L'Association

Parlons technique : La draisine CHANTERAINES RAILROAD

Vincent Timcowsky

Petites causes, grands effets, je n’imaginais pas l’intérêt croissant porté par certains de nos membres à la draisine à bras baptisée, "CHANTERAINES RAILROAD". Il a été beaucoup question de préservation de la culture « FRANCAISE » mais bizarrement peu d’interrogations d’ordre technique m’ont été posées. Je vous propose, par le biais de cet article de découvrir quelques chiffres, qui je n’en doute pas, vous permettront d’évaluer vos capacités à relever le défi du grand concours dont je vous ai parlé précédemment.

Présentons d’abord l’engin. D’une longueur hors tout de 200 cm et d’une largeur de 80 cm, sa hauteur est, poignée à l’horizontale, d’environ 100 cm, son poids approximatif est d’environ 100 kilogrammes.

Vue d’ensemble 

Le principe de propulsion est très simple, un balancier muni de deux jeux de poignées en bois entraîne une bielle reliée à un plateau qui transmet son mouvement rotatif à l’arbre secondaire par le biais d’une chaîne. A l’aide d’une deuxième chaîne, l’essieu moteur et l’arbre secondaires sont solidaires. Il existe un frein direct constitué d’une semelle en bois agissant sur le bandage d’une des roues de l’essieu moteur à travers le plancher. Des ressorts de rappel maintiennent le sabot en position neutre.

Nous allons maintenant aborder le côté mathématique et mécanique du sujet, nous verrons, par le calcul quels sont les rapports entre vitesse et mouvement des poignées, un tableau récapitulatif nous aidant à faire la synthèse de l’ensemble.

Nomenclature 

A : poignée de commande balancier côté poste principal
A’ : poignée de commande balancier côté poste secondaire
B : axe principal de balancier
C : axe de liaison balancier bielle
C’ : axe de liaison bielle plateau vilebrequin
D : bielle motrice
E : bâti support
F : plateau vilebrequin et sa chaîne primaire
G : pédale sabot de frein
H : ressort de rappel de la pédale
I : plancher du poste de conduite principal
I’ : plancher du poste de conduite secondaire
J : tampon anneau de remorquage côté poste de conduite principal
J’ : tampon anneau de remorquage côté poste de conduite secondaire
K : essieu moteur complet avec couronne d’entraînement secondaire
L : plateau secondaire et sa chaîne
M : tendeur de chaîne
N : essieu libre

Dimensions utiles

-La distance entre poignées A et A’ est de 114 cm 
-La distance entre A et l’axe B ou entre A’ et B est de 57 cm
-L’axe C se trouve à 10 cm de l’axe B
-L’axe C’ se trouve à 5 cm de l’axe du plateau F
-Les roues des essieux ont une circonférence d’environ 95 cm soit un diamètre à la table de roulement d’environ 30 cm.

A ce point du descriptif je tiens à préciser à nos plus attentifs lecteurs que certaines simplifications seront utilisées notamment en ce qui concerne les calculs, des précisions vous seront données en temps utile.

Détail de la transmission

Le plateau vilebrequin F possède une couronne de 44 dents entraînant un pignon 15 dents solidaire de l’arbre secondaire sur lequel se trouve calé un plateau secondaire L de 44 dents.
Ce plateau secondaire entraîne l’essieu moteur K par l’intermédiaire d’une couronne 44 dents soudée à demeure.
Avec toutes ces données nous pouvons déjà calculer certaines choses. En premier, nous savons qu’il faudra 1000/0,95 = 1052,6315 tours de roue pour franchir une distance d’un kilomètre. Arrondissons à 1053 et voyons la suite. L’arbre secondaire tournant à la vitesse de l’essieu moteur grâce au rapport des deux couronnes égal à 1 tournera donc lui aussi 1053 tours pour 1 Km entraînant le pignon 15 dents. Le rapport entre le pignon et la couronne vilebrequin étant de 2,93 environ, l’arbre vilebrequin tournera à 1053/2,93 = 359 tours pour 1 kilomètre, entraînant 359 allers-retours du balancier ou 718 mouvements simples. Pour une vitesse de 10 Km/heure nous aurons donc 359*10= 3590 allers-retours de balancier soit 3590/3600= 0,997 coups à la seconde.
Si l’axe de bielle C’ du vilebrequin F est à 5 cm par rapport à son centre, la course complète de la bielle D sera d’environ 10 centimètres au point C. Le rapport entre les points A-B et C-B du balancier étant d’environ 5,7 la distance représentée par le point C à ses deux points de manœuvre extrêmes est d’environ 105,7 = 57 cm. 
Toujours pour une distance de 10 kilomètres à l’heure nous allons calculer la distance parcourue par la poignée et sa vitesse moyenne ainsi que sa vitesse maxi 

Nous voyons sur le croquis ci-dessus que le mouvement du levier de bas en haut ou de haut en bas correspond à un triangle équilatéral dont le côté fait 57 cm (demi longueur A-B et corde poignée haute-basse identique) Nous pouvons donc en déduire que l’arc représenté par le mouvement de la poignée A est équivalent au sixième de la circonférence du cercle dont le diamètre est matérialisé par la poignée balancier A A’ soit (114 cm  3.1416)/6 = 59,69 cm. Nous savons qu’à 10 kilomètres/heure le vilebrequin tournera à 3590 tours/heure. L’axe de liaison bielle vilebrequin C’ aura une vitesse circonférentielle de 10  3,1416  3590 = 112736,83 centimètres/heure soit 1,1273683 kilomètres/heure. La plus grande vitesse du balancier A A’ étant observée au milieu de sa course soit approximativement à l’horizontale, nous pouvons noter que la vitesse de l’axe C est, à ce moment précis, assez proche de la vitesse de l’axe C’, l’effet de multiplication entre A-B et C-B étant de 5,7 nous aurons une vitesse instantanée de A = 1,1273683  5,7 = 6,426 kilomètres/heure. La vitesse moyenne de A est calculée en additionnant les distances parcourues lors des différents allers-retours de A en une heure de temps (7180  59,69 = 428574,20 cm/h ou 4,28 km/h. Dans tout ce qui précède nous n’avons pas tenu compte d’erreurs liées aux positionnements approximatifs des points A, B, C etc. ainsi qu’aux angles d’attaque de la bielle par rapport au balancier. Ces paramètres 

Un premier tableau récapitulatif nous indique les données liées à la vitesse de l’engin.
Un second tableau nous donne des indications liées aux distances entre les stations du CFC

Tableau vitesse/mouvement

Observez la magie des chiffres, 515 et 331 doivent vous rappeler quelque chose, non ?

Tableau distance/mouvement (réseau du CFC)

Ces quelques chiffres vous auront sans doute je l’espère donné envie de mettre en pratique et d’essayer de jauger vos capacités d’endurance.

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