale, mais les F1 non plus)...

Amicalement,

Bernard de Go Mars !

[Damien D.]

De toute facon leur reccord est bidon, la rame n'avait rien d'une machine de série...

Cela dit il faut etre réaliste, un aérotrain ne peut pas consommer beaucoup moins qu'un TGV, les efforts a fournir son grossièrement les meme.
Meme si l'aérodynamique est un peu meilleure, l'économie de puissance sera bouffé par la sustentation, qu'il faut payer d'un facon ou d'une autre, et par le LIM, qui a un rendement un peu moins bon qu'un moteur rotatif.
Non l'économie se fait sur les couts de construction des voies et des véhicules, et sur l'entretient.

[GEORGES70]

Bon,

Déjà, que ce soit un appareil de type TGV ou un autre plus RER, l'idée de base est de proposer un mode de transport élégant, performant et financièrement pertinent. Je crois qu'on est tous à peu près d'accord là dessus.

Pour ce qui est de la consommation, comme on l'a écris dans moults posts, arriver à une consommation énergétique peu ou prou identique à celle d'un appareil à roues équivalent, c'est déjà bien. Maintenant si on arrive à un design dont on peut estimer qu'il réalise une amélioration de 5 / 10 % (peut être un poil plus) pour une mission identique, ... Ben c'est déjà énorme si l'on considère que cela vient en bonus d'une voie peu coûteuse et de frais opérationnel exceptionnellement bas.

Après, attendu les points précédents on peut proposer une très substantielle amélioration en terme de confort... Là on tient un concept imbattable.

Maintenant, on est bien d'accord que nous n'avons pas ici les moyens de réaliser une étude compète et précise au boulon près. En revanche, on peut arriver à définir des concepts (RER ou TGV) très réalistes et assez cohérents au regard du résultat que l'on pourrait obtenir par le biais d'une ingéniérie complète.... Un bonne ébauche quoi !

Enfin, même si cela ne débouche sur rien :

- Ce sera déjà bien, intellectuellement, d'avoir réalisé ce travail.
- Ca permet d'avoir une argumentation claire et incontestable lorsqu'on évoque la question de l'aérotrain.
- Ca permet de rencontrer des gens formidables et super sympas.

[Damien D.]

Apres rien n'empeche de proposer plusieurs version d'une meme rame selon les usages. Techniquement identique (meme LIM, meme cellule), mais avec des aménagements different selon les distances a parcourir.
Par contre vu les accélérations, privilégiez les places assises =)

En suivants les recommandations techniques établies ici, ca serait aussi interessant de modeliser ca en CAD.
Voir d'en faire une maquette

[GEORGES70]

Ben faudrait finalliser un modèle aérodynamique finale et établir le cahier des charges énergétique qui va en découler

[Thomson]

Comme l'AGV emporte de 250 à 600 passagers, ceux-ci consomment 10 à 20 fois moins de puissance que les 30 pilotes de F1 en dissipent dans l'atmosphère pendant une course...

La saison dernière, il y avait 10 équipes de F1, donc 20 voitures aux départs. Cette année 2 équipes ont jeté l'éponge et (en principe) 5 autres devraient rejoindre le plateau. Ils devraient donc être 26 pilotes à se frictionner au premier virage du GP de Bahreïn le 14 mars prochain

[Damien D.]

Pas besoin d'etre aussi préci pour faire une vue d'artiste

De toute facon j'imagine que le look "pelle a tarte" genre transrapid préfigure ce qui se fait de mieu aerodynamiquement parlant.
Quoique, il y a aussi le look "donald duck" qui est utilisé au Japon autant sur le Shinkansen que sur le JR-MagLev.

[GEORGES70]

Et retravailler en partant du Rohr ?

C'est déconnant ?

[Damien D.]

Aucune idée je ne sais pas ce que ca vallait d'un point de vue aérodynamique.
En tout cas il avait de la gueule ca, c'est clair!

[BlackShark]

Les becs de canards des Shinkansen ne sont pas étudiés pour réduire les trainées aérodynamiques, ce sont des compromis effectués pour réduire le bruit causé par les ondes de chocs lors des entrées/sorties de tunnels à grande vitesse.
Pour des avants de trains aérodynamiques, de bons exemples sont le Transrapid, le Shinkansen 500, les TGV Duplex et les AGV, avec leurs formes toutes euh... rondes, qui chassent l'air proprement sans turbulences mais malheureusement sans âme. Au moins les TGV réseaux ont du style. Remarque le shinkansen 500 aussi par sa monstrususe élongation mais quelle perte de place (et de poids aussi).