Engineering

Écluse de canal: soulever un bateau avec de l'eau

Remplir et vider une chambre d'écluse, égaliser les niveaux d'eau et ouvrir les portes verrouillées pour déplacer un bateau entre les écluses.

Par Mykhailo Makarov

Image réelle de l’application

À essayer

Remplissez la chambre jusqu'au niveau supérieur, puis demandez la porte supérieure. Fermez la porte avant de la vider. Le bateau suit une porte ouverte.

Le modèle et ses limites

Chambre unique bien mélangée avec un équilibre orifice-débit. Les verrous de porte nécessitent des niveaux correspondants. Pas d'ondes, de charges de porte ou de CFD hydraulique détaillé.

Équations du module

Équations
A dh/dt = Q_in - Q_out
Q = C_d a sqrt(2 g |delta_h|)

Autres expériences

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Automate dessinateur à ressort

À la lueur des bougies, dans un salon du dix-huitième siècle, un garçon mécanique dessine à la plume d’oie. Un ressort moteur, dont le couple diminue à mesure qu’il se détend, fait tourner l’arbre de programme, et un volant régulateur à deux ailettes règle la vitesse par sa traînée aérodynamique, si bien qu’un dessin prend le temps de la formule fermée. Trois cames taillées d’après le dessin - séries de Fourier de la cinématique inverse du bras - meuvent l’épaule, le coude et le lever de plume par leurs suiveurs et leurs leviers, et le trait d’encre est l’image des profils des cames. Choisissez un cercle, un huit, une fleur, une étoile ou un navire ; donnez moins d’harmoniques aux cames et les angles s’arrondissent ; repliez les ailettes du volant jusqu’à ce que les suiveurs décollent de leurs cames au-dessus de la vitesse de décollement en formule fermée et que l’étoile se déforme ; calez la came de lever en retard ou levez trop peu, et les traits de liaison apparaissent. Chaque joule du ressort est suivi jusque dans le volant, le palier, les contacts et la butée.

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Robot grimpeur de parois

Envoyez un robot laveur de vitres sur la façade vitrée d’une tour de bureaux en plein midi, haut au-dessus de la ville : deux turbines vident ses chambres jusqu’à ce que chaque courbe de ventilateur rencontre la fuite sous la jupe à 2,7 kPa en formule fermée, et la dépression plaque ses roues sur le verre. Il tient tant que mu ΔP A l’emporte sur son poids, et il ne se décolle pas tant que le moment de l’aspiration autour des roues inférieures bat le moment de renversement de son poids. Regardez la pression chuter chaque fois qu’une lèvre glisse sur un joint en silicone : avec des joints sains il continue de grimper, avec des joints ouverts les roues patinent et il s’arrête au point de calage en formule fermée. Chargez le réservoir d’eau jusqu’à ce que les moteurs se traînent, coupez une chambre ou envoyez une rafale, et le bloqueur sur la corde de sécurité le retient ; le travail des moteurs est suivi jusque dans la hauteur, le frottement des lèvres, le patinage et la corde.

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Préhenseur pneumatique souple

Cueillez une tomate dans une serre ensoleillée avec un préhenseur à quatre doigts de silicone translucide. L’air qui passe par la valve remplit leurs chambres avec la constante de temps d’un circuit RC, la pression courbe chaque doigt avec une courbure constante M/EI, et là où un doigt touche le fruit tendre, le contact suit Hertz : F = 4/3 E* sqrt(R) δ^1.5, avec une pression maximale qui doit rester sous le seuil de meurtrissure du fruit. Soulevez, et le fruit ne reste que tant que le frottement et les doigts qui l’enserrent portent son poids et l’accélération du levage. Trouvez la plus petite pression qui tient, mouillez la peau et regardez la tomate glisser, puis essayez une fraise que la même pression meurtrit ; chaque joule fourni par l’air est suivi dans le silicone courbé, les empreintes et les pertes.