Le char à voile

Dossier technique

Sommaire3. Nomenclature4. Dessin d'ensemble sans repères5. Dessin d'ensemble avec repères

Dessins de définition :

6. baquet7. demi-fourche8. poutre centrale9. roue avant10.roue arrière11.bôme12.mat13.bloc roue arrière14.voile

Gammes de fabrication :

15.baquet16.demi-fourche 1/217.demi-fourche 2/218.poutre centrale19.voile20.roues

Gammes de montage

21.gamme de montage 1/322.gamme de montage 2/323.gamme de montage 3/3

24.Analyse de l'objet p125.Analyse de l'objet p2

26.Histoire du char à voile27.Fonctionnent du char à voile28.Les matériaux – exercice29.Les matériaux – corrigé30.Les matériaux – fiche ressource

20 1 Rondelle plate Acier Ø 4 mm

19 2 Adhésif double face Largeur 13 mm

18 1 Piton Acier

17 1 Bloc roue arrière Tube PMMA - Ø extérieur 8mm

16 2 Clip de blocage Ø 3 à 5 mm

15 1 Demi-fourche PVC expansé 3 mm rouge

14 1 Roue avant PVC expansé 5 mm jaune Ø 40 mm

13 2 Roue arrière PVC expansé 5 mm jaune Ø 45 mm

12 3 Bandage de roue Caoutchouc largeur 4 mm

11 1 Rotule de bôme Caoutchouc

10 1 Embout de bôme Caoutchouc

9 1 Embout de mat Caoutchouc

8 1 Ecoute Polyamide Ø 2 - L = 250 mm

7 1 Baquet PVC expansé 3 mm jaune

6 1 Vis tête cylindrique Acier ISO 1580-M4 x 10

5 1 Axe arrière Aluminium Ø 4 - L = 258

4 1 Voile polypropylène - 425 x 225

3 1 Bôme Bois Ø 4 - L = 258

2 1 Mât Bois Ø 4 - L = 500

1 1 Poutre centrale Tasseau en bois 13x13 - L = 320

REP. Nb Designation Observations

A4Char à voileNomenclature 25-02-2006

char à voile A4 13/03/2006

char à voile A4 13/03/2006

1

4

9

1

14

6 15

8

10

16

18 3

5 12

13

7

19

11

90

50

140º

16 40

Rep. Nb Désignation Matière Observations

A4Char à voile

Avant pliage

Après pliage

ECH. 1:1

7 1 Baquet PVC expansé 3mm 90 x 40

12

3

40

Gamme de fabrication baquet du char à voile A4

N° Opération schéma Remarques-Outils

10

Débit - sciage Découper des rectangles de 90 mm

Travail en butée

Scie circulaire Réglet équerre

20

Débit - sciage Découper des rectangles de 40 mm de large

Travail en butée

Scie circulaire Réglet équerre

30

35

Cisaillage des deux pentes Travail en butée : placer la pièce contre la butée et la cale et effectuer un cisaillage

Puis retourner la pièce et effectuer le deuxième cisaillage

Cisaille cale Butée Réglet

Pièce obtenue :

40

Thermopliage -Poser et coller une cale à 40 mm du fil chauffant

-Préparer le gabarit (angle à 140°)

-Poser la pièce contre la cale

-Chauffer 30 secondes

-Mettre la pièce dans le gabarit et tenir appuyé jusqu'à refroidissement

Thermoplieuse cale adhésif double-face gabarit 140° Gant réglet Rapporteur

Pièce obtenue :

13/03/2006

90

cale (à 40 mm du fil chauffant)

pièce

fil chauffant

thermoplieuse

40

butée

cale

pièce

Gamme de fabrication Demi fourche du Char à voile A4

13/03/2006

N° Opération schéma Remarques-Outils

10 Débit - sciage

Découper des rectangles de 55 mm

Travail en butée

Scie circulaire Réglet Équerre

20 Débit - sciage

Découper des rectangles de 30 mm de large

Travail en butée

Scie circulaire Réglet Équerre

30 Perçage

Insérer la pièce dans le montage d’usinage et la maintenir à l’aide d’une bride

Perceuse

Foret Ø 4

Montage d’usinage

Bride

40

45

Cisaillage des deux pentes

Travail en butée

-Effectuer un cisaillage

-Retourner la pièce et effectuer le deuxième cisaillage

Cisaille Cale Butée Réglet

Pièce obtenue :

55

30

6 4

==

cisaille

butée

calepièce

1/2

Gamme de fabrication Demi fourche du Char à voile A4

13/03/2006

N° Opération schéma Remarques-Outils

50 Thermopliage

Poser une cale à 15 mm du fil chauffant

Préparer le gabarit (angle à 90°)

Poser la pièce contre la cale

Chauffer 30 secondes

Mettre la pièce dans le gabarit et tenir appuyé jusqu'à refroidissement

Thermoplieuse cale Scotch Double-face gabarit 90° Gant réglet Rapporteur

pièce

fil chauffant

cale (à 15 mm du fil chauffant)

2/2

Gamme de fabrication Poutre du char à voile A4

N° Opération schéma Remarques-Outils

10

Débit - sciage Découper des rectangles de 330 mm de long

Travail en butée

Scie circulaire Réglet

20

Sciage Sciage à 60°

Travail en butée

Scie circulaire rapporteur cale

30

Perçage Ø 8

Perçage du trou permettant de loger le bloc roue arrière

Placer la pièce dans l'étau, le côté opposé au plan incliné dans le prolongement du bord de l'étau. Serrer le pièce dans l'étau et percer

Perceuse à colonne Foret Ø 8 brides + étau Lunettes de protection

40

Perçage Ø 4

Perçage du trou permettant de loger le mât (à 34 mm de l'extrémité de la pièce)

Insérer la pièce dans l'étau, en appui contre la cale et le fond de l'étau Serrer la pièce dans l'étau. Percer

Perceuse à colonne Foret Ø 4 brides + étau Lunettes de protection

mors de l'étau

ta ble de la perceus e

étau bridé Sens et position de la pièce - faire

vérifier par le professeur

Foret

Cale

Plan incliné

Fond d'étau

330

Table de lascie circulaire

poutre

cale

Gamme de fabrication Voile du char à voile A4

N° Opération schéma Remarques-Outils

10

Traçage Poser le gabarit sur le rectangle de matière plastique (brut de la voile)

Tracer les contours de la voile

gabarit stylo ou feutre

Travailler à 2 : - un élève maintient le gabarit en place - l'autre trace les contours.

20

Découpe Découper la voile suivant le tracé

ciseaux

30

Pose de l'adhésif Placer la voile sur le gabarit.

Placer les deux bandes sur la voile, en limite d'ourlet

Gabarit ciseaux deux bandes d'adhésif double face de longueur : - 420 mm et - 215 mm

Travailler à 2

40

Façonnage des ourlets Enlever la pellicule protectrice de l'adhésif

Replier les ourlets sur l'adhésif double face, ourlet en bordure du double face.

Travailler à 2

gabarit

Bord du gabarit au

bord de longueur du

brut de la voile

Travail soigné avec des ciseaux qui

coupent…

Limites d'ourlet

Limites d'ourlet

Travailler à plat pour éviter les plis

Brut de la voile

Gamme de fabrication roues A4

N° Opération Remarques - Outils

10 Débit - sciage

Débit du brut

Dimensions du brut - roues arrières : 249 x 199 - roue avant : 245 x 195

Ces dimensions permettent de réaliser 20 roues Scie circulaire

20 Perçage

Percer le trou de Ø 4 (outil 1)

Machine à commande numérique fraise Ø2 papier collant double face Mettre suffisamment de papier collant (bandes espacées de 5mm) pour éviter que les pièces ne sautent pendant l’usinage. Ordinateur logiciel de FAO

30 Fraisage

Fraiser le contour des roues (outil 2)

Machine à commande numérique fraise Ø2 papier collant double face Ordinateur logiciel de FAO aspirateur

Paramétrages de l’outil 2

Brut

Usinage avec l’outil 2

Usinage avec l’outil 1

Gamme de montage A4

N° Opération schéma Remarques-Outils

10

Mise en place du mât dans la voile (éléments 2 et 4)

Laisser 15 mm en haut du mât

Mât fragile

20

Mise en place de la rotule dans le mât (élément 11)

Orienter la rotule comme le dessin l’indique

30

35

Mise en place de la bôme dans la voile (élément 3)

Mise en place de la bôme dans la rotule

50 Mise en place de l’écoute dans l’embout (élément 8)

Enfiler l’écoute dans la fente de l’embout de bôme

40

45

Mise en place de l’embout de mât (élément 9)

Mise en place de l’embout de bôme (élément 10)

13/03/2006

4

2

11

3

9

10

8

1/3

+

Gamme de montage A4

N° Opération schéma Remarques-Outils

60

Mise en place du bloc roue arrière dans la poutre (éléments 1 et 17)

Marteau cale Insérer "en force" le bloc roue arrière . Protéger la poutre en intercalant une cale entre le marteau et le bloc roue arrière.

70

Mise en place du baquet sur la poutre (élément 7) Faire un point de repère à 90 (à l'opposé du perçage oblique de Ø4). Mettre un filet de colle sous le baquet (au milieu de la zone carré). Poser et appuyer Laisser sécher

Colle PVC réglet

Repérer correctement la face et la zone de pose du baquet. Contrôle du professeur

80 Mise en place de la demi-fourche sur la poutre (élément 15) Mettre de la colle sur le "nez" de la poutre Poser la demi fourche sur la poutre et appuyer Laisser sécher

Colle PVC

Attendre le séchage complet avant de passer à la phase suivante

90 Mise en place de la roue avant (éléments 14, 6 et 20) Placer la rondelle dans la vis Ajouter la roue Visser le tout dans la demi fourche

Tournevis plat

100

105

Mise en place de l'axe (élément 5)

Blocage de l'axe en translation (éléments 16)

L'axe est enfilé dans le bloc roue arrière

Poser les deux clips de blocage sur l'axe, de part et d'autre de la poutre

13/03/2006 2/ 2/3

90

colle

7

1

17 1

15 colle

14

Gamme de montage A4

N° Opération schéma Remarques-Outils

110

115

Mise en place des roues arrières dans l'axe (2 éléments 13) Poser un point de colle à un des bouts de l'axe

Insérer "en force" une roue arrière Renouveler l'opération pour la deuxième roue

Marteau colle

120

Mise en place de la voile sur la poutre

Insérer l'ensemble "voile+mat+bôme" dans la poutre : la base du mat dans le trou de la poutre

Mât fragile

140 Contrôle final.

Vérification des différentes pièces (position, aspect… )

Test du char à voile

130

135

Mise en place du piton dans la poutre (élément 18) Repérer le milieu (section carré) de la poutre

Placer la pointe du piton sur ce milieu et visser le piton dans la poutre

Insertion de la deuxième extrémité de l'écoute dans le piton

13/03/2006 2/ 3/3

5

colle

13

18

Poutre côté "baquet"

Analyse de l'objet

C'est objet a été réalisé à partir du dossier "le petit char à voile" de POLYDIS. Les

transformations réalisées ont permis de réduire le coût (l'objet revient à un peu moins de 4,50€)

et de simplifier certaines étapes de réalisation.

Modifications apportées par rapport au petit char de POLYDIS

1- L'ensemble poutre centrale (tube carré creux de 12x11 en aluminium) - support roue avant(barre de section carrée 10x10 mm en PVC rigide enfilée dans la poutre) a été remplacé par un

seul élément : un tasseau en bois de section 13x13.

2- Les demi-roues (usinées avec une machine à commande numérique) :

Dessins en couperoue "Polydis" roue "maison"

Les demi-roues usinées puis collées auxquelles on ajoute un pneu (un boudin de caoutchouc collé

avec de la colle cyano) sont remplacées par une roue + bandage de roue (accessoire A4 ou

morceau de chambre à air de vélo)

3- La liaison demi-fourche – poutre : La demi-fourche est simplement collée à la fourche. Cela supprime un perçage et élimine une vis.

4- La liaison roue avant – demi-fourche :

l'ensemble [vis + écrou + rondelle + écrou frein] qui réalise la liaison roue – demi-fourche est

remplacé par un ensemble [vis plus courte + rondelle].

Le système POLYDIS nécessitait un taraudage de la demi-fourche (faite dans un matériau plus

rigide). Cette pièce étant maintenant réalisée en PVC expansé, le taraudage n'est pas utile : lors

de la pose de la vis, le filetage se fait sans problème. L'écrou frein ne semblait pas obligatoire : la

roue "tient" et tourne autour de l'axe de la vis.

Mais les élèves ont tendance à malmener le montage et visser, dévisser la roue. Après plusieurs

démontages intempestifs la roue "ne tient plus"... Il faudrait peut-être revenir à un montage avec

écrou !

5- La liaison axe arrière – poutre : L'axe doit pouvoir tourner sans trop de frottement dans la poutre. Avec un simple trou dans le

bois, l'axe était soumis à des frottements importants et cela clouait au sol le voilier.

Le problème a été résolu en insérant dans la poutre un "bloc roue arrière" réalisé dans un tube

creux en PMMA de diamètre intérieur légèrement plus grand que celui de l'axe. L'axe est

maintenu en translation par 2 clips placés de part et d'autre de la poutre.

Mise en place du bloc dans la poutre. Une insertion trop brutale... et la poutre se fissure.

6- La liaison axe arrière – roues : Le trou des roues n'est pas débouchant et légèrement plus petit que le diamètre de l'axe. L'axe

est monté "en force" dans les roues. L'ensemble roues-axe est solidaire.

Mais les élèves s'amusent à faire tourner les roues autour de l'axe ... Alors elles ne tiennent plus.

Solutions pour résoudre ce problème :

- Poser une goutte de colle cyano dans le logement ou

- Réaliser des roues avec trous débouchants. Les roues seront maintenues transversalement sur

l'axe par des clips.

7- l'écoute – matériau et mise en place :

L'écoute POLYDIS est un cordon élastique maintenu au niveau de chaque roue dans une pièce

compliquée à réaliser : c'est un jonc de Ø10 dans lequel on doit effectuer 2 perçages (le premier

selon l'axe de rotation de la pièce et l'autre perpendiculaire au 1er) puis un taraudage.

L'écoute élastique a été remplacée par une cordelette Ø2 qui passe dans un piton qui a été vissé

au bout de la poutre.

Nom de l'invention

Date :

Par Qui ?

Date :

Par Qui ?

Date :

Par Qui ?

Date :

Par Qui ?

Date :

Par Qui ?

- Va sur le site « http://www.charsavoile.com/histoire.php » puis complète les informations concernant « Date » et « Par qui ? » de l’histogramme ci-dessus. - Ensuite tu peux revenir à ta place puis répondre au ques-tionnaire de la fiche n°2.

N° 1

A quoi sert la voile sur le chariot alors qu’il est poussé par un homme ?

…………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………

Quel est le terrain le plus adapté au char à voile ?Pourquoi ? …………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………

Quelle invention met au point Charles de Raunay ? En quoi cela consiste ? …………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………

Décris le principe de fonctionnement du char à voile de Peter Lynn . …………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Voici le dessin d’un char à voiles. Peux-tu expliquer le principe de fonctionnement en prenant en compte la force du vent, le sens de déplacement du char, le guidage du char par l’utilisateur et la position de l’utilisa-teur sur le char.

Le vent souffle

Le char se déplace

Principe de fonctionnement : …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………......................

N° 2

Arnaud de Rosnay ?

Exercice : -Lancer le traitement de texte de StarOffice-A l’aide de la nomenclature, du livre de technologie (pages 37 à 47) et de la fiche d'aide "les matériaux" réaliser un tableaurécapitulant les matériaux utilisés pour la fabrication du petit char à voile- Enregistrer le fichier dans "mes documents"

Modèle : Le petit char à voile

Rep. Désignation Famille dematériaux

Matériau Caractéristiques Recyclage

123

Poutre centraleMâtbôme

Bois et dérivés bois … …

…

Le petit char à voile - Corrigé

Rep. Désignation Famille dematériaux

Matériau Caractéristiques Recyclage

123

poutre centralemâtbôme

Bois et dérivés bois - Léger- résistant aux efforts mécaniques- débit par sciage facile- bon isolant thermique

-Peut être brûlé pour fournir de lachaleur-biodégradable

4 voile Matières plastiques polypropylène - Isolant électrique- peu résistant aux efforts mécaniques- ne résiste pas à la chaleur- transparent- souple

-Non biodégradable-peut être réutilisé dans lafabrication d'autres objets-Brûlé pour fournir de la chaleur (endégageant des gaz polluants)

7131415

baquetroue arrièreroue avantdemi fourche

Matières plastiques PVC expansé - Isolant électrique- peu résistant aux efforts mécaniques- ne résiste pas à la chaleur- coloré

" "

8 écoute Matières plastiques Polyamide " " " "16 clip de blocage Matières plastiques " " " "17 bloc roue arrière Matières plastiques PMMMA - Cassant

- transparent" "

5 axe arrière métaux aluminium - résistant aux efforts mécaniques, bon -conducteur électrique, brillant

-Entièrement recyclable

61820

vis pitonrondelle plate

métaux acier - résistant aux efforts mécaniques, bon -conducteur électrique- brillant - oxydable

-Entièrement recyclable

9101112

embout de mâtembout de bômerotule de bômebandage de roue

Matières plastiques Caoutchouc - Souple- élastique- imperméable- isolant

-Non biodégradable -Brûlé pour fournir de la chaleur (endégageant des gaz polluants)-Peut être incorporé dans lafabrication de différents objets

Fiche ressource -Les matériauxCaractéristiques

- laisse passer le courant (conducteur) – ne laisse pas passer le courant (isolant électrique)- bon isolant thermique, mauvais isolant.- est oxydé par l'oxygène de l'air (rouille) – non oxydable- lourd – léger- dur – mou- rigide – souple, élastique- résistant aux efforts mécaniques – cassant- brillant – mat- coloré - transparent- doux – rugueux au toucher- facile – difficile à percer- facile - difficile à scier- fond facilement (peu résistant à la chaleur)- imperméable …

Recyclage

- biodégradable (décomposé naturellement par des organismes vivants) – non biodégradable- peut être brûlé pour fournir de la chaleur (en dégageant des gaz polluants... ou non)- recyclable (collecté et trié pour être réutilisé)- peut être réutilisé dans la fabrication d'autres applications