Construire un monorail électrique suspendu, le projet d’imagination et d’exploration de la promo 2023

Le PIX1, c’est le projet d’année en première année de prépa intégrée à l’ESILV. Un thème, et un cahier des charges ultra précis pour une journée de showroom et de défis à réaliser ! Pour la promo 2023 des élèves-ingénieurs de l’ESILV, le sujet 2019 était simple, sur le papier : concevoir et fabriquer un monorail suspendu.

Le défi du projet PIX1 de cette année 2018-2019 est de concevoir un monorail suspendu fonctionnant avec un moteur électrique fabriqué par l’équipe projet PIX1 durant le semestre 1.

De 1821 à 1900, le développement du monorail comme un moyen simple, efficace d’assurer le transport de marchandises et de voyageurs a été assez rapide. Sa facilité d’installation dans des régions montagneuses a constitué un point favorable. La difficulté de construire des routes dans des régions escarpées ou de circuler dans les villes sur des rues étroites surchargées par la traction hippomobile ont aussi été déterminantes. La construction du premier monorail suspendu a débuté en 1898. Il est en service depuis 1901 dans la ville de Wuppertal en Allemagne.

Pour la période allant de 1901 à 1945, plusieurs monorails ont fabriqué sans être exploités commercialement. Après la seconde guerre, l’évolution est très rapide parce que l’on cherche à mettre en site propre un moyen rapide, automatisé et à grande capacité afin d’éviter la congestion des avenues citadines ou des autoroutes. Il nécessite peu d’espace horizontal et vertical; son coût de construction est nettement inférieur à celui des systèmes de rail traditionnels; il crée moins de pollution sonore; et il ne nuit pas aux systèmes de transport existants.

La vidéo des monorails suspendus de la promo 2023

Construire un monorail électrique suspendu : le cahier des charges

Comme chaque année, les élèves-ingénieurs de prépa intégrée ont du répondre à un cahier des charges très précis pour la réalisation de leur projet d’imagination et d’exploration.

En général, un monorail est constitué d’un châssis et d’un ensemble roues motorisés. Les roues sont montées en parallèle et fixées au châssis sur le dessus de la cabine des passagers. Les roues motrices se déplacent sur un seul rail et doivent pouvoir négocier les courbes sans dérailler.

Nature du défi

L’équipe doit concevoir un moteur électrique puis fabriquer un monorail suspendu pouvant transporter des objets de masses différentes le long d’un parcours imposé. Vous devrez optimiser sa puissance, sa vitesse et son équilibre pour relever ce défi. Matériaux autorisés Votre conception peut comporter du carton, du bois, du métal ou du plastique. L’usage de rubans adhésifs et de colles est autorisé. Les rubans adhésifs ne doivent servir qu’à joindre les éléments du train.

Conception du moteur électrique

1. Dans un premier temps, vous devez concevoir un moteur électrique fonctionnant avec une tension de 9 volts.
2. Du fil de bidonnage, des aimants et du câblage électrique vous seront fournis par l’Ecole (courant novembre).
3. La pile sera mise à disposition par l’École lors de la journée projet PIX1 du 4 juin.
4. Vous avez la possibilité d’utiliser un autre moteur mécanique (non électrique) de votre conception.

Contraintes liées au monorail

1. Votre monorail doit se mouvoir obligatoirement avec votre moteur.
2. Votre train doit suivre un rail aérien semé d’obstacles (butée, pentes, chemin sinueux, ballon, …) cf. figure 1
3. Un membre de votre équipe devra mettre en place manuellement votre monorail sur le rail.
4. Le train doit se déplacer de manière autonome. Il doit rester en équilibre et ne devra pas endommager les obstacles rencontrés sur le parcours.
5. En fin de parcours, le train doit pouvoir éclater un ballon gonflable d’épaisseur variable (à définir).
6. Les dimensions et les formes des obstacles sont sur la figure 2.
7. Le train doit comporter au minimum 15 pièces détachées et significatives.
8. Les dimensions du monorail sont au minimum 30 cm pour la longueur et 15cm pour la largeur et au maximum 30cm pour la hauteur.
9. Les deux parties maintenant votre train sur le rail doivent être espacées au minimum de 20 cm, cf. figure 2.
10. Le train et ses accessoires doivent pouvoir être rangés et transportés dans une boîte rectangulaire de dimensions maximales 20 cm x 15 cm x 15 cm que vous devez fabriquer, cf. figure 3.
11. La masse totale de votre réalisation (boîte, train, accessoires, …) doit être supérieure à 250 g.

Étaient interdits

1. Les outils pour le montage du moteur, du train et de ses accessoires,
2. Les ensembles de pièces déjà assemblées provenant d’un appareil existant,
3. Tout assemblage réalisé à partir de jeux commerciaux, Lego, Meccano ou autres,
4. Tous dispositifs électriques (hormis votre moteur), électroniques, chimiques ou thermiques.

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