L’analyse fonctionnelle du ballon captif
Comment, à l’aide des besoins exprimés par les utilisateurs, les ingénieurs ont pu concevoir ce système ?
Ballon Captif. Source : ( sujet de Bac )
I. Analyse du besoin
Le ballon captif a été conçu pour la thermographie aérienne, notamment pour effectuer des cartographies thermiques de bâtiments pour trouver les fuites thermiques et par la suite, proposer une isolation adaptée. Il doit aussi être discret pour ne pas déranger les touristes. Le ballon a beaucoup de points positifs par rapport aux autres dispositifs de thermographie aérienne (hélicoptère, ULM, drone) :
a) Tableau comparatif des moyen de prise aérienne
|
Type
|
Consommation
|
Niveau sonore
|
Hauteur de prise de vue
|
Émission de CO2
|
Type de mesures
|
|
Hélicoptère léger (2/3 places)
|
pétrole |
70 dB à 500 m
|
Mini 400 m
|
Oui
|
Toitures sur grande zone
|
|
Hélicoptère mono-turbine (5/6 places)
|
pétrole |
70 dB à 500 m
|
Mini 400 m
|
Oui
|
Toitures sur grande zone
|
|
Avion de tourisme
|
pétrole |
70 dB à 500 m
|
Mini 400 m
|
Oui
|
Toitures sur grande zone
|
|
ULM
|
pétrole |
35 dB à 500 m
|
Mini 400 m
|
Oui
|
Toitures sur grande zone
|
|
Drone |
électricité |
? |
? |
Non
|
? |
|
Ballon captif
|
Électricité (treuil) |
0 dB à 30 m
|
Maxi 150 m
|
Non
|
Toitures, façades et sites difficiles d’accès
|
-niveau sonore faible
-prix de l’heure de vol peu coûteux
-aucune émission de CO2
Son seul point négatif par rapport autres dispositifs; il a une hauteur de prise de vue de maximum 150m contre 400m pour les autres.
Afin de pouvoir être commercialisé, le ballon doit répondre à certaines contraintes, dont « être utilisable sous certaines conditions météo » ou encore « respecter les normes environnementales ».
Diagramme pieuvre d’un ballon captif à thermographie aérienne. Source : ( sujet de bac )
II. Analyse du système
a) La fonction de service
La fonction de service a pour but d’effectuer des relevés de thermographie infrarouge, elle comprend 4 fonctions techniques : – permettre au dispositif de s’élever pour des prises de vue en altitude. – pouvoir transporter et piloter la caméra infrarouge. – visualiser la prise de vue en étant au sol et connaître sa position géographique. – savoir où est situer le dispositif à l’aide d’un GPS.
b) Solution technique
La solution technique pour engendrer une force ascensionnelle est l’utilisation d’un ballon rempli d’hélium avec des tailles différentes selon le poids des dispositifs (caméra, nacelle…). L’utilisation de l’Hélium pour le déplacement en altitude permet de n’avoir aucune consommation de carburant (seulement d’électricité pour le treuil) et de ne générer aucun bruit.
Croquis des différents type de ballon captif existant. Source : (lp2i)
Le premier mouvement du système consiste à élever le ballon en altitude de façon à le contrôler avec le treuil. Et ensuite, plus complexe, le mouvement de rotation de la caméra (nacelle), 360° dans les 2 sens.
Diagramme flux d’informations et d’énergies. Source : (lp2i) : erreurs à corriger
c) Réponse aux besoin et matériaux utilisés
Les matériaux utilisés sont : un câble qui d’après les contraintes doit être en acier car il faut qu’il résiste à la force de traction exercée par le treuil et le ballon. Il faut aussi un treuil pour enrouler et dérouler le câble de fixation du ballon. Pour prendre en photo, il faut une caméra avec un masse minimum ( à cause de la nacelle ) et une grande autonomie. Si on devait améliorer le système, il faudrait ajouter une fonction de déplacement : télécommander le treuil pour permettre au ballon de se déplacer au sol.
Réponse au besoin. Source : (sujet de bac )
III Sources
Sujet du Bac Si 2013
Axel R; Lucas B; Mickaël M et Chris C