CAPET Externe - SII - 2018 - 3ème Concours - Analyse d'un système pluritechnique

CAPET concours externe  - 3ème Concours

Section : Sciences Industrielles de l’Ingénieur
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Support : Catamaran solaire autonome

MISE EN SITUATION

Le contexte général

Un des enjeux majeurs de la COP21, qui s’est tenue en 2015 à Paris, est de limiter le dérèglement climatique, en agissant notamment sur la consommation d’énergie, la réduction des gaz à effet de serre…

Le secteur des transports représente plus de 27 % des émissions françaises de gaz à effet de serre. L’utilisation des énergies dites « propres » constitue donc un réel enjeu en termes de développement durable.

Le SunSeaRider
 

La société Polycreatis conçoit et produit des catamarans solaires et autonomes, appelés SunSeaRider, destinés aux collectivités locales, aux services portuaires ou à la location de plaisance.

Cette invention a d’ailleurs reçu la médaille d’or du concours Lépine européen en 2013, ainsi que le prix des écotrophées félicitant l’entreprise pour sa démarche écoresponsable en 2015.
 

Ces catamarans permettent de se déplacer sur des lacs ou rivières, lorsque les conditions météorologiques sont clémentes.

Polycreatis propose une gamme de trois tailles de catamarans permettant d’accueillir jusqu’à 8 passagers. Le plus grand modèle permet également un accès pour les personnes à mobilité réduite (PMR).

Description du catamaran SunSeaRider

Le catamaran possède un toit, soutenu par quatre épontilles, couvert de panneaux solaires reliés à des batteries placées dans la coque centrale du catamaran (figures 2, 3 et 4). Ces dernières peuvent être chargées directement par les panneaux solaires, ou, si l’ensoleillement est insuffisant, par une prise électrique à quai. La propulsion est réalisée par deux moteurs et deux hélices.

L’armature du catamaran est une structure mécanosoudée en alliage d’aluminium et ses deux flotteurs sont réalisés en matériaux composites.
 

Problématiques du sujet :

Les panneaux solaires, permettant la charge des batteries, sont posés sur le toit du catamaran. Étant donnée la grande surface de prise au vent, afin de garantir la navigabilité du catamaran, il est important de vérifier le non-chavirement par grand vent mais aussi la tenue des épontilles (barres de maintien du toit).

L’utilisation des panneaux solaires seuls (sans les batteries) permet le déplacement du catamaran à une vitesse minimale. C’est pourquoi, une étude portera sur la vitesse de croisière minimale imposée par le cahier des charges.

De plus, le constructeur souhaite responsabiliser le skippeur afin qu’il adopte une conduite écoresponsable qui optimise sa consommation énergétique : l’information provenant d’un GPS lui permettra de déterminer sa réserve énergétique et des affichages lumineux l’informeront de sa consommation instantanée.

Le sujet sera composé des parties suivantes permettant de vérifier :

• l’accessibilité des personnes à mobilité réduite au catamaran ;
• la stabilité du catamaran ;
• la tenue mécanique des épontilles ;
• l’autonomie énergétique du catamaran ;
• l’intégration d’un système de localisation en vue d’inciter à une navigation « écoresponsable ».

La dernière partie, indépendante des précédentes, concerne la mise en place d’une séquence pédagogique. Il est conseillé de consacrer 1,5 h à cette partie.