dimanche, 20 janvier 2019
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Christian Couderc

Christian Couderc

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Introduction

Après divers courriels posant toujours les mêmes questions sur le dépannage de matériels rustiques, souvent associés à une demande des schémas, voici un page sur les techniques de dépannages des anciens matériels.
C'est souvent simple car ces électroniques sont rustiques, c'est beaucoup plus compliqué maintenant avec une intégration élevée et les montages en CMS (composants en montage de surface) moins disponibles pour le bricoleur.

Il faut opérer logiquement, et 80% des pannes se résolvent très vite sur les matériels simples. C'est un principe bien connu, il faut estimer en dépannage que la résolution de 80% des pannes prend 20% du temps. Nous ne traiterons pas ici des 20% de pannes restantes qui prendront les 80% du temps et qui seront parfois insolubles sans de gros moyens.

Le dépannage à distance

Le dépannage à distance est une question récurrente. Il est presqu'impossible de dépanner du matériel à distance. 
Après avoir rappelé à la victime déconcertée les grands principes cités plus loin, cela n'avancera pas beaucoup, car plaisancier se sent incompétent et n'ose pas pousser l'investigation de peur de dégrader davantage.
Il va faire appel à un "professionnel" qui ne sera pas forcément plus compétent mais n'aura aucun complexe de risquer de démonter et de casser. Cette audace approximative est parfois payante, en cas de doute, on change et on facture, à la fin cela peut marcher.
Si par chance l'intervention est faite par un expert compétent, les problèmes les plus complexes trouveront la bonne solution.

Certains matériels ont une documentation soignée, avec les plans, schémas et procédure de diagnostic, cela aide beaucoup.

Le dépannage est une affaire de flair et d'expérience.

 

Principes de base

La première cause de panne à bord est l'oxydation avec tous ses effets dérivés pervers. Vérifiez toutes les terminaisons, les serrages des bornes, tirez sur tous les fils avec un crochet.
Sortez les circuits imprimés, nettoyez les connecteurs en les essuyant avec du papier à photocopie, jamais au solvant et chassez toute humidité.
Recherchez les cassures de circuits, la mécanique qui coince…
Grattez avec une pointe emmanchée, et frottez partout avec des pinceaux et brosses dures, il y a souvent des soudures sèches avec corrosion des pattes qui des retrouvent isolées.
Ne pas hésiter à refaire les soudures douteuses. Cherchez les résistances de puissance qui ont chauffé et s'effritent sous la pointe. Regardez bien les condensateurs explosés, cela demande parfois un peu d'attention. 
Branchez et testez réellement avec une ampoule soudée sur deux fils et pointes de touche pour tester si l'alimentation arrive bien aux bornes du régulateur. Il y a souvent des fils coupés par pincement et oxydation.
Si tout semble bon, alimentez, toujours avec un ampèremètre en série, de préférence avec une alimentation de labo à limitation de courant.

  • Si la consommation est faible ou nulle, recherchez un fusible (parfois soudé et ressemblant à une résistance) claqué, ou une piste volatilisée sur le circuit imprimé.
  • Si la consommation semble normale et les connexions propres, un composant doit être claqué, mais c'est assez rare, sauf pour les transistors de puissance.
  • Si la consommation est excessive, recherchez les points chauds. Cela est parfois visible à l'oeil (circuit brûlé) et au doigt mouillé, si un composant chauffe beaucoup. Si cela est moins évident, utilisez une astuce classique. Mettez le circuit imprimé au congélateur dans un sac plastique pour éviter les condensations. Sortez le rapidement pour le remettre en place, passez le à l'alcool à brûler avec un pinceau ou un pulvérisateur et rebranchez en regardant bien. Tous les points chauds apparaissent facilement en fonction de l'évaporation de l'alcool.

Il faut faire attention aux faux diagnostics ! 
Un fusible grillé se repère très vite, mais le remplacer par un neuf identique et constater que tout remarche est un leurre. Ce n'était pas la cause de la panne, mais la conséquence. Il faudra rechercher ce qui a créé une surintensité, c'est la vraie cause de panne. Sans cela le problème recommencera.
Évidement, si vous avez fait toucher deux fils en bricolant, la cause est toute trouvée, inutile d'insister, vous remplacez et le problème est réglé.
Si vous ne comprenez pas la cause, vous n'avez rien dépanné.

Il arrive parfois que des composants électroniques lâchent, mais c'est très rare sauf si une cause externe entraine la destruction, par exemple manque de refroidissement, sur intensité, surtension, cassure mécanique, …

 

Les cas particuliers

Un chargeur à batterie, s'il ne brûle pas (ce peut être très grave), grillera par le pont de diodes. Les vieux modèles ont souvent les pastilles du disjoncteur cratérisées, causes de mauvais contacts. Les bornes mal serrées s'isolent par oxydation. Les très vieux chargeurs avaient d'infâmes redresseurs au sélénium (grandes plaques carrées métalliques empilées), il faut éliminer ces éléments catastrophiques.

 

Un récepteur radio a souvent le circuit imprimé (en carton bakélisé) fendu, au départ des vis de fixation. La coupure d'une piste peut être très peu visible pour un oeil distrait. Les modèles se réparent d'autant plus difficilement qu'ils sont plus anciens. Un Shark ou un Super Navitech est d'une simplicité désarmante.

 

Pilote automatique  Avant les fluxgates, les compas de pilotes étaient à rose optique baignant dans un liquide. Le vieillissement des joints entraîne des fuites et la panne. Regardez bien si le capteur n'est pas gras, c'est un signe de fuite.
Dans un pilote, la partie puissance lâche souvent, les darlingtons de puissance sont souvent trop petits et grillent en cas de barre trop dure. Les vieux feedbacks à potentiomètres se coupent car le balai use et casse la piste carbone. Il est évident que les claviers extérieurs sont fragiles. Le réducteur du moteur est sous-dimensionné. Vérifiez les balais et graissez la vis à billes. 
Certains modèles ont des pannes très fréquentes. Prenons l'exemple des petits pilotes Autohelm pour barre à roue.
La série 3000 utilisait une courroie externe, qui s'enclenchait sur le moto-réducteur avec tension par un système de came. Ce dispositif était très inesthétique, avec la courroie pendouillante mais extrêmement rustique et fiable.
Les clients ayant demandé un système plus "design ", la série 4000 est sortie, sans la courroie qui jouait le rôle d'un excellent amortisseur. Ce nouveau dispositif, intégrait le moteur dans la couronne. Cette nouvelle série 4000 est beaucoup plus jolie, l'afficheur meilleur, mais l'entraînement direct par galets s'est révélé très peu fiable, le remplacement du bloc revient très cher et il est impossible de se dépanner en croisière lointaine! La série 3000 était 10 fois moins souvent en panne, si l'on avait une courroie de rechange, le moteur grillait rarement, protégé par l'élasticité de la courroie crantée... Les loueurs qui montaient massivement du 3000, ont testé puis abandonné le 4000 pour passer sur du Simrad WP 30.

 

Vérification de l’installation VHF du bord : Antenne VHF dipôle 

 

En émission blu (matériel en voie de disparition), l'antenne et sa boîte d'accord sont aussi les problèmes majeurs.

 

Dépannage d'un sondeur 

 

Un radar doit être soigneusement révisé, l'aérien est fragile, il faut l'entretenir, le graisser et enlever le sel déposé à l'intérieur. Cela se fait facilement sur les montages arrière mais très difficilement avec les montages sur le mât. 
Voir la page : Installation radar 

 

Des séries d'afficheurs comme les Autohelm 50 ont de redoutables problèmes d'étanchéité. La série 60 a corrigé ce problème. La révision demande quelques soins.

 

Divers produits, comme les électroniques Plastimo d'avant l'excellente nouvelle gamme Navman (<2000) ou les speedomètres Ben Toplog sont tellement mauvais qu'il ne faut même pas tenter de les réparer, il n'y a aucun espoir de les voir marcher un jour.

 

Choix du matériel

Contrôleur analogique

Si vous n'avez encore pas de bon contrôleur universel, il faut penser à s'en équiper. Il se trouve maintenant des modèles médiocres très bas de gamme en supermarchés. Si vous pouvez, évitez ces jouets et investissez dans un bon modèle à aiguille. Le prix peut vous sembler élevé, mais si vous avez envie de bricoler sérieusement c'est un investissement rentable. Vous trouvez aussi des très bas de gamme à moins de 10 euros, c'est mieux que rien, le rapport qualité/prix est excellent. La fourchette de prix est grande suivant les modèles.

Il faut commencer avec un bon contrôleur universel analogique, à aiguille, cela permet des mesures très fines.

Il est inutile d'investir dans du matériel de laboratoire, la précision est inutile à bord, il vaut mieux privilégier le matériel chantier, cher mais robuste et sécurisé.

 Contrôleur analogique

 

Contrôleur numérique

Un modèle numérique, avec un afficheur à 5 digits, complètera ultérieurement la caisse à outils. Les numériques d'entrée de gamme se trouvent à prix très modestes, un quatre digits est à 6 € dans les magasins discount, c'est très suffisant à bord, il faut en avoir un dans la table à carte et un en réserve dans un coffre pour se dépanner quand la prise 9 V est usée.
Ces matériels très économiques ont un excellent rapport qualité/prix, il ne sont évidement identiques pas à des matériels professionnels cinquante fois plus chers mais sont parfaits pour le bricolage quotidien et vous évitent un infarctus si une manipulation maladroite les fait tomber à la mer en mesurant l’alimentation des feux de balcon (c’est du vécu…).

Dénominations commerciales :
Le digit de gauche n'est pas identique aux autres par économie, il n'affiche que 0 ou 1. Donc affichage maximum : 1999 = 2000 points correspond à 4 digits. 
Des petits malins comptent le signe +/- qui dédouble l'affichage pour annoncer 4000 points.

 

Ces appareils permettent aussi de mesurer des courants. Les modèles économiques ont un calibre 5 A, continu et alternatif, les courants supérieurs se mesureront avec un shunt externe. Les courants très forts se mesurent à la pince ampèremétrique, mais cet équipement, avec son capteur à effet hall pour le continu, est onéreux.

Attention en mesure de courant, les fils et les prises de mesure ne supportent pas des ampères (même si le calibre figure sur la sérigraphie) et les petits matériels prennent feu facilement avec des courants forts. Au-delà d’un ampère, utilisez une pince de mesure (c’est plus cher).

 

 

 

Prévention des pannes

Une cause stupide et fréquente de panne est de brancher l'alimentation à l'envers. Cela paraît impossible, mais pourtant en bricolant, personne n'est à l'abri. Il est donc impératif que tous les matériels du bord soient protégés.
Il y a deux possibilités élémentaires de protéger un matériel.

En série : Une diode de 1 A en série dans l'alimentation coûte moins de 1 centime d'Euro en production. La protection est parfaite, le seul petit inconvénient est de faire perdre la tension de chute, environ 0.6 V sur les 12 V de l'alimentation. Ce n'est pas gênant sur les petits matériels mais inacceptables avec de gros courants, la puissance perdue devenant trop importante. Il faut évidemment monter la diode à l'intérieur de l'appareil.

En parallèle : Une autre bonne solution est le montage parallèle, derrière le fusible. En cas d'inversion, il y aura court-circuit et claquage du fusible.
L'inconvénient est le prix de la diode qui doit être rapide et tenir au moins dix fois le courant du fusible, elle sera donc grosse et chère. L'avantage est qu'elle ne produit aucune perte.

Tous les matériels doivent être protégés et je vous conseille de faire un test qui risque de vous fâcher avec votre vendeur mais qui vous permet immédiatement de juger si un matériel est inacceptable.
Avant de payer, faites déballer l'appareil par le vendeur et demandez-lui de le brancher à l'envers sur une batterie. S'il ne s'allume pas ou que le fusible claque c'est bon. Changez si nécessaire le fusible, rebranchez à l'endroit puis vérifiez que tout fonctionne. En cas de problème n'achetez pas !
Si le vendeur vous colle son poing dans la figure, Voilelec décline toute responsabilité.

Vous trouverez les réponses aux questions que vous vous posez sur l'évolution du projet et le moyen d'obtenir schémas, kits, produits finis, assistance, garde d'enfants à domicile, ratons laveurs, extrême-onction, contrat d'élimination d'ennemis, fourniture de call girls et plus ici :

Du schéma au produit fini ?

 

Conclusion

J'espère que ces quelques lignes vous inciteront à sortir le tournevis, vos commentaires sont les bienvenus.

Avec ces techniques simples, vous viendrez à bout de 80 % des pannes, le 20 % restant sera hors de votre porté. Il est évident que les cartes récentes comportant des circuits intégrés très complexes ne se réparent que rarement avec ces méthodes de sauvage, mais cela fonctionne d'autant mieux que le matériel est simple et rustique. Cela ne marchera pas du tout avec votre gsm ou avec votre montre GPS... Un simple contrôleur universel (et l'art de s'en bien servir) plus quelques ampoules viennent à bout de beaucoup d'ennuis.

Par pitié, ne me demandez pas des schémas, je n'ai pas la structure d'une bibliothèque de prêt.

 

Antenne VHF de secours

Publié dans Electricité, énergie. jeudi, 06 novembre 2014 00:00 0

Introduction

L'objet de cette petite page est d'inciter les plaisanciers allergiques à l'électronique, à faire une petite réalisation simple et utile. Ce n'est rien de très original, des équivalents commerciaux se vendent pour une poignée de dizaines d'Euros, mais quel plaisir que de se pavaner sur la panne, tendant son chef oeuvre à bout de bras en hurlant "C'est moi que je l'ai fait ! " devant les copains stupéfaits et rongés par une admiration jalouse.
Ce moment de gloire immense passé, rangez le avec soin dans la valise des fusées en espérant n'en avoir jamais besoin.
Souvenez-vous quand vous étiez à la maternelle de vos si jolis colliers de nouilles qui ont tant fait plaisir à maman... Avez-vous bricolé depuis ?

 

 

Mais qu'est-ce donc ?

Il s'agit de réaliser une antenne de secours, avec une simple chute de coaxial qui pourra être mise en service en cas de rupture du mât, avec un quelconque bout d'espar. Elle fonctionnera d'autant mieux que vous parviendrez à l'installer en hauteur. La réalisation consiste simplement à sortir l'âme d'un coaxial sur une cinquantaine de centimètres, protéger un peu et souder une prise.

 Dipole élémentaire

Dipôle élémentaire
Chaque brin à la longueur : long = 1/4 * 0.95 * C/F

 

Le principe du dipôle

L'antenne la plus simple possible est le dipôle demi-onde (constitué par deux brins quart d'onde) alimenté au centre par un coaxial. C'est tout.
Pour fixer les idées nous accorderons notre antenne sur le canal 16 soit 156.800 MHz (voir le tableau des fréquences marines)
La longueur d'onde équivalente est

L = c / F

Avec L en mètres, c, célérité de la lumière 3*108 m/s et F la fréquence en Hertz
L = 300 000 000 / 156 800 000 = 1.91 m
Pour des raisons d'optimisation, entre autres car la vitesse de propagation électrique est un peu inférieure que celle de la lumière, il faut apporter une petite correction entre 0.95 et 0.98.
Le quart d'onde mesurera donc : 1.91 * 0.95 / 4 soit 0.46 m environ.

Quart d'onde sur canal 16 marine = 46 cm

 

Réalisation

Se procurer une chute de câble coaxial de 6 mm, impédance classique de 50 Ohms (la télévision utilise du 75 Ohms), de longueur de 6 à 10 m suivant le bateau. Le fil et la prise avec son réducteur de diamètre, se trouvent facilement dans les boutiques de bricolage électrique.

Coté poste

Souder une prise PL259, le montage est vraiment élémentaire, il suffit de vérifier qu'aucun brin de la tresse ne vient faire un court-circuit avec l'âme, mais il faudrait le faire exprès !
Un seul point de soudure est fait sur l'embout central dans lequel passe l'âme dénudée sur quelques millimètres.

Coté aérien

Mesurer 60 cm depuis l'extrémité, repérer par un tour d'adhésif.
Entailler très doucement la protection plastique au cutter, en faisant très attention de ne pas endommager la tresse cuivre pour enlever la gaine, elle ne peut pas se récupérer car elle est moulée sur la tresse, il faut arracher.
 Prépration dipole
Maintenant un peu de matelotage ! Faites glisser la tresse vers la jonction pour la décoller de l'âme gainée de plastique blanc, et avec une pointe douce, écartez doucement la tresse à la base pour ressortir l'âme par le trou en faisant une boucle.
 Dégagement âme

C'est presque fini. Lisser soigneusement la tresse en l'étirant, en enfilant à l'intérieur une garcette qui assurera la tenue mécanique. Un fil de retenue de flèche de fusil convient très bien. Le fil est amarré au bout de l'âme avant de la faire coulisser dans le fourreau.
Maintenant mesurer exactement les 46 cm en tension depuis la séparation et couper la tresse et l'âme. Coté tresse, faire un noeud prenant tresse et nylon et couper le surplus de tresse au-dessus du noeud.

Coté âme centrale, laissez du mou sur le nylon et faites un noeud pour bloquer l'extrémité en protégeant par du caoutchouc auto vulcanisant. En tendant le nylon, le dipôle doit être bien vertical et à la bonne mesure.

Il est souhaitable de fixer le fil nylon le long du brin rayonnant, avec de l'adhésif ou de surliures et de laisser dépasser un mètre de nylon de part et d'autre, cela permettra d'improviser une fixation de fortune des deux extrémités. Le fil nylon supportera la charge mécanique et évitera la rupture à la séparation. Il faut impérativement que le brin rayonnant soit installé en partie haute pour assurer le meilleur rendement.

Voici le produit fini, sur lequel nous remarquons divers détails.
Au centre, à la séparation de la tresse et du brin actif (âme), surliure au fil à voile pour bloquer le nylon bleu qui assure la tenue mécanique.
Ce nylon bleu est noué avec la tresse pour bloquer l'extrémité.
Coté âme, l'extrémité est fixée sur le nylon par surliure.
En haut de la photo, j'ai rajouté un coaxial avec RG-45 et le réducteur pour ceux qui préfèrent ce type de prises. La perte dans le réducteur est totalement négligeable à ces fréquences.

  Antenne finie

 

Cela fonctionne t'il ?

Les puristes vont objecter qu'un dipôle présente en son centre une impédance de 73 Ohms au point d'attaque et qu'il y a donc désadaptation d'impédance. C'est encore pire dans la réalité car cela ne s'applique qu'à la propagation libre, le dipôle dans l'espace étant éloigné de tout conducteur. Cela est loin d'être le cas dans notre montage d'urgence, trop bas et trop près des conducteurs métalliques, créant des couplages parasites avec le reste du gréement, les filières et balcons…
J'ai évoqué le Taux d'ondes stationnaires ou TOS, dans cette petite note sur la mesure 

Le ROS (rapport d'onde stationnaire) est simplement le rapport entre l'impédance de l'antenne sur celle de l'émetteur, ou l'inverse, car par définition cette valeur est toujours supérieure ou égale à la valeur idéale de 1.
Pour notre dipôle, nous aurons donc 72/50, soit 1.44 au mieux.
Cette valeur de ROS n'est malheureusement en rien significative du rendement de l'antenne, car elle ne considère que le coté résistif, alors que le comportement est toujours selfique ou capacitif. Il est simple de comprendre que si l'antenne se comportait comme une résistance pure, par exemple une charge fictive, le ROS serait parfait mais l'antenne ne rayonnerait rien. 
Il faudra des moyens plus élaborés, comme l'analyseur de réseau afin de tracer un abaque de Smith qui est la seule indication valable de l'adaptation de l'antenne sur une bande de fréquence.
Un autre paramètre majeur concerne le lobe de rayonnement qu'aucune mesure simple ne peut indiquer. Suivant la géométrie des antennes la répartition de la puissance sera très différente dans l'espace, un peu comme un phare qui est capable de concentrer un maximum d'énergie dans un plan donné.

Il faut aussi tenir compte de la polarisation, que le milieu va modifier pour caractériser l'efficacité de la communication entre deux antennes.

En résumé, les antennes et la propagation sont des éléments extrêmement complexes et les plus difficiles à mesurer dans une chaîne d'émission réception. Cela demande beaucoup d'expérience pour maîtriser cette partie, c'est pour cela qu'elle est toujours trop négligée.

Les appareils de mesure nous donneront un Taux d'Ondes Stationnaires qui est défini simplement par le rapport :
TOS = (ROS -1) / (ROS+ 1)

Dans notre cas nous lirons donc environ, et au mieux : (1.44 + 1) / (1.44 - 1) = 2.44 /0.44 = 5.5

En réalité, la mesure effectuée concerne seulement la puissance directe et la puissance réfléchie. La valeur indiquée est le SWR, qui est la meilleure représentation simple possible. Le résultat n'est pas identique car la relation entre TOS et SWR n'est pas simple, les impédances n'étant pas résistives. Cette mesure n'est pas vraiment représentative, mais elle permet surtout de repérer une anomalie dans l'installation, comme un court-circuit dans une prise, un coaxial cassé ou oxydé. Il faut considérer le "SWRmeter " comme la clef anglaise du plombier…

 

La valeur obtenue sera évidemment médiocre, il ne faudra pas espérer un aussi bon rendement que le bon fouet monté au gros coaxial faibles pertes bien installé en tête de mât, mais la liaison sera meilleure qu'avec le talky VHF à l'antenne scoubidou raccourcie.

 

Variantes et améliorations

 

Retourner le brin mort

Par brin mort, il faut entendre le quart d'onde en gaine, qui est le contrepoids du dipôle et participe tout autant au rayonnement que le brin actif. En réfléchissant, vous remarquerez un mode d'installation particulier. Le point supérieur du brin rayonnant est toujours fixé le plus haut possible, le coaxial est tiré verticalement vers le bas et le brin en tresse ramené le long du coaxial.
Dans ce cas nous pouvons simplifier et retourner simplement la gaine en doigt de gant sur le coaxial de descente. Cela fonctionne aussi, mais moins bien qu'avec le coaxial d'arrivée perpendiculaire au dipôle, la désadaptation est un peu plus grande, il y a plus de courant de gaine, mais dans notre application d'urgence cela a peu d'importance est reste acceptable.
L'avantage est de n'avoir plus qu'un seul point de fixation haut pour le nylon, la tenue verticale étant assurée en tendant le coaxial par un sandow en bas.

 

Supprimer le bien mort

En allant encore plus loin quand vous protégerez la tresse par une gaine thermo rétractable pour éviter la corrosion (bien que ce soit du matériel a usage unique), vous remarquerez que le morceau fait un peu double emploi avec la gaine du coaxial d'arrivée. L'idée est donc de simplifier à l'extrême et de supprimer ce brin en tresse et de couper à ras du quart d'onde actif.
Nous avons encore dégradé le dipôle, mais la construction, le rangement et l'utilisation sont alors simplifiés aux limites du possible. C'est une disposition adaptée par les matériels commerciaux.
Nous avons un peu plus de réfléchi, un peu moins de sensibilité en réception qu'avec un vrai dipôle dont le coaxial arrive perpendiculairement à l'axe actif, mais nous pouvons encore accepter ces performances, de toutes manières, avec un mât cassé et en situation critique, nous ne sommes plus sensibles à ces détails.

 

Prise BNC

Autre variante, remplacer la grosse PL259 qui se connecte sur la sortie du poste VHF par une petite BNC (petite prise quart de tour) qui pourra se brancher sur le talky VHF . Il suffit d'associer un adaptateur qui sera attaché au câble pour permettre la double utilisation.

 

Améliorer le kit

L'antenne terminée sera testée (chapitre suivant), installée au bout d'une gaffe (non aluminium !) amarrée au balcon, puis roulée et rangée dans un sac plastique dans la valise des fusées. Il est souhaitable de rajouter un rouleau d'adhésif électrique plastique dans le sac, car le jour où vous en aurez besoin, après la rupture du mât, ce sera la panique à bord et il vaudra mieux ne pas avoir à chercher pour improviser une solution de fortune.

 

Changer le coaxial

Pourquoi ne pas mettre un câble 75 Ohms pour faire disparaître le problème de l'adaptation d'impédance ? Ce serait vrai coté dipôle, s'il était isolé dans l'espace, il présenterait bien une impédance résistive proche, mais pour l'installation réelle, l'impédance peut être très différente à composante selfique ou capacitive, cela n'arrangerait rien.
Le pire serait de ramener une impédance inadaptée à la sortie du poste qui alors soit la puissance d'émission replierait, pour les bons matériels, soit l'étage de puissance grillerait pour les bas de gamme.
La bonne solution serait bien d'utiliser un 75 Ohms, mais en adaptant l'impédance au départ, ce qui compliquerait trop ce projet se voulant élémentaire. Quitte à avoir une désadaptation d'impédance, rançon de la simplicité, autant la déplacer coté antenne, les pertes du coaxial minimisant l'effet sur l'étage d'émission.
Vous trouverez dans les liens comment faire mieux (mais moins simple) si vous voulez utiliser l'antenne pour d'autres usages.

 

Utiliser un autre type d'antenne

Il existe évidemment de très nombreuses réalisations d'antennes plus performances, des selfs, plans de masse et baluns permettent d'adapter les impédances, mais en compliquant la réalisation. Ce dipôle élémentaire n'a que l'avantage d'une simplicité extrême et convient parfaitement pour une situation d'urgence.
Un balun est un dispositif destiné à symétriser le montage, car le coaxial n'est pas symétrique, mais le dipôle l'est. Il évite le fâcheux courant de gaine et permet d'adapter l'impédance en se comportant comme un transformateur. Il est réalisé par des ferrites ou des couplages particuliers de lignes particuliers accordées.

 

Tester l’antenne VHF du bord

 

Nous avons vu que le dipôle est un circuit ouvert.
Si nous testons avec un ohmmètre depuis la prise tous trouverons donc une résistance infinie. Sur l’antenne fouet du bord nous trouverons un court circuit, c’est normal car un fouet est une antenne fermée.
L’ohmmètre ne sera donc pas très utile pour tester son antenne, il peut signaler simplement un fil coupé.

Ceux qui ne connaissent rien aux bases de l’électronique et qui ont lu sur la notice de l’antenne « impédance 50 Ohms », pensent pouvoir mesurer cette valeur avec un ohmmètre.
Cella n'a évidement pas de sens, l’impédance correspond à la fréquence de travail, en continu, ce peut être zéro ou infini.

Il faut impérativement disposer d’un TOSmètre (ou SWRmètre) adapté à la bande, celui décrit au dessous convient très bien, un modèle pour le CB, pas du tout.
Brancher le Tosmètre en série dans l’antenne avec une rallonge coaxiale derrière le poste.

Si vous n’en avez pas, demandez à un copain radioamateur (pas à un cibiste… !), il se ferra un plaisir de vous aider pour les tests. 
Sinon, quand vous doutez de l’installation ou du poste, il ne restera que la solution d'allez brancher le poste sur le bateau d'un copain (dépannage par dichotomie).

Le chapitre suivant vous donne la procédure générale de test.

 

Tests finaux

Mesure en émission
(petite image ne s'agrandissant pas)

Daiwa CN-465M ( VHF et UHF )

       

Test immédiat de la VHF

Si la VHF a des problèmes d'émission et de réception, avant de l'ouvrir, suspectez l'installation ! 
Regardez si la tension ne s'écroule pas en émission (l'éclairage cadran baisse). 
Vérifiez plus finement en ouvrant le boîtier et en mesurant sur les bornes internes d’arrivée de la tension que la chute est faible (0.1 V est normal) en émission pleine puissance.

 

Premier test des puissances

  • Pour le dipôle de secours, le premier test de qualification du produit fini consiste à mettre l'antenne en situation, dégagée au mieux, évidement verticale et brin actif vers le haut (toutes les stations sont en polarisation verticale), et la tester en émission. Pour ne pas gêner le trafic sur le canal de sécurité, l'émission ne se fera pas sur le canal 16, mais sur un adjacent 15 ou 17, soit 156.750 ou 156.850 MHz. La bande passante est large, cela n'a aucune importance, les résultats changent peu quel que soit le canal.

Il ne faut pas s’attendre dans le cas du dipôle mal adapté d’avoir un TOS correct comme pour l’installation fixe bien adaptée.

Pour une efficacité maximale, 
il faut respecter la verticalité du brin actif 
et l'éloigner des conducteurs (dégagement du gréement)

 Pour l'antenne fixe du bord, passer brièvement en émission sur diverses fréquences, extrémités et milieu de bande, en puissance maximale. La courbe de TOS n’est pas plate sur la bande et de plus pour une fréquence donnée, une coupure ou court circuit (écrasement) pourrait tomber sur un multiple demi onde de la longueur du câble abîmé, (la longueur d’onde est de l’ordre de 2 mètres) et masquer totalement l’anomalie.
En décalant la fréquence, le problème apparaîtra.

 Dans tous les cas : Lire la puissance directe et la réfléchie, donc le TOS.
Si le réfléchi est faible (quelques % du direct), le TOS est inférieur à 1.3, cela semble bon.
Dans le cas contraire, il faut dépanner, voir les prises, le câble blessé (passage de pont en particulier)…
Si le TOS est bon, cela ne présume pas que l’antenne rayonne, elle peut se comporter comme une charge fictive, avoir un TOS parfait de 1 et ne rien émettre ni recevoir…

Sur la photo en exemple, nous lisons :

Puissance émission directe " Forward ", Pd = 30 watts
Puissance réfléchie (perdue) " Reflected ", Pr = 7.5 watts
SWR lu = 3, ce qui correspond bien à la définition : SWR = (8.21 + 2.74) / (8.21 - 2.74) = 3

C’est un résultat inacceptable pour une installation fixe, il faut dépanner pour revenir en dessous de 1.3 ( 30 W directs, 1 W réfléchi ).
Le problème le plus courant vient de l'antenne cassée ou oxydée, du câble usé et attaqué par la corrosion, par frottement avec les drisses et arraché ou écrasé en pied de mât.

 

Deuxième test en réception

Une fois que cette mesure montre un résultat acceptable, il faut maintenant tester en comparant avec une bonne antenne de référence sur une station assez lointaine. Il est délicat de quantifier ce paramètre, l'antenne de secours est plus basse donc la portée optique sera évidemment moins bonne, indépendamment du fait que ce dipôle aura un rendement inférieur à la colinéaire 5/8 en tête de mât.
Il n'est donc pas possible de comparer les deux en indiquant un écart en déciBels, et la réponse du CROSS " La station qui appelle le CROSS, je vous reçoit fort et clair " ne vous sera pas du moindre secours.
Essayez simplement de prendre une météo d'une station lointaine reçue avec un peu de souffle (l'émission est longue et à niveau constant), squelch à zéro, et branchez alors l'antenne de secours. Si vous entendez encore, malgré la forte remontée de souffle, considérez que votre antenne est parfaite et rangez-la l'esprit rassuré.

 

 

Prochaine réalisation

 

Avec un vieux réveil et la poupée qui dit " maman " de la petite, je fais un GPS avec traceur. Commencez à rassembler les pièces, ce premier bricolage vous ayant donné le goût de continuer, la suite sera très simple.

 

 

Les liens antennes

Les VHF ma rines

Le Daiwa CN-465M (VHF et UHF ) : eham.net/reviews/

Application radiocommande : pierre.rondel.free.fr/antennes
Radiation of the dipole : www.st-and.ac.uk
Pour les perfectionnistes, le balun : w1.859.telia.com
Quelques liens antennes, pour montrer la richesse du sujet : www.ac6v.com/antprojects

Il existe de très nombreuses antennes plus ou moins compliquées, évidement une antenne 5/8 est bien plus performante qu'un simple dipôle, mais n'est pas réalisable pour cette application en secours :licencera.free.fr/encyclo/antennes_verticales/liste

Balun = Contraction de balanced (équilibré) et unbalanced (déséquilibré). Prononcer « bal 1 » et non pas « balounn » ! 
Dispositif pour alimenter une ligne symétrique avec une ligne asymétrique ou vice versa, souvent utilisé aussi comme transformateur d'impédance d'une antenne 
Balun pour décamètrique : njqrp.org/balun
Dipôle symétrisé 14 MHz : licencera.free.fr/encyclo/antennes_filaires/dipole_symetrise

Pour approfondir la connaissance des antennes, l'indispensable abaque de Smith : www.sss-mag.com/smith

Détail des notions de TOS et WSWR dans le projet du Tosmètre automatique 

Les déssalinisateurs

Publié dans Dossiers jeudi, 06 novembre 2014 00:00 0

(c) www.voileleci.com par C. Couderc

Introduction

De l'eau, mais pour quoi faire ? En croisière sur nos cotes européennes, l'eau n'est pas rare, il y a beaucoup de ports et il est rare de passer plus d'une semaine sans pouvoir faire le plein de la cuve, sauf si l'on reste mouillé dans un petit trou paradisiaque. En grande croisière ou dans les îles tropicales, la situation n'est en rien comparable. Il peut se passer des semaines ou des mois sans trouver un petit filet d'eau qui glougloute dans les cuves. J'en connais qui partent du principe que le rhum est très avantageux et l'eau minérale très chère et qui ont décidé de réduire ainsi très fortement leurs besoins en eau. 
Pour ne pas finir alcooliques nous ne tomberons pas dans ce travers et considèrerons que nos besoins en eau à bord sont en moyenne de 10 litres par jour et par personne.
Cela comprend la boisson, la cuisine et les douches sous les tropiques. C'est une moyenne, évidemment il y a de grosses différences entre des marins expérimentés et les touristes qui laissent couler le robinet comme à la maison, abusent des douches à grand jet et consomment dix fois plus.

Sous les tropiques comptez dix litres d'eau par jour et par personne.

Produire et économiser l'eau

Tout devra être fait pour économiser l'eau, tout d'abord en motivant l'équipage.
Ensuite évidemment, les débits des robinets seront réduits et celui des douches très réduits ! Même si le bateau a de l'eau chaude en abondance, par le moteur ou le groupe électrogène, cette eau sera réservée à la vaisselle et en aucun cas reliée aux douches, avec l'eau froide la consommation est bien plus faible.
Certains skippers perfides tirent bien l'eau chaude sur le mitigeur des douches, mais cachent une vanne au départ du ballon d'eau chaude et prétendent que seul le robinet de l'évier est raccordé, se réservant la douche chaude en l'absence de touristes. Cela est vil mais efficace !

Malgré les précautions prises, suivant l'occupation du bateau, il faut donc jusqu'à une centaine de litres d'eau par jour. Nous devrons produire cette eau en toute autonomie.
Les moyens à notre disposition sont très limités. Sur les paquebots et grands navires les bouilleurs permettent de distiller d'énormes volumes d'eau. C'est impossible sur nos petits bateaux, le dessalinisateur à osmose inversée est le seul système connu pour cracher dans la cuve un filet d'eau à prix d'or.

L’eau de pluie

C’est un autre sujet, mais complémentaire du précèdent, le besoin d’eau étant un problème permanent à bord. Dans les eaux tropicales, mais seulement pendant la saison humide, de grandes quantités d’eau s’abattent sur le bateau pendant les grains. Il est possible, mais pas facile, par l’intermédiaire de bâches tendues, de remplir ses cuves. Il faut séparer la première eau qui doit d’abord rincer voiles et bâches, et une fois le circuit propre, essayer de canaliser le flux, souvent bref et violent. C’est de l’eau très pure du ciel, la perfection ?
Certainement pas, la pollution automobile et industrielle est tellement importante dans le monde que cette eau bénie qui tombe du ciel, même dans un coin d’océan totalement isolé, contient en suspension et en dissolution une masse de polluants physico chimiques que l’analyse montre impropre à une consommation permanente.
C’est parfait pour la lessive, pour rincer le bateau, comme survie et palliatif, mais il faut éviter de la mélanger à l’eau propre des cuves pour la boisson. 
Ces moments de pluie sont rares sur l'année, cet apport exceptionnel ne peut donc être considéré comme un moyen de produire de l'eau.

 dessalinisateur

 

Le principe du dessalinisateur

Le dessalinisateur est un matériel d’une grande simplicité dans son principe.
Une membrane semi-perméable est alimentée d’un coté par de l’eau de mer à haute pression. Les pores sont très fins, pour bloquer les molécules de NaCl mais laisser migrer les molécules de H2O plus petites. L’eau de mer est renouvelée en permanence pour éviter une augmentation de la salinité sur la membrane. L’autre face baigne dans l’eau douce. Par pression osmotique, l’eau migre du coté salé haute pression vers le coté eau douce basse pression.
Il y a donc deux éléments principaux, une membrane spéciale et une pompe haute pression.

Ces deux éléments ne sont pas sans problèmes.
La pompe haute pression est un matériel qui semble très banal, mais la fiabilité et le rendement ne sont pas souvent au rendez-vous.
La membrane est le cœur du dispositif, extrêmement fragile, elle ne supporte pas les pollutions par hydrocarbures et les bactéries. 
C’est un élément qui demande beaucoup d’attention, en particulier en cas d’arrêt prolongé, il faut mettre le matériel en stand-by pour éliminer l’eau de mer du circuit en rinçant à l’eau douce. La membrane doit baigner totalement dans l’eau douce, si elle sèche un peu, elle est à jeter.

Il faut ajouter des pré filtres classiques à nettoyer, au moins un filtre à grille en entrée (deux seraient mieux), ensuite un 60 microns lavable, ensuite un 5 microns jetable. En améliorant le plus possible le dispositif de filtrage, la vie des pompes et de membranes en sera fortement augmentée. Meilleur est le filtrage préalable, plus tard interviendra la pollution par colonisation bactérienne qui demandera un gros nettoyage. Pour des questions de coût, le kit de base ne comporte pas les pré filtres suffisants. 
L’entretien des filtres est très important, le plancton les bouche très vite et la prolifération bactérienne est à surveiller avant qu’elle n’empoisonne le circuit. Au changement de filtre, vous constaterez cette prolifération par une odeur putride qui impose de tout bien nettoyer en amont, mais jamais à l’eau de Javel interdite dans le circuit, les matériaux du dessalinisateur sont incompatibles au chlore.

Les deux corps de filtrage osmotique, deux des filtres, quelques manomètres et raccords.

La pompe de pré chargement et les filtres primaires ne figurent pas sur cette vue.

 

Déssalinisateur

Entraînements mécaniques moteur bâbord

Le compresseur du dessalinisateur à embrayage électrique et un des gros alternateurs supplémentaires.

 Moteur bâbord

L'installation est complétée par de nombreux petits accessoires indispensables :
Divers débitmètres visualisent les écoulements.
Un compteur d'eau produite pour déterminer les maintenances et faire ses statistiques.
Des clapets de décharge évitent l'éclatement des circuits en cas de fausse manœuvre de vannes.
Diverses sécurités électriques et thermiques protègent les circuits.
Tout cela est relié par une tuyauterie basse, moyenne et haute pression et de nombreux raccords.
Le montage pratique s'avère moins simple qu'il ne semble pour le béotien.

 

Le cas sur Itzamma du dessalinisateur Sea recovery

Ce dessalinisateur. Sea recovery à 2 membranes, à pompe entraînée mécaniquement absorbe entre 3 et 5 CV pour 120 à 150 litre/heure d’eau fournie. 
Prenons en moyenne 3000 W soit environ 4 CV , nous sommes autour de 25 VAh par litre d'eau. 
Cela semble curieux, la puissance absorbée s'avère très supérieure à celle annoncée par le constructeur. Cette puissance se mesure en attelant provisoirement un moteur électrique pour tourner à la vitesse de service, puis en remplaçant la charge par un frein de Prony (on mesure aussi le rendement du moteur dans cette opération en lisant la puissance absorbée.).
J'aimerai discuter de ces écarts de puissances avec d'autres utilisateurs qui ont fait de bonnes mesures.
C’est un bon matériel mais qui revient assez cher à l’usage, il faut changer les filtres papier à $10 par semaine.
En consultant les caractéristiques des autres constructeurs, nous constatons que certains annoncent des consommations ou puissances très inférieures (rapportées au volume produit), il faudra étudier et vérifier avec soin ces données souvent très optimistes.

Erreur de montage fatale à éviter

Un inconvénient est rapidement apparu à l’usage. Le catamaran étant très rapide, la prise d’eau cavite au-delà de 10 nœuds rendant l’utilisation impossible en route normale. Cela produit des à-coups dans les pompes avec bulles d’air et détériore les filtres. Cela semble curieux, mais ce problème de désamorçage de la prise d'eau existe sur beaucoup d'autres bateaux, pourtant bien moins rapides, à tel point que les navigateurs en ont pris leur parti et se sont fait à l'idée de n'utiliser le dessalinisateur qu'au mouillage.
C'est une totale aberration, car l'eau est parfois sale et le bruit trouble le calme du mouillage.

Comment éviter les désamorçages ?

Il faut absolument résoudre ce problème idiot au moment de la construction. La prise d'eau doit être toujours immergée, quelle que soit l'allure, mais cela ne suffit pas à cause de la cavitation. 
La solution est de passer par un réservoir intermédiaire alimenté par une écope (comme sur les Canadairs) pour réaliser un tampon de débullage, mais cela est lourd et complexe et n’a pas été pris en compte à la construction.
Il faut donc mettre au point une mécanique d'écope qui doit pouvoir être escamotée quand le matériel n'est pas utilisé.
Il faut rajouter une pompe derrière l'écope qui maintiendra le tampon en légère suppression, cela indépendamment de la pompe de gavage.
À la partie haute du tampon, un flotteur clapet évacuera l'air. La pompe sera commandée par un contact manométrique (comme le circuit d'eau douce), avec une réserve de pression pour éviter les cycles très courts.
Avec ce système la pompe de gavage n'absorbera jamais d'air, donc la pompe haute pression ne transmettra plus de chocs de pressions fatals aux membranes.

Dans le cas de l'entraînement mécanique, la consommation de la pompe de gavage à 2 bars n’est pas comptée dans le bilan énergétique, car elle n’est actionnée que quand le moteur tourne, donc avec une énergie surabondante. Il faudrait évidemment la prendre en compte pour une solution électrique.

S’il est possible de monter le préfiltre sous la flottaison, avec un réservoir de taille suffisante avec mise à l’air libre pour débuller simplement l’entrée, la pompe initiale sera supprimée, la pompe de gavage étant bien alimentée.

Choix de la pompe

Attention au choix de la pompe. Un modèle spécifique compact, avec la pompe électrique solidaire du corps de filtration hp est une très mauvaise idée. En cas de panne, ce matériel exotique sera introuvable. Une pompe industrielle séparée sera bien plus simple à remplacer, même si le modèle trouvé dans la boutique du coin n'a rien à voir avec l'ancien. Seuls comptent débit et pression. Il suffit de laisser de l'espace autour de la pompe et des tuyaux assez longs pour s'adapter au matériel du moment.
Il reste toujours possible de remplacer une pompe entraînée mécaniquement par une pompe électrique. Certains montent une vanne aiguillage pour commuter une pompe mécanique et une électrique de secours

Il en est de même pour les corps de filtrages osmotiques, il faut prévoir la place pour d'éventuels corps beaucoup plus longs ou gros sans avoir à ré aménager toute la cale si celui d'origine casse.

Panne de la pompe primaire 
La pompe primaire est très sollicitée et chauffe beaucoup en eaux tropicales. C’est une cause de pannes majeure.
Il ne fait pas hésiter à la dimensionner largement et prendre un modèle de qualité. Un ventilateur en parallèle sur le moteur est indispensable pour brasser l’air très chaud du compartiment moteur et refroidir la pompe du mieux possible.

 dessalinisateur

Mécanique ou électrique ?

Comme pour le Frigoboat, la pompe haute pression entraînée mécaniquement n’accepte pas de surrégimes, le passage en vitesse de croisière serait fatal. Il n’y a aucune sécurité. Cette épée de Damoclès s’est avéré être une contrainte pénible, en cas d’urgence, il faut aller dans le compartiment moteur pour enclencher la procédure d’arrêt, il faut toujours se préparer suffisamment tôt.

Pour bien calculer son installation je considère une consommation d’eau par jour et par personne est de 30 litres aux Antilles, c’est le triple des besoins d’un équipage entrainé mais le tiers pour des touristes béotiens…

Pour choisir un dessalinisateur, il faut d’abord décider si l’on préfère une solution attelée ou électrique.
Nous avons vu les limitations de la solution attelée. Si l’on choisit la solution électrique, il faudra évidement dimensionner en conséquence l’alternateur et les batteries car pour un débit identique, la pompe tirera quelques CV, soit quelques kVA, autour de la centaine d’Ampères sous 24 volts, ce qui n’est pas négligeable !
1 CV (cheval vapeur) = 736 W (watts) soit 736 VA, donc environ 60 Ampères sous 12 Volts et 30 Ampères sous 24 Volts.
Il ne peut y avoir de magie, les matériels annonçant des consommations de pompes très faibles ont aussi un débit réel très faible. 
L’offre est abondante en dessalinisateurs, soit montés, soit en kit, mais les frustrations sont souvent grande. Beaucoup ne prennent que le bloc échangeur à membrane, trouvant le prix de la pompe inacceptable et bricolent un système avec des pompes à bas prix qui s’avèrent désastreuses.
Le choix du dessalinisateur n’est donc pas simple, chaque solution a ses inconvénients, et le litre d’eau produit coûte cher. La solution électrique reste toujours beaucoup plus souple, mais plus lourde et plus chère.
Attention, l’eau dessalinisée est très pauvre en sels minéraux et sa consommation sur de longues durées produirait des carences. Consultez un médecin spécialiste avant le grand départ qui prescrira les compléments nécessaires.

Le dessalinisateur présente un autre inconvénient, si l’on est dans un mouillage fermé sans l’eau du quai disponible et sans ravitaillement par bateau citerne. L’eau du port est très sale, contient des résidus fécaux et des hydrocarbures qui seraient fatals pour les pompes. Il est donc impossible d’utiliser le dessalinisateur sans appareiller pour trouver des eaux claires.

Durée de vie

Le corps de filtrage qui comprend la fameuse membrane osmotique est le cœur du système. C'est un élément fragile et très cher. Sa durée de vie dépend de la qualité des filtres en amont et de l'entretien du circuit, incluant les procédures de rinçage et de mise en arrêt. Il se dégradera peu à peu, en se bouchant, il faudra alors augmenter la pression pour conserver le débit, mais la salinité de l'eau produite augmentera. Il faudra se fixer une limite raisonnable pour décider de le changer. Il finira par se crever, ce qui enlèvera alors toute incertitude sur le moment de changer. Ce n'est pas comme le spi, il ne se répare pas avec une bande autocollante et une couture. Le constructeur vous annoncera des quantités d'eau produites que vous n'atteindrez jamais.

Déssalinisateur en tension secteur sur groupe

C’est une excellente solution en tout électrique en bi ou triphasé, si le bateau dispose d’un gros groupe électrogène bien insonorisé et beaucoup d’autres matériels gourmands, compresseur de plongée, four micro-ondes, …
Attention de ne pas vous tromper sur je bilan énergétique. La pompe haute pression absorbe de l’ordre d’un CV (cheval vapeur), 736 watts, mais au démarrage en charge, c’est un court circuit et le courant est cinq fois le nominal.
Si donc votre petit groupe ne fait que 2 kVA (soit 2 kW sans déphasage du courant), il sera largement assez puissant (facteur de presque trois) pour tourner en charge, mais calera au démarrage !
L’astuce est de monter un lanceur (débrayable) alimenté en continu ou un débrayage de la charge sur la pompe qui évitera le pic de puissance fatal au démarrage.

Si le groupe arrive presque à lancer avant de caler, il manque un peu de puissance, une électronique de régulation du courant peut permettre de passer le cap en évitant le blocage fatal.

 

Acheter un dessalinisateur complet ou monter son kit ?

Nous avons vu que le cœur de l'installation est le membrane avec son dispositif de montage.
C'est évidemment un élément qui ne se bricole pas, il faut dans tous les cas choisir un modèle qui déterminera le débit d'eau produit.
Cela peut être un corps simple élément ou à plusieurs éléments pour multiplier le débit.

Le deuxième élément est plus courant dans l'industrie, c'est la pompe à haute pression.
Ces caractéristiques sont déterminées par la documentation technique de la membrane précédente.
Le matériel est complété par divers filtres, manomètres, débitmètres, pompe de gavage, tuyauteries que le navigateur bricoleur n'aura pas de peine à assembler.
Vous avez donc le choix du kit complet (c'est vite dit) ou l'assemblage par morceaux.

Exemple de petit kit chez spectrawatermakers

 

 

Conclusion

Ne croyez surtout pas que le montage d'un dessalinisateur soit une chose triviale qui s'improvise. Les erreurs se payeront rapidement par des pannes qui peuvent mettre l'installation hors service très longtemps pendant un périple lointain, quand le besoin sera le plus grand.

L'eau produite à bord coûtera cher et pour que l'installation soit durable il faudra soigner tous les détails du montage d'un matériel bien choisi.

Attention au choix du matériel. Il y a maintenant de très nombreux modèles proposés allant du pire au meilleur avec des écarts de prix importants.
Je ne peux pas dans ces pages ou en réponse à des mails indiquer les pires et les meilleurs et citer les nombreux problèmes connus. Lisez très soigneusement les documents des constructeurs et réfléchissez bien, c’est un des matériels les plus difficiles à choisir dans l’équipement du bord.

Sur Itzamma, ce choix de matériel entraîné mécanique ne s'est pas avéré pertinent, une solution électrique aurait été beaucoup plus souple, comme cela est développé dans la page sur le bilan énergétique d'Itzamma  
La pratique de la navigation à l'année montre que cette contrainte de lancement des moteurs bi quotidien est insupportable et crée une nuisance qui gâche le plaisir d'un beau mouillage tranquille.
Ne commettez pas cette erreur stupide, faites le choix de l'électrique avec la possibilité de pomper bateau en route.

Liens

Cherchez sur Google : " desalinator " , " watermaker " , " reverse osmosis " et pour les recharges " marine consumables "

Principe de l'osmose inverse : educnet.education.fr...osmose_inverse
cfm-membrane.com/techniques/osmose

Livol annonce 30 l*h pour 100 VA. Cette valeur de 3.3 VAh le litre d'eau est à vèrifier car elle est considérablement plus faible que celle obtenues sur Itzamma, à confirmer par des utilisateurs : lien mort

Installation intéressante et bien détaillée : dan.rouan.free.fr/dessal

Le point de vue de Banik : banik.org/...dessalinisateur
Article d'un forum : hisse-et-oh.com/articles
Les curieux dessalinisateurs traînés (pour pécher le requin ?) : watermakers.ws/phoneus
Petits modèles : ahoycaptain.com/shop/watermakers

Le curieux amplificateur de pression : spectrawatermakers.com

Un filtre intéressant : sunshinemaritime.co.uk/watermaker-protect

Le froid à bord

Publié dans Dossiers mardi, 04 novembre 2014 00:00 0

publié sur www.voilelec.com par C. Couderc

Introduction

La production de froid est un problème délicat à bord. Un groupe frigorifique est un engin bruyant, source de vibrations et gros consommateur d'énergie. Il faudra prendre un maximum de précautions pour minimiser les dégâts. Simplifions au maximum :

Sur nos bateaux, le matériel utilisé maintenant est du type à compression (compression isotherme, détente adiabatique). Il utilise un fluide frigorigène qui transportera la chaleur pendant le cycle. Ce fluide est un gaz, autrefois du fréon, maintenant divers nouveaux produits (voir liens).
Ce gaz est comprimé par un compresseur pompe, donc s'échauffe. Le produit de la pression par le volume est une température (facteur d'une constante).
Il faut ensuite le refroidir au mieux pour récupérer un maximum de calories lors de la détente finale dans l'évaporateur et produire le froid attendu dans l'évaporateur placé dans la glacière.

Rappel (voir innombrables liens). Les lois de thermodynamique pour un gaz parfait nous ont appris que :

P V = n R T

Ce processus à compression pose divers problèmes spécifiques.

  • Le compresseur vibre chauffe et fait du bruit.
  • Le radiateur dissipe beaucoup de chaleur qu'il faudra évacuer par convection naturelle et ventilateurs bruyants ou par échange avec l'eau de mer.
  • Un chapitre parlera de l'isolation du bac et des tubes de liaison.
  • L'évaporateur, et l'apport du froid ventilé.

J'ai fait cette petite page, bien que totalement nul sur la pratique des problèmes de froid pour regrouper quelques informations. L'installation sur mon dernier bateau ayant des performances tellement médiocres, j'ai voulu en trouver les causes.

 groupr frigo

 

Autres principes

Juste pour la culture, il faut savoir qu'il existe bien d'autres façons de faire du froid, que nous n'exploitons pas à bord.

 

Systèmes à sorption

Dispositifs à adsorption ou à absorption. Ne confondons pas ces deux principes :
Adsorption = Propriété qu'ont certains corps à l'état liquide ou solide de retenir les molécules d'autres corps (à l'état gazeux ou liquide) à leur surface. 
Absorption = Transfert de matière ou d'énergie, transformation d'une énergie en une autre forme d'énergie. 

Un réfrigérateur à absorption utilise un fluide caloporteur (ammoniac) pompant l'énergie d'une enceinte (refroidissant) par sa chaleur latente de vaporisation. Un solvant (eau) absorbe le fluide caloporteur. Un générateur de vapeur le récupère. Il est séparé du solvant. Il est condensé. Il est refoulé à nouveau dans l'échangeur. 
Ce cycle complexe fonctionne à la perfection, le système, sans aucune pièce mobile, ne fait aucun bruit en électrique (mais un bruleur gaz est bruyant). Il est performant et fiable. Il est utilisé dans les minibars d'hôtel pour le (silence absolu) et dans les camping-cars. Le chauffage se fait au gaz, en 12 V ou en 220 V (ou en ce que vous voulez !). 
Il est peu répandu sur nos voiliers car le dispositif ne fonctionne que parfaitement vertical, il faut éviter les risques liés à la flamme à la gîte. Sous voile, un compromis peut être trouvé en passant sur batterie et en coupant le gaz réservé seulement au mouillage.
Ce système reste le meilleur et le plus fiable si l'on prend un maximum de précautions pour tous les risques majeurs liés au gaz et à une flamme nue dans les aménagements et si l'évacuation extérieure par cheminée est sécurisée. Il est très économique et l'autonomie est grande avec une grosse bouteille de gaz.
Par facilité, et en l'absence d'horizontalité garantie, le montage très médiocre à compresseur sera souvent préféré à bord.

 

Les pompes à chaleur

Par compression ou sorption. Vaste sujet non abordé ici car il ne concerne pas nos petits bateaux pour le moment.
C'est une solution moderne à très bon rendement.

 

Effet Peltier (TEC : Thermo Electric Cooler)

Il fait l'objet du chapitre final, mais n'est pas adapté aux glacières du bord.

 

Moteur Stirling

Les extraordinaires moteurs Stirling. Suivre ce lien. Ils permettent de réaliser des réfrigérateurs pour atteindre des températures extrêmes, avec une seule source de chaleur quelconque, flamme, solaire, récupération chaleur d'échappement, nucléaire...

 

L'évaporation

N'oublions pas ce moyen connu depuis l'antiquité avec les jarres poreuses ou entourées de chiffons humides et ventilés. L'évaporation pompe des calories. Le phénomène est très sensible si l'air ambiant est sec. Il est utilisé en caravaning sous forme de "rafraichisseurs de toit " abaissant de quelques degrés la température intérieure. Sur un bateau, l'air étant humide, l'efficacité est totalement nulle. Attention à la légionellose, la pulvérisation d'un brouilard de microbes proliférant dans l'eau chaude en milieu confiné étant redoutable.

 

Installation

L'installation d'un petit groupe frigorifique à bord est simple maintenant que le raccordement de l'évaporateur et du groupe se fait avec des raccords étanches, sans nécessiter, en principe, de tirage au vide et recharge de gaz.

Nous détaillerons divers problèmes dans les chapitres suivants.

  • Quel matériel choisir, en décrivant rapidement les produits classiques.
  • Comment diminuer la pollution sonore.
  • Comment économiser aux mieux l'énergie, car ce matériel est extrêmement vorace. Il ne faudra négliger aucun détail.
  • Je décrirai un petit gadget idiot pour avoir le frigo prêt en arrivant au bateau.

 

 

Choix du matériel

Les variantes principales

Il existe divers moyens pour limiter la consommation.
La plaque eutectique est un accumulateur de froid, qui a pour effet de limiter les déclenchements et les cycles courts et utilise le maximum d'énergie possible quand elle est abondante (moteur ou secteur). Le principe est d'exploiter le changement de phase liquide - solide d'une solution saline qui absorbe (donc restitue) beaucoup d'énergie calorifique. Ce dispositif est très efficace.

Le système très connu "Frigoboat " utilise une pompe attelée au moteur et accumule 24 h de froid pour une heure de moteur, sans solliciter la batterie. Tous les grands chantiers français et tous les loueurs utilisent Frigoboat, c'est un gage de performance et de sérieux. Inconvénients : il un peu plus lourd qu'un système compressé Danfoss à cause de la plaque eutectique de gros volume, il est cher mais l'efficacité à un coût.

Les bas de gammes soufflent de l'air par un ventilateur bruyant sur le tube chaud monté en zigzags, faisant office de radiateur. Dans le petit espace mal ventilé d'un coffre sous une banquette, le résultat est très médiocre, le volume s'échauffe beaucoup et le rendement s'écroule. Ce ventilateur fait parfois plus de bruit que le groupe lui-même.Le rendement dépend de la bonne évacuation des calories du radiateur.

 

Refroidissement à eau

D'autres systèmes économisent l'énergie grâce au refroidissement par l'eau de mer. C'est un système efficace mais plus complexe et onéreux. Il existe diverses variantes utilisant le transfert de calories vers la mer :

  • Passe-coque spécial avec serpentin noyé dans le corps.
  • Pompage et rejet avec un échangeur interne.
  • Radiateur sous la coque dans une sorte de plaque de masse bronze ou tubes protégés par un capot.

Tous ces systèmes sont bien meilleurs que le refroidissement basique par air qui dégage beaucoup de chaleur dans le coffre et dont le ventilateur est très bruyant.

Attention au piège ! Des distributeurs de groupes à pompe eau de mer vantent leur système très silencieux, mais sans parler de la médiocre pompe basique qui fait autant de bruit qu'une pompe à eau douce sous pression. Ils proposent en option une pompe plus silencieuse à entraînement magnétique, mais avec supplément non mentionné par défaut.
Il est tentant de monter la pompe dans le compartiment moteur insonorisé, bien que la température plus élevée fasse un peu baisser le rendement. La longueur du tuyau d'eau n'est pas un problème, le débit étant faible.

 

Évaporateur

Un tube cuivre fin soudé en zigzags sur une tôle peinte en blanc semble un produit tout à fait trivial. C'est une erreur, les meilleurs frigoristes ont développé des technologies de freinage du fluide par des capillaires en spirale qui améliorent beaucoup le rendement. Ces astuces ne se voient pas de l'extérieur, seul un vrai spécialiste saura vous conseiller en faisant la différence avec des chinoiseries d'aspect extérieur identique..

 

Optimiser l'isolation thermique

Quel que soit le système choisi, il faut avant tout améliorer l'isolation du bac qui est toujours insuffisante d'origine.
Après montage et passage des tubes, il faut éliminer toute convection en empêchant l'air de circuler. Les espaces seront remplis au mieux de mousse expansible. Des évents en partie haute permettront l'évacuation de la mousse en excès (pour éviter l'éclatement). Il est fondamental d'obtenir une mousse à grosses cellules fermées, cela ne peut se produire qu'en présence d'eau, il faut donc avant d'injecter la mousse, saturer le volume à la vapeur d'eau, par exemple en utilisant une décolleuse à tapisserie.
Il est évident que le long tube cuivre reliant le groupe à l'évaporateur sera très soigneusement enrobé de manchon isolant fendu entouré d'adhésif. Le papier collant large utilisé en peinture convient très bien. Une fois tout emmailloté, un coup de peinture blanche le rendra imperméable et indestructible.
Il ne doit exister aucun point froid produisant givrage est condensation. Au départ du groupe, les raccords sont fixés sur une plaque métallique. Pour isoler tout l'ensemble, il faut confectionner un cache en carton englobant les raccords et remplir de mousse.

Ces efforts valent la peine et diminuent de manière très importante la consommation électrique et les nuisances.

 

Froid ventilé

Il faut absolument éviter le contact des aliments avec les parois, cela provoque des ponts thermiques et des points chauds. L’idéal est de disposer de bacs en grillage, séparés de la paroi d’un centimètre.

Un ventilateur interne soufflant sur la plaque eutectique permet un bon brassage de l’air, une absence de points chauds et évite les mauvaises odeurs. Cela évite le givrage de l'évaporateur et répartit mieux le froid dans le bac. Un petit ventilateur de PC, dont la consommation en 12 V de 0.2 A sera négligeable devant les 5 A du groupe suffit. Il sera mis en parallèle sur le déclenchement par thermostat. Un trou de passage de fil sera percé à l'endroit le plus favorable puis bouché au silicone. Le ventilateur doit souffler sur l'évaporateur et sera protégé par une grille métallique. Il ne fait aucun bruit à l'extérieur. Attention de bien le protéger par un fusible calibré, ces matériels médiocres (à prix dérisoire) se bloquent grillent.

 

Pertes à l'ouverture de la porte

Il faut minimiser les entrées d'air chaud lors de l'ouverture de la porte.
Cela passe par le rangement à l'intérieur du compartiment en utilisant un maximum des boîtes étanches plastique à couvercles. La taille des boites est optimisée pour remplir tout le volume, tout en laissant des espaces pour la circulation de l'air interne. De petits rouleaux en grillage de deux centimètre de diamètre constituent de bons séparateurs aérés.
De grosses étiquettes identifient clairement les contenus, ce qui permet d'accéder rapidement aux bons aliments avec des pertes minimales.

Congélateur

Sur un bateau qui navigue, un congélateur est indispensable. La consommation dépend essentiellement de la qualité de l’isolation.
Pour fixer les idées, en exploitation sur Itzamma, la consommation du congélateur est de 40 Ahj en 24 V.

Pour le grand monocoque successeur d’Itzamma, la conception des bacs froids a été très soigneusement étudiée avec une approche novatrice.
Le bac isolant du congélateur est entouré par le bac ventilé du réfrigérateur ce qui diminue considérablement les pertes thermiques donc la dépense énergétique. L’écart de température entre les parois externes et internes du congélateur de sera plus de :
(température ambiante Antilles 35°C) – (température congélation -28 °C) soit un différentiel énorme de 63 °C, mais de :
(température bac réfrigérateur ventilé 4°C) – (température congélation -28 °C) soit un différentiel plus acceptable de 32 °C.
Cela réduit à la fois la consommation du congélateur et du réfrigérateur, pour celui-ci l’augmentation de la surface externe des parois est compensée par l’apport des fuites du congélateur.

Pour descendre en température, il faut soigner le montage.
Le container congélateur est constitué d’une fine enceinte inox à coins arrondis pour le nettoyage, noyée dans plusieurs bacs gigognes en panneaux isothermes de haute qualité collés étanches sur chanfreins soignés. La cheminée obstruée par des trappes demande un grand soin.

La limite du système reste la place disponible car l’efficacité croit avec le volume, pour une qualité de panneau isolant donné.
Les passages des tubes réfrigérants de l'évaporateur sont bien étanches et isolés pour ne pas givrer. 
L'enceinte étant très soignée, la perte thermique vient majoritairement de la cheminée d'accès et des trappes de visite (constituées d'étages séparés) très difficiles à bien isoler.
Ce volumineux ensemble est placé dans un coté du compartiment frigorifié. Il y a deux trappes pour accéder au volume congelé, la première sur le compartiment frigo et l’autre plus petite, sans contact sur le congélateur.
Une ventilation permanente homogénéise l’air autour du bloc congélateur, une grille inox séparé la nourriture du frigo de l’enveloppe congelée.
Il ne faut pas compter sur les pertes du congélateur toujours insuffisamment isolé pour aider le frigo. Les régulations sont totalement indépendantes.
Le paradoxe du soin extrême de l'isolation est qu'il ne semble plus vraiment utile d'entourer le cocon final d'un volume réfrigéré !

Les meilleures performances ont été obtenues par Guy Delage qui a beaucoup travaillé le sujet pour arriver à tenir –28 °C en exploitation aux Antilles.
Je cite Guy en résumé :
"Volume du congélateur 100 litres pour un groupe fait pour 150 litres.
Groupe Frigoboat 50 électrique refroidi par eau avec vanne thermostatique.
Isolation : 12cm polystyrène extrudé + 1 pouce d'isolant sous vide de chez Glacierbay + aucun pont thermique, pas de mousse PU . 
Porte sur le dessus vraiment étanche avec trois étages de marches chacune avec un joint magnétique...
Avec cela on descend en température..."

Pour les mesures thermiques des bacs terminés avec leur trappe, il n'est pas utile de refroidir, mais il est plus simple de placer à l'intérieur quelques litres d'eau très chaude avec une sonde thermique radio.
On observe la décroissance de la température, le calcul de la résistance thermique est alors élémentaire, mais le résultat décevant.
Dans ce cas d'enveloppes isolées imbriquées, les résistances thermiques des isolants empilés sont additives et non multiplicatives, il faut prendre grand soin des performances des plaques et de leur montage mais et la somme des résistances élémentaires restes faible quand on compare les résultats avec des vases de Dewar à enceinte sous vide. Nous sommes bien loin de la résistance infinie, ce qui correspondrait à l'isolation parfaite.
L'expérience permet d'optimiser l'usinage des chanfreins et leur collage, le choix des meilleurs matériaux isolants assemblés en sandwiches composites.
Bien évidement cela ne vaut que compartiment froid stabilisé, car quand on ouvre la trappe de visite pour des mouvements d'aliments, la perte thermique est énorme et il faudra très longtemps pour stabiliser.
Il est toujours possible de réduire les pertes, mais une fois le niveau raisonnable atteint, chaque palier supplémentaire coutera cher !
Pour gagner quelques degrés en congélation, le bilan énergétique se dégrade vite.

Enexploitation, il faut réfléchir avant d'ouvrir le congélateur, tout préparer pour que la manutention soit rapide et ne pas le faire plus d'une fois par jour.

 

Optimiser l'isolation phonique

Il est évidement impossible d'enfermer le compresseur dans un caisson antibruit efficace sans bloquer les échanges thermiques. Les tuyaux sont trop courts et la place manque généralement pour l'installer dans le compartiment moteur, par ailleurs beaucoup trop chaud. 
Il faut casser la transmission des vibrations du groupe à la coque. 
Pour cela, le groupe ne sera jamais vissé directement sur une planche stratifiée à la coque, mais sur une planche intermédiaire. Les deux forment un sandwich avec une plaque de mousse néoprène épaisse, fortement collée, ou mieux, plusieurs bandes séparées et perpendiculaires, avec une feuille mince de contreplaqué. Toutes les précautions seront prises pour que le collage ne s'arrache pas, des bouts ou sangles de sécurité sont indispensables en cas de rupture. 
Une plaque montée sur quatre petits silentblocs s'avère bien moins efficace que les sandwiches faits de plusieurs plaques de mousses de caractéristiques différentes.

Il faut alterner des mousses de densités différentes. Pour la pompe d’un déssalinisateur lourd, les tampons amortisseurs sont un sandwich de quinze centimètres d’épaisseur, fait de cinq mousses différentes, séparés par de fines planchettes découpées en blocs de 10 cm de cotés, séparés de quelques centimètres
J’utilise des mousses et du néoprène de récupération, ce sont des matériaux très banals dans l’industrie !
N’oubliez pas une cale de sécurité pour bloquer le haut, de même structure, afin d’éviter l’arrachement.

Cette astuce s'applique aussi au montage de la pompe à eau sous pression.

Il faut ventiler le local avec un ventilateur lent très silencieux en parallèle sur le moteur, le gain en puissance consommé par le groupe est très supérieur à la puissance consommée par le ventilateur. Attention aux tuyaux annelés des prises d’air, ils se comportent parfois comme des tuyaux d’orgue !

Causes possibles d'un rendement déplorable

Diagnostic

Vous ne voyez pas d'anomalie dans votre isolation, et pourtant le rendement est désastreux. Considérez cela comme une panne.

En tout premier lieu, faites vérifier par un frigoriste la pression et éventuellement recharger en gaz, une fuite est toujours possible. Tous les groupes ont un embout de test et de remplissage. Une perte de gaz est fatale pour le rendement.
Les embouts actuels à clapet sont très bien faits, ils sont réputés ne pas fuir au branchement ou en fonctionnement, mais vous avez peut-être eu la malchance de tomber sur un élément vide (groupe ou évaporateur), donc en panne.

Vérifier les points chauds sur le groupe, si nécessaire ajoutez un ventilateur de PC.

Aérez au maximum le coffre contenant le groupe, quitte à installer un ventilateur supplémentaire d'aspiration et un de refoulement pour limiter au maximum l'échauffement du volume. Plus le courant d'air sera fort, meilleur sera le rendement, mais le bruit peut devenir insupportable.

Traitement

Obstination

Dégarnissez tout l'isolant médiocre autour du bac de la glacière. Installez des sandwiches isolants, feuilles aluminium sur mousse. Le montage doit être extrêmement soigné, avec une épaisseur partout d'au moins 10 cm, en multicouches et recouvrements parfaitement étanches sur les tranches. Les bons panneaux sont chers. Les fuites aux jonctions des panneaux sont dévoreuses d'énergie, soignez les collages des bords. Si vous avez la place, il est préférable de monter plusieurs panneaux fins séparés par une lame d'air, en maintenant l'espacement par des petits plots isolants. Votre nouvelle isolation sera ainsi très supérieure à celle de l'installation originale. 
Contactez un bon frigoriste, il en existe quelques-uns, et demandez conseil pour le choix d'un matériel adapté, avec refroidissement par eau. Choisissez un haut de gamme, à plaque eutectique.
Montez-le tout à la perfection et vous aurez avoir du froid avec un temps minimal de fonctionnement du groupe...

Fuite et abandon

Si tout échoue, prenez les grands moyens. Il faut savoir admettre avoir fait une erreur, ne pas s'obstiner et tout remettre à plat.
Jetez groupe et évaporateur à la décharge, il reste une alternative. 
Ce n'est pas une retraite, mais un repli stratégique habilement élaboré dans l'honneur et la dignité. Vous renoncez définitivement au froid et aux soucis liés. Adoptez les conserves et les fumaisons.

 

 groupr frigo

 

Réflexions sur la consommation

Un réfrigérateur est un véritable tueur (= réfrigératueur) de batteries sur un petit bateau, et le bilan énergétique devra être réfléchi.
Il faut compter avec un bac classique mal isolé et un fonctionnement quasi permanent du groupe, soit une vingtaine d'heures par jour à 5 A, donc 100 Ah. A ce rythme, une batterie bien chargée de 135 Ah s'écroulera en 24 h de mouillage forain en considérant les autres consommations comme négligeables. Le réfrigérateur se coupera par sécurité à 11.5 V pour ne pas détruira la batterie.
C'est un problème majeur qui impose en pratique de doubler ses batteries. Si l'on fait de la voile, le quart d'heure de moteur pour appareiller ou mouiller ne rechargera pas. Il est donc préférable d'affecter une grosse batterie au seul réfrigérateur, tout le reste du bord étant pris sur une troisième (on ne touche pas à la batterie moteur). Le réfrigérateur s'arrêtera quand la batterie sera vide sans autre conséquence.

Il faudra aussi s'intéresser aux charges par aérogénérateurs et panneaux solaires. Voir les chapitres sur l'énergie du bord qui détaillent ces problèmes.

Il faudra évidement en tout premier s'assurer que son installation est correcte, bien isolée avec le gaz à la bonne pression, un dépannage peut provoquer une baisse considérable de l'énergie perdue.

Il ne faut pas s'attendre à des miracles avec les modèles d'entrée de gamme de shipchandlers. L'appel à un vrai professionnel peut s'avérer judicieux pour limiter les désillusions futures.

 

Du froid pour le week-end

Hormis la période de croisière, quand vous venez naviguer le week-end, il est souhaitable que le réfrigérateur soit en température pour accueillir les provisions. Il ne sert à rien de l'allumer en arrivant, il faut 24 h pour stabiliser la température. Si vous venez au bateau le dimanche matin, il faut allumer le frigo bien avant. Il serait ridicule de le laisser tourner 24h/24 hors navigation, pour une utilisation aussi courte.

Il faut donc le déclencher avec une petite horloge, suivant vos habitudes, 24 h avant d'embarquer.

Les perfectionnistes s'inspireront de la page "alarme GSM et GPS " et adapteront un simple vieux gsm sans abonnement pour une télécommande par téléphone depuis la maison.

Dans tous les cas, il faudra évidement n'allumer que si l'énergie est abondante pour ne pas arriver au bateau avec des batteries servitude épuisées. Le principe est de détecter si l'énergie est suffisante pour allumer ou non.

C'est très simple !
 Si votre bateau est à quai, relié au secteur avec chargeur flottant, l'horloge mettra en service un relais alimenté via le secteur. Si vous êtes bien branché, le disjoncteur n'ayant pas sauté, le frigo se déclenchera, le contact sec du relais alimentant directement le réfrigérateur par le positif, même batterie coupée. Toutes les précautions seront prises avec un fusible de sécurité bien calibré.
 Si vous êtes en mouillage plus sauvage, sans secteur, mais avec panneaux solaires ou aérogénérateur, le principe est un peu différent. L'horloge alimentera directement le réfrigérateur, mais au travers d'un comparateur de tension qui empêchera la batterie de se décharger de plus d'un tiers.
Si l'apport d'énergie dans la semaine a été suffisant, l'alimentation devrait tenir 24 h, sinon le frigo restera coupé.

Si vous ne venez pas un ou plusieurs week-ends, aucun problème, le frigo tournera un jour sur sept pour rien, mais cela est sans importance.

Il faut évidement laisser une charge dans le frigo, par exemple quelques bouteilles d'eau dans l'évaporateur (mieux blocs à changement de phase), pour obtenir un tampon de froid lors du chargement du bac après 24 heures de fonctionnement.

L'horloge utilisée peut être de plusieurs types :
 Prise programmable secteur (en supermarchés pour moins de 30 €), en vérifiant évidement qu'elle possède une pile de maintient indépendante du secteur.
 Centrale bas de gamme d'arrosage automatique (moins de 50 €), en vérifiant sur la documentation qu'il est possible de programmer des temps longs, les arrosages classiques dépassant rarement une heure par voie.
 Eviter les coucous suisses, car il vaut venir remonter les poids tous les jours.

Le relais utilisé sera en basse tension, avec un petit bloc si alimentation secteur.
Grâce à Voilelec, je bois mon Coca-Cola frais en arrivant au bateau...

Calmons nous, car en pratique, cela pose un gros problème, le compartiment fermé moisit et sent très mauvais !
Il faut laisser la porte ouverte quand le réfrigérateur est arrêté, ce n'est donc pas une idée applicable mais une élucubration de farfelu…

 

L'effet Peltier

De nombreux plaisanciers rêvent en voyant les promotions des supermarchés qui proposent une glacière camping 12 V pour quelques dizaines d'euros. Quelle tentation d'adapter le petit module réfrigérant pour le bateau, et éliminer le bruit pénible du compresseur pour dix fois moins cher. C'est malheureusement impossible car ces petits modules Peltier délivrent des dizaines de fois moins de frigories (équivalent négatif des calories) en consommant beaucoup plus qu'un compresseur bas de gamme. Il faut attendre 24 heurs de fonctionnement continu, sans ouvrir la glacière basique, pour espérer une baisse de 20°C de l'enceinte, dans le meilleur des cas.
Ce rendement très faible est acceptable quand le moteur tourne, l'énergie étant surabondante, mais totalement inacceptable moteur coupé, les batteries ne résisteraient pas.
Un module Peltier produit beaucoup plus de chaleur par effet Joule que de froid utile, il faut refroidir le radiateur par un puissant ventilateur si l'on veut espérer obtenir une vingtaine de degrés sur la plaque froide, en dessous de la température ambiante. Le rendement s'écroule pour des écarts supérieurs.
On peut empiler plusieurs modules en série pour augmenter l'écart thermique, mais au prix d'une consommation électrique et d'une dissipation thermique considérable avec un rendement catastrophique.

Les applications d'un module Peltier sont inadaptées pour une glacière de bateau, mais ont des créneaux très spécifiques :
 Refroidissement d'un module capteur d'image, par exemple un CCD pour diminuer le bruit thermique. Il est irremplaçable pour cette application, par exemple en astronomie.
 Refroidissement d'un CPU pour overclocking. Il faut un radiateur et un ventilateur surdimensionnés mais le résultat est très satisfaisant si l'on maîtrise le phénomène de givrage, car l'eau coulant dans le support du cpu est ravageuse.
 Le contrôle de température de cuve d'échantillons pour analyses, en exploitant la réversibilité, car l'inversion du courant inverse les faces froides et chaudes.

 

La glacière de camping

Vous voyez sur la photo comment est réalisée une glacière de camping. Tout est placé dans le couvercle. L'isolation sommaire est en polystyrène expansé. La face froide du module s'adapte exactement dans le trou central. Un radiateur aluminium, comme celui montré est dans la glacière coté froid. Le module est serré par collage entre les deux radiateurs, avec de la graisse thermique indispensable. Le ventilateur crée un courant d'air important sur le radiateur chaud externe. Très astucieusement, l'axe est prolongé coté intérieur et un autre petit ventilateur souffle sur le radiateur froid pour augmenter le rendement (qui reste déplorable)et éviter le givrage.

 Glacière Peltier

 

Résume de l'effet Peltier

Un module à effet Peltier (TEC : Thermo Electric Cooler) se présente comme un petit bloc alimenté en basse tension (12 V) dont l'une des faces s'échauffe pendant que l'autre se refroidit.
Les avantages sont la grande simplicité, le prix réduit, l'absence de toute partie mobile, la petite taille.
Les inconvénients sont le rendement énergétique faible et l'impossibilité pratique d'obtenir des écarts de plus de 20 °C par rapport à la température ambiante.
En pratique, le rendement d'un module Peltier ne peut permettre de refroidir le volume d'une glacière avec l'énergie disponible sur un bateau.

Liens réfrigération

Liens généraux

Principe de fonctionnement d’une installation frigorifique : ism.asso.fr/kiosque/publications
Machines thermodynamiques : ipst.u-strasbg.fr/jld/machth
La climatisation automobile : club-internet.fr/pboursin/pdgclima
Adsorption : Du froid en chauffant, et sans pièce mobile : lien mort

Liens réfrigération Peltier

Cellules Effet Peltier : seem-semrac.fr

VHF marine Classiques et DSC

Publié dans Dossiers mardi, 04 novembre 2014 00:00 0

publié sur www.voilelec.com par C. Couderc

La portée et les fonctions

 

La VHF et le GSM ont une propagation à vue, la portée dépend des hauteurs relatives des antennes voir la page radar . En été, en fonction des inversions thermiques des hautes couches de l'atmosphère qui agissent comme des réflecteurs, des portées plus longues peuvent survenir exceptionnellement, mais cela est évidement aléatoire, nous n'en parlerons pas.
La VHF était le moyen privilégié d'écouter les bulletins VHF en navigation côtière. Sur les côtes de France, les stations officielles France Télécom ayant été fermées, les CROSS couvrant la zone ont pris provisoirement la suite.
Ce mode offre bien des inconvénients, la portée est courte, la diffusion aléatoire, la qualité de diction est souvent médiocre, en particulier en Méditerranée. Il n'y a pas de prévision pour le large… Ce service public est le dernier survivant, il va aussi disparaître très prochainement.
En côtière, il est toujours possible d'appeler les sémaphores en VHF , les marins de la Royale sont toujours très aimables et acceptent de donner une prévision personnalisée pour la traversée.
Il reste évidemment la solution (pas vraiment marine !) de téléphoner avec son GSM à un service météo payant.

L'appel sélectif

Lors du grand boom du téléphone par VHF marine, avant la déferlante du GSM , des dispositifs d'appel sélectif ont été très à la mode. Ils permettaient d'appeler automatiquement sans passer par l'opérateur, et de recevoir de manière aléatoire les appels, presque comme un téléphone fixe. Ces boîtiers de qualité inégale, étaient des verrues, car non intégrées lors de la conception du matériel.
Ces dispositifs sont maintenant totalement périmés, les stations côtières n'assurant plus les communications, mais le DSC recrée un nouveau système équivalent.

Raccordements VHF GPS

Les VHF se raccordent au bus NMEA , pour récupérer l’information de position du GPS et renvoyer les informations vers l'AIS.

Pour des questions de fiabilité, sur un nouveau bateau, je privilégie toujours des GPS indépendants à bord, la baisse des coûts de l’électronique rend cela facile.
Il faut au minimum :

° Un GPS principal traceur (que je ne relie jamais au pilote), avec son antenne indépendante. Autrefois la liaison se faisait avec un câble coaxial qui véhiculait le signal SHF amplifié, maintenant le récepteur miniaturisé est dans l’antenne et un câble de liaison ne véhicule que le signal démodulé, sans perte, via un bus USB ou NMEA.

° Un second GPS aveugle qui alimente VHF, AIS , radar, PC portable avec cartographie via un splitter NMEA (répartiteur).
Il vaut mieux en mettre deux GPS identiques, du type champignon, en cas de panne, cela facilite les tests par permutation.
 
° Ne pas oublier le GPS portable qui rejoindra le VHF portable et le sac de piles neuves et d'accus avec chargeur mécanique manuel, dans le bidon de survie.

 

Ce qui ne changera pas

La qualité du matériel

Ces dernières années, la chute des prix a été spectaculaire. Il ne faut pas toutefois s'imaginer que tous les matériels sont égaux. Il y maintenant un facteur de plus de 5 entre les bas et les hauts de gamme (matériel à fonctions identiques, hors DSC). La qualité est aussi dans cette fourchette, une VHF fixe à 200 € prix public TTC sort en production au quart, soit 50 € HT. A ce prix là, il ne faudra pas s'attendre à des merveilles, il serait indécent de se plaindre si après une saison le clavier est cassé. Il suffit d'en démontrer un pour comprendre le prix…
Il vaut mieux éviter ces prix d'appel de qualité déplorable et s'orienter vers le milieu de gamme.
La baisse du prix est expliquée en page radar, c'est la même situation. Les hauts de gamme se vendent moins facilement, le public ne comprenant pas les dispersions de prix.

 

L'installation

Les pertes dues au câblage et à la connectique, le choix et le montage de l'antenne sont traités dans le chapitre suivant.

Le contrôle du volume pour le barreur

Il est intéressant que le barreur ait au moins à portée de main, un potentiomètre de volume pour renvoyer le son de la VHF au cockpit et le doser facilement. Le haut-parleur ne devra évidement perturber ni compas ni pilote. Il faut monter le volume pour la météo, le départ de régates, et le baisser ensuite.

Ce montage est plus subtil qu'il ne semble, une note complète est consacrée à ce sujet, montrant les réalisations rustiques et évoluées. La VHF d'origine n'est pas modifiée, la sortie se prend sur le haut-parleur supplémentaire, réglage à faible volume :

VHF : Variations sur les haut-parleurs de cockpit 

L'installation de l'antenne

La qualité de l'installation de l'antenne est primordiale pour le bon fonctionnement de la VHF . Elle peut se décomposer en trois parties séparées.

L'antenne proprement dite, sa performance, sa position.
Le câble, sa qualité, ses pertes.
La connectique et ses pertes.

L'antenne

La position est un paramètre très important. Sur les voiliers le choix est simple, l'antenne sera en tête de mât, la position haute et dégagée est idéale. L'inconvénient est évidemment la perte produite par la grande longueur de câble dont nous reparlerons.
La portée d'une VHF est optique, sauf propagation exceptionnelle que nous ignorerons car rare et imprévisible. 
Ces notions ont été développées en page : Radar  
Nos VHF permettent à deux voiliers de communiquer à une dizaine de milles en mer calme.

Les catalogues parlent du gain de l'antenne, par exemple 3 dB pour un petit fouet de voilier, 6 dB pour un grand fouet de vedette.
Il faut comprendre ce que signifie ce chiffre. C'est le gain supposé (et optimiste) par rapport à la source isotopique, c'est à dire un point isolé de l'espace, éloigné de toute perturbation. Une antenne va focaliser cette énergie, c'est à dire la concentrer dans une direction. Pour utiliser une analogie optique simpliste, c'est ce que ferait un phare (non tournant) qui concentrerait la lumière d'une ampoule dans un plan mince, en augmentant donc fortement la luminosité dans le plan visible.

Attention, comme cela a été évoqué pour les radars, les antennes à gain ont un plan horizontal de rayonnement, ce qui signifie que les liaisons seront perturbées latéralement à la gîte. Ne l'oubliiez pas, en conditions difficiles mettez le cap (ou l'arrière) vers la station avec laquelle vous voulez communiquez si vous gîtez. Cet effet est moins sensible que sur les radars dont l'antenne à beaucoup plus de gain, on ne montera jamais d'antenne VHF sur cardan, il suffit de penser à cet effet.

Nos petites antennes sont de simples dipôles, il n'est pas possible de faire des miracles dans une taille réduite.
L'antenne est accordée vers 158 MHz. C'est un fouet d'une longueur totale de l'ordre de 1.50 m, donc inférieur à la longueur d'onde de 1.90 m. Diverses astuces utilisant un rallongement fictif des brins par des selfs vont permettre d'obtenir un doublement de la puissance rayonnée (= 3 dB) par rapport à la source isotrope.
Le choix du type d'antenne est très réduit, les catalogues ne vous donnent aucune indication, vous ne pouvez vous décider que sur l'esthétique et le prix. Il y a une alternative possible, l'antenne peut être livrée soit avec une quinzaine de mètres de mauvais câble serti, soit avec une prise pour raccorder un câble non fourni.

Le choix du câble

Les antennes livrées avec câble incorporé, présentent l'avantage d'éviter une prise à l'embase, mais le câble fourni est de très médiocre qualité (question de coûts). Il faut tenir compte des pertes. Supposons que la longueur du câble soit de 20 mètres, mât de 14 m et passage interne de 6 m jusqu'au poste.
Avec un très bon câble de grosse section (diamètre 13 mm, type KX 4), la perte sera seulement de -1.5 dB pour 20 m, soit à peine le quart de la puissance perdue.
Un petit câble (diamètre 6 mm, type RG 58) d'excellente qualité aura une perte supérieure à -3 dB, soit plus de la moitié de la puissance perdue en émission et en réception, égale à celle du gain de l'antenne.
Pour les câbles médiocres la perte sera beaucoup plus grande. Il faudra donc choisir avec soin, en tenant compte qu'il est difficile de passer un gros câble dans le mât et les aménagements en évitant les petits rayons de courbure. 
Il faudra choisir un (mauvais) compromis acceptable. L'impédance des VHF est toujours de 50 Ohms.

Et si nous utilisions du câble pour télé satellite, il n'est pas cher, il est petit (6 mm), il a de faibles pertes car il est prévu pour passer du 2 GHz, c'est tentant non ? Perdu ! Ce n'est pas une bonne idée car il est conçu pour de la réception et des signaux très faibles, il ne passerait pas la puissance. Autres inconvénients, c'est du 75 Ohms et la connectique "F " demande un adaptateur.

 

Les pertes aux liaisons

La traversée du pont

La traversée du pont pose toujours un problème. Ne montez évidemment jamais une PL 259 (même dorée !) externe avec embase coaxiale fixée sur le pont. Ce matériel vendu par les shipchandlers est absolument désastreux et malgré l'utilisation de caoutchouc auto vulcanisant et de joint silicone, la corrosion ravagera rapidement la liaison.
Il faut aussi éviter les passe fils classiques, qui outre la compression entraînant une rupture d'impédance du câble, laissent un morceau très vulnérable aux coups de pieds et à ras le pont.
La bonne solution est de passer tous les câbles par un siphon inox.

Voici un excellent matériel diffusé par accastillage Bernard et installé sur les Dufour récents. Ce système peut sembler gros et inesthétique mais il a tous les avantages. Il faut protéger les câbles à la sortie par un bout de tuyau et du ruban adhésif pour éviter de blesser les fils et finir l'étanchéité au pistolet à joints silicone.

 

Le raccord à l'antenne

Si l'antenne a une prise, il est possible, surtout si le bateau est démâté, de faire une bonne étanchéité. C'est plus acrobatique suspendu dans une chaise de calfat. Recouvrez la PL 259 de l'excellent ruban auto vulcanisant 3M, bien tendu qui constituera un bloc parfaitement étanche. Barbouillez le tout de joint silicone et peignez en blanc après polymérisation pour protéger à vie des UV.

Voici un petit ensemble comprenant les éléments dont nous avons parlé. L'antenne VHF se connecte sur une PL 259. 
Au-dessus de l'antenne, les deux modèles de câbles, le gros à faibles pertes, le petit médiocre. Sur ce petit câble, la prise dévissée vous montre l'adaptateur de diamètre.
A droite une prise "N " (coudée), utilisée en UHF .
A coté de l'antenne, un manchon Femelle-Femelle PL 258 qui est parfois adapté en passage de pont désastreux.

 Antenne VHF et accessoires

 

Les pertes en VHF

Pour simplifier, il existe deux familles de câbles utilisés pour nos montages.

° Les gros, de diamètre extérieur d'environ 11 mm
° Les petits, de diamètre 5 à 8 mm.

Le problème est qu’il existe évidement des variantes dans ces coaxiaux, ceux de grandes marques sont très bons et respectent les valeurs annoncées dans les datasheets, ont une bonne résistance aux UV et à l’humidité…
Malheureusement, il existe aussi des ersatz à bas prix très médiocres. Nous ne parlerons que de bons câbles, avec des prises de qualité bien montées. Les antennes fouets sont livrées montées avec une vingtaine de mètres de mauvais petit câble.
Nous prendrons comme base des coaxiaux communs sur le marché grand public, du genre RG 58 en petit câble et RG213, RG214 ou KX15 en gros câbles.

Considérons une installation moyenne avec 25 m de câble, à 156 MHz :
° Pour du gros câble, nous aurons une perte d'environ 2 dB
° Pour du petit câble, nous aurons une perte d'environ 6 dB

Il faut rajouter la perte de la connectique bien montée au sec en plafond au pied de mât, avec une prise PL259 de qualité, pour moins d'un dB.

Sachant que 3 DB correspondent à une perte de puissance de moitié (autant pour l’émission que pour la réception), avec du gros câble la moitié de la puissance sera perdue, mais avec du petit câble, il ne restera que moins du quart.

 

Annexe 1 : Comment reconnaître d’un simple coup d’œil une prise PL259 de qualité ?

On ne peut pas, mais certains indices indiquent à coup sûr qu’elle est mauvaise.
Une prise chromée est obligatoirement à rejeter, toutes les bonnes prises sont en métal mat qui prend la soudure à l’étain.
La rondelle isolante qui tient le pin central doit être en téflon blanc, pas en polypropylène et encore moins en bakélite marron.
Ces prises médiocres ont été développées pour des fréquences bien plus basses, en particulier pour le marché de la CB  (27 MHz) qui exigeait des prix très bas, elles ne doivent pas être utilisées en VHF.

Annexe 2 : Pourquoi nos postes sont équipés d’une embase qui reçoit des prises d’antenne PL259 et non des prises N de bien meilleure qualité ?

Pour une raison de prix, les PL259 sont moins chères que les N, mais surtout car une N est beaucoup plus difficile à monter qu’une PL259, beaucoup d’installateurs en sont incapables.
Pour bien monter une N, il faut être soigneux, suivre à la lettre les indications de coupe du coaxial données par la documentation du constructeur de la prise, placer les bonnes pièces de la bonne manière, respecter le couple de serrage de l’écrou, s’assurer que cette prise va exactement sur ce câble car il y a de nombreuses variantes,…
La PL259 est beaucoup plus tolérante au mauvais montage d’un sagouin.

Annexe 3 : Comment savoir si mon coaxial est bon ?

S’il est neuf et fabriqué par un grand constructeur, c’est très simple. Il est très clairement marqué, la notice technique se trouve immédiatement en ligne sur le site constructeur avec toutes les spécifications, il est au moins aussi bon qu’indiqué.
Si le câble est une sous fabrication asiatique, inutile de chercher une documentation technique, il sera très en dessous.
Si le câble est ancien, la corrosion peut l’avoir considérablement dégradé.
Il ne reste plus alors qu’à le mesurer, mais ce n’est pas si simple, une bonne mesure ne peut se faire que sur une grande longueur (plusieurs dizaines de mètres) pour minimiser le problème des pertes de connectique.
Une mesure rustique se fait au tosmètre et à la charge fictive, mais une bonne mesure ne peut se faire qu’à l’analyseur de réseau.
J’ai testé beaucoup de câbles, avec parfois de très mauvaises surprises, en particulier sur les pseudos KX14 blancs livrés avec les fouets (d’ailleurs eux mêmes très mauvais).

Annexe 4 : Ma VHF ne marche pas très bien.

Avant d’accuser le poste, vérifiez :
° La qualité de votre antenne et de sa ligne.
° L’alimentation. La tension prise à l’intérieur du tranceiver ne doit pas sensiblement baisser au passage en émission à pleine puissance. Une perte de 0.25 V est un maximum acceptable, au-delà, il faut revoir les sections de câbles, les pertes au tableau et sur les fusibles…

 

La vraie portée radio

 

La portée radio est très mal comprise des utilisateurs. Il faut distinguer la portée optique qui se calcule aussi facilement que pour la visibilité d’un feu, elle ne dépend que des élévations relatives et représente la tangente à l’arc de cercle passant par l’œil et la lampe du phare. Elle est proportionnel à la racine carrée des altitudes, en gros 50 mètres d’élévation donnent une portée de 15 milles. 
En radio, cette portée optique, qui correspond à des antennes à vue, donne la certitude que la liaison radio sera possible si les puissances et sensibilités sont suffisantes et si le niveau de bruit acceptable. 
En pratique, c’est bien plus compliqué car une liaison radio ne se comporte pas comme la transmission d’un faisceau laser. Les ondes diffusent et se réfléchissent, dans le cas d’une liaison juste tangente, la moitié de l’angle solide d’émission se perd dans le sol, mais il existe de multiples réflexions sur le couches de l’atmosphère qui offrent d’autres chemins aux ondes avec du retard et des fortunes diverses. 
La faisabilité d’une liaison dépendra de très nombreux facteurs et variera dans des proportions considérables suivant les cas. 
 Facteurs simples et objectifs, pour une fréquence et un type de modulation donnés : 
Dégagement et gain et accord des antennes, hauteurs, puissance d’émission, perte dans les coaxiaux, rapport signal/bruit, sensibilité de réception… 
Il est possible de jouer sur ces divers paramètres, chaque gain se traduisant en dB (dix fois le log du rapport de puissance) pour améliorer considérablement une liaison, toutes choses étant égales par ailleurs. 
 Facteurs complexes et erratiques : Les conditions de propagation. C’est le facteur majeur et non maîtrisable qui empêche de donner des ordres de portées significatives connaissant toutes les conditions objectives.

Disons que deux voiliers bien équipés avec antenne en tête de mât arriveront souvent à communiquer en VHF à une dizaine de milles de distance et à deux milles entre le voilier et le portable depuis l’annexe. 
En conditions exceptionnelles les portées peuvent être inattendues, mais cela ne signifie rien.

 

L'antenne de secours

C'est un petit accessoire de sécurité très pratique en cas de démâtage accidentel qui casse l'antenne principale. C'est simplement une longueur de quelques mètres de coaxial fin, une des extrémités est terminée par une PL 259, l'autre dénudée en dipôle.

Cette page parle aussi des tests de la chaîne VHF et de l'antenne fixe.

Réalisation d'une antenne de secours marine 

 

Les VHF portables

Les VHF portables (talkies-walkies) ne doivent pas être considérées comme des jouets ou des gadgets. Ces petits bijoux de technologie ont vu leur prix s'écrouler vers 2000 et sont maintenant très abordables à partir de 150 €. Il ne faut pas croire que leur seule utilisation soit la liaison avec les équipiers partis à terre avec l'annexe.
Il est souvent très utile de communiquer avec la capitainerie quand on fait des cercles dans le port devant la place attribuée mais qui est occupée par un autre bateau.
L'usage le plus intéressant de ce matériel est la sécurité !
Il faut avoir un portable et sa housse étanche prêt à embarquer dans le canot de survie avec des piles dans des sachets plastiques étanches déjà en place dans le bidon de survie de dernière minute. Ce bidon recevra aussi les papiers et les moyens de paiement, y compris l'appareil photo jetable pour les photos du naufrage destinées à l'assurance.
Ce VHF portable sera très utile pour appeler le cargo qui passerait à l'horizon et n'apercevrait pas vos feux de détresse mais qui entendrait vraisemblablement votre appel sur le 16. Malheureusement cette utilisation majeure va disparaître comme nous l'avons vu, avec l'abandon de la veille. Les premiers portables DSC sortiront en 2002 mais à des prix d'introduction de cinq fois celui des analogiques actuels. Cela limitera leur diffusion.

 

Les compléments

Parafoudre sur antenne

C'est un dispositif qui se met en série sur le câble d'antenne, avec deux PL 259. Il est constitué par un tube à gaz, à grosses électrodes capable de court-circuiter âme et gaine puis évacuer l'énergie à la masse (par la quille). Cela est très efficace pour des petites décharges statiques et protège l'étage d'entrée. Il est évident que si par malchance le bateau prend la foudre directement, le parafoudre explosera, aucun dispositif ne pouvant passer les énergies gigantesques en jeu.
Une statuette de la vierge dans une boule en verre avec la neige quand on la retourne, sera alors beaucoup plus efficace.

Répartiteur d'antenne

Ce petit boîtier, vendu sous le nom de "splitter " ou duplexeur, ou multiplexeur, est supposé s'intercaler dans le câble VHF pour alimenter (suivant les modèles), récepteur FM, ou AM BLU ou GSM, afin d’éviter de multiplier les câbles dans le mât.
Les bons modèles sont constitués de filtres à selfs et condensateurs pour séparer les voies (en acceptant des pertes).
Cela ne fonctionne que l'antenne est adaptée à ces modes. Le coaxial classique ; acceptable à 156 MHz,  ne passera pas du tout le signal GSM sur 20 mètres (pertes énormes en 900 et 1800 MHz), la petite antenne sur le téléphone marchera beaucoup mieux. , il vaut mieux oublier le GSM.
Il faudra donc choisir son antenne en lisant soigneusement sa fiche constructeur. Les bandes sont indiquées, toujours VHF 156 à 160 MHz   et parfois aussi FM 88 à 108 MHz + Ondes courtes, moins de 30 MHz, mais cela ne sert à rien, il vaut mieux séparer les antennes et les coaxiaux.

Installation d'un autoradio

Pour un simple récepteur type auto radio, il ne faut surtout pas se brancher sur un quelconque répartiteur d'antenne VHF . 
Ces récepteurs ont un grand gain d'entrée et sont conçus pour fonctionner avec un petit bout de fil comme antenne. 
Il suffit de laisser pendre derrière le vaigrage un petit bout de fil simple (évidement pas le coaxial gainé !) d'un mètre et la réception sera parfaite. Il faut récupérer la fiche assez particulière sur une vielle installation (casse voitures). Ne pas relier la gaine du coaxial.

 

Le GMDSS et le DSC

Depuis 2000, le nouveau système "Global maritime Distress and Safety System " (GMDSS), fait partie la convention SOLAS (Safety Of Life At Sea).
Ce système d'alerte et de détresse des navires deviendra très fiable quand beaucoup de navires seront opérationnels. Toutes les stations côtières vont s'équiper du système DSC (Digital Selectif Call). La veille deviendra alors totalement automatique. Il est très rassurant lorsque l'on est en détresse de savoir qu'un automate à bien reçu votre appel et va l'archiver soigneusement, en attendant un jour prochain qu'un autre automate (pas encore développé) vienne vous porter secours, ou tout au moins simule un sauvetage virtuel sur un écran haute résolution avec son d'ambiance surround. En attendant nagez calmement.
Le DFSC intègre aussi l'appel sélectif comme sur les vieux systèmes. Il est prévu une fonction relais qui devrait permettre d'utiliser les autres stations proches pour relayer un appel, mais il reste encore beaucoup de choses à mettre en place.
A titre d'information le canal 70 a été réservé pour ces fonctions numériques.

 

Le présent et l'avenir du DSC

Comment se présente un DSC ?

Les premiers modèles étaient des verrues ajoutées à une VHF classique, les prochains intégreront progressivement tout dans un seul boîtier.
Le système comporte un afficheur, qui montrera les divers messages. Le boîtier est évidement programmé avec l'indicatif du bateau et possède une entrée NMEA pour récupérer la position GPS. En cas d'appui sur le bouton d'urgence, l'alerte sera déclenchée, en envoyant l'indicatif et la position du bateau.
Prochainement une option déclencheur sera proposée, comme les airbags des voitures, appelant automatiquement "au secours " (les Anglo-saxons, eux, coulent en criant "Help ") lors de la collision type Titanic-iceberg, ou l'impact d'un missile, d'une mouette, d'une baleine, d'un raton-laveur (le cas est rare mais doit être pris en compte).

Faut-il jeter sa vieille VHF et se ruer sur le DSC ?

Le système se cherche et se met doucement en place. C'est vraisemblablement l'avenir, mais le matériel actuel (été 2001) n'est pas encore prêt. Il est préférable d'attendre les nouveaux modèles intégrés, plus élaborés et en prix d'introduction (2002 ou 2003) de l'ordre de 600 € pour le milieu de gamme.
Les matériels actuels vont très vite vieillir car toutes les fonctions ne sont pas encore implantées. Le Navtex doit être incorporé au système, mais il est tellement médiocre pour le moment qu'il ne sert pas à grand chose
Ce matériel n'est pas encore obligatoire sur nos petits bateaux, il le deviendra, mais pour le moment restez calmes.

Certificat Restreint de Radiotéléphonie

Le CRR "Certificat Restreint de Radiotéléphonie" (ou plutôt les !)

Pour les derniers plaisanciers à naviguer sous pavillon français (il n’en reste plus beaucoup tant notre règlementation franco française est tatillonne, tout le monde passe sous pavillon belge ou bidon), le Certificat Restreint de Radiotéléphonie est obligatoire.
Mais si vous achetez une VHF récente avec l’option DSC (ASN en français) votre CRR ne vaut plus rien et vous êtes en infraction.
Il faut repasser un examen payant (76 Euros). Avant le 2006, ce n’est qu’un examen complémentaire, après ce sera un examen complet.
Le nouvel examen implique que vous connaissiez le fonctionnement complet du nouveau système de sécurité.
Allez sur le site de l’AFNR pour charger les documents à jour, la réglementation bouge. 
Attention l’amende est très lourde pour les contrevenants !

Rectification de Jean Capieu au sujet des ASN AIS et du CRR : Après vérification sur le site de l'ANFR le CRR dans la mesure où il a été obtenu avant 2004 est nécessaire et suffisant. L'ANFR ne recommande aux anciens titulaires que de se documenter sérieusement avant l'utilisation de ce matériel. Pour ce faire leur site est excellent.
La crainte d'un PV onéreux s'éloigne donc pour tous les anciens titulaires du CRR.

 

La connectique lamentable PL 259

Les esprits curieux n’ont pas manqué de se demander pourquoi les VHF marines sont montées avec des PL 259. Ces prises sont extrêmement médiocres et ne sont absolument pas étanches. Il est extraordinaire de trouver sur les catalogues de shipchandler des passages de ponts proposés en double embase femelle pour recevoir des PL 259. Ces vieilles prises datent d’une époque ou seule existait la communication décamétrique. Les PL 259 on été faites pour cela et fonctionnent bien en atmosphère sèche à la limite de la gamme VHF . Ces prises ont causé tant de problèmes qu’après la seconde guerre mondiale, la US Navy a demandé une étude pour remplacer ces produits médiocres. 
Cela a débouché sur deux types d’excellents connecteurs maintenant universellement utilisés, montant facilement en UHF avec des pertes réduites. Qui a dit que les Américains n’avaient inventé que le hamburger ?
La prise BNC ( Baïonnette Navy Connector) pour les petits câbles et petites puissances, en milieu sec.
La prise N (Navy), pour gros câbles, fortes puissances et très hautes fréquences. Cette prise est parfaite, étanche sans protection grâce aux étages de joints.
Après des années d’utilisation en milieu marin, il n’y a aucune trace d’oxydation sur les connecteurs N et le cuivre du coaxial, alors qu’une PL 259 non recouverte avec grand soin d’autovulcanisable sera détruite en une saison ainsi que le coaxial.
Il semble donc incompréhensible d’utiliser ces infâmes PL 259 sur un bateau, mais il y a qu’une seule raison à cela !
La prise N est plus complexe et comporte beaucoup d’éléments à monter avec grand soin. Le temps de montage est bien plus long et le prix plus élevé qu’une PL 259.
Sans ce détail, les PL 259 préhistoriques auraient disparu depuis bien longtemps…

 

Influence de la longueur du câble d’antenne VHF (et sondeur)


Si, et seulement si,  l’antenne est bien accordée dans la bande de fréquence, toute l’énergie est rayonnée, le câble ne résonne pas du tout, le taux d’ondes stationnaire est minimum, proche de 1.
La longueur du câble n’a d’influence que sur les pertes, plus il est long, plus il est mauvais, plus il y a d’énergie perdue.
Il faut donc prendre du coaxial de qualité, le plus court possible, avec une bonne connectique pour limiter les pertes.
Les affirmations des vendeurs incompétents prétendant qu’il ne faut pas couper le câble d’un sondeur ou d’une VHF ne sont que bêtises.
Par économie et pour obtenir un diamètre minimum, les câbles fournis d’origine sont très médiocres. Attention si vous les remplacez de choisir la bonne impédance adaptée. En VHF et BLU , ce sera toujours du 50 ohms, mais pour un sondeur, en principe du 300 ohms, beaucoup moins courant.
Pour mémoire, en télévision et réception satellite, toutes les descentes sont traditionnellement en 75 ohms.

 

Les matériels DSC disponibles

Nous ne parlerons ici que des systèmes intégrés. 
Soyez très prudents avec les marques exotiques et les prix d'appels, la déception serait grande. Ces premiers modèles commencent seulement à exploiter quelques fonctions de base. Il n'y aura pas de mise à jour, le hardware va évoluer pour ajouter les applications suivantes.
Voici les premiers modèles (début 2001) chez quelques constructeurs sérieux, ayant déjà une grande expérience de l'électronique marine. De nombreux matériels sortent, considérez que ce ne sont que des exemples, pas du tout exhaustifs, de ce qui est disponible maintenant !

 

Identification automatique des navires : AIS

L’ AIS est un dispositif automatique permettant d’identifier un navire, ses caractéristiques et sa route, comme cela existe en aviation.
Le navire comporte un boîtier électronique qui envoie ses informations,  reçoit celles des autres stations proches, et peut servir de relais pour relier une station côtière.
AIS  : " Universal shiborne automatic identification system using time division multiple access in VHF maritime mobile band".

Ce matériel très important sur le plan de la sécurité fait l’objet d’une page détaillée : AIS Automatic identification system 

 

 

Conclusion

Vous avez remarqué que je ne parle pas de réalisation amateur possible autour de la VHF , et surtout pas de bricolage DSC. N'y comptez-pas, rien n'est possible, vous n'aurez pas d'identifiant pour du matériel non homologué, et la subtilité des fonctions du système ne permet pas d'improvisation.

L'avenir évident de la VHF est le passage en numérique (ce qui ne fait même pas partie de la norme DSC actuelle), comme le GSM , avec un grand nombre d'options automatiques. Les choses vont très lentement dans la marine, notre code maritime date de Colbert, alors le numérique...
Le GPS a été une déferlante et s'est imposé en très peu de temps, mais pour le DSC ce sera beaucoup plus long.

Pendant longtemps encore, les sémaphores continueront à appeler en phonie des bateaux de commerce passant au large pour identification, lesquels n'en ont rien à faire et ne répondent quasiment jamais, et encore moins maintenant que la veille 16 disparaît. Ce système médiéval est absurde et inefficace, il n'y a aucune volonté internationale d'obliger les gros navires à installer un transpondeur interrogeable comme sur les avions.

Suivez l'actualité, en 2005 les VHF ont profondément changées et bientôt elles seront en numérique comme le GSM .

Pensez à la très pertinente citation de Pagnol au sujet de l'océanographie.
César à Marius : "... et là où ça sera trop profond, laisse un peu mesurer les autres. "
Attendons que le fond remonte...

 

 

Liens

La liste des fréquences à jour est sur l'incontournable site de l'agence nationale des fréquences : www.anfr.fr

Réalisation d'une antenne VHF de secours  . . . . . . . Installation de haut parleurs de cockpit 

Solas fixe l'évolution des moyens de communication en mer et de sécurité. Il faut consulter les nombreux sites, mots clefs "safety life sea ", la réglementation est complexe et change vite :
International Convention for the Safety of Life at Sea (SOLAS) etsi.org

Détails du MMSI : navcen.uscg.gov/marcomms/gmdss/mmsi
Cherchez sans Google MMSI et AIS

Les liens sont encore très rares, mais cela augmente

Sailor a l'excellente idée de proposer les notices de ses matériels toujours de bonne de qualité, en ligne : lien mort
Furuno VHF Transceiver : furuno.com
Icom : icom-france.com
Simrad VHF Radio : simrad.com

Girouettes et anémomètres

Publié dans Dossiers mardi, 04 novembre 2014 00:00 0

publié sur www.voilelec.com par C. Couderc

 

Le principe des anémomètres

Un anémomètre est un dispositif destiné à indiquer la vitesse relative du vent, affichée traditionnellement en noeuds, avec option en force Beaufort. Tout a été essayé, il s'est avéré que le seul produit fiable était l'étoile à 3 branches à godets. La grande difficulté est la limitation des frottements, l'axe inox vertical est monté sur deux petits roulements étanches qui sont sensés résister à l'oxydation. Sur cet axe est toujours fixé un aimant tournant. Un signal sera fourni, dont la période correspond à un tour des godets. Ce système simple à deux inconvénients de fond, liés au principe :

  • Il ne démarre pas pour des vents faibles, à cause des frottements des roulements qui s'usent et s'oxydent bien qu'inoxydables !). Ce n'est pas un problème majeur.
  • Il n'est pas linéaire, car quand le vent augmente, l'écoulement de l'air perturbé par les godets devient turbulent, plus le vent est fort, plus l'écart est grand. Cet écart dépend de la technologie de l'étoile à godets.

Les étoiles à trois godets sont bien meilleures que les quatre godets, le godet sous le vent étant moins perturbé.
Les étoiles à bras longs et fins avec petits godets sont supérieures pour les mêmes raisons.

L'électronique (ou la graduation du cadrant) compense en partie la non-linéarité (Vitesse du vent) / (Vitesse de rotation) , mais pour les vents très forts, la vitesse n'augmente plus sensiblement…
Pour capter le signal de l'aimant, deux systèmes sont possibles.

 

Les anciens systèmes

Ils utilisaient un ILS (interrupteur à lames souples) qui mettait à la masse une résistance d'une dizaine de kilo ohms reliée au 5 volts. Ce système rustique avait un très gros inconvénient, un signal carré de 5 volts qui était véhiculé de la tête du mât aux instruments par du fil non blindé est un gros générateur de parasites, produisant un claquement sur la radio, tout comme le sondeur. Il suffisait de le couper pendant la réception.

 

Les systèmes récents

Ils utilisent un capteur a effet hall, qui supprime tous ces inconvénients en fournissant un petit signal sur une paire différentielle non bruyante. Le traitement par le microcontrôleur permet de compenser la non-linéarité jusqu'à force 7, au-delà il faut imaginer…
Les systèmes à occultation lumineuse, utilisant une croix de malte et un photo transistor n'ont jamais marché, le sel venant très vite à bout de l'optique.
Il existe un principe très différent, utilisé par les stations à terre mais incompatible avec le brouillard salin. Deux fils identiques sont alimentés en série et constituent les branches d'un pont de Wheatstone. Un fil est à l'air libre, l'autre abrité du vent, plus le vent est fort, plus le fil libre se refroidit, donc sa résistance. La mesure donne une force du vent approximative, mais le sel bloque ce dispositif.
Un autre gadget abandonné car trop imprécis utilisait une pale fixe montée sur jauge de contrainte, couchée par le vent.

 

Les systèmes abandonnés

  • Le tube de Pitot n'est pas utilisé comme anémomètre, il n'est pas assez sensible aux vents faibles et doit être orienté dans l’axe du flux. Il fait merveille sur les avions mais pas en marine.
  • L'haltère (deux bras) a des démarrages difficiles et des vibrations, elle est inexploitable. Les quatre godets ont trop de traînée et sont médiocres comparés aux trois branches.
  • L'hélice d'avion ne démarre pas dans les petits airs.

   Rotor de Savonius    non clickable

  • Les rotors à axes verticaux, voir aérogénérateurs  , saturent par vent fort et vibrent.
  • Les systèmes optiques, l'encodeur Gray est évoqué plus loin.

 

Les aériens statiques à fils chauds

Il existe un autre système très ancien qui présente la grande originalité de ne présenter aucune pièce mobile. Il se compose d'une cage à grillons comportant une série de fils verticaux montés autour d'un tambour central. Le vent refroidit différemment les fils suivant leur position par rapport à l'abri central. Une simple mesure de résistance sur les fils permet de connaître le vecteur vent.
Ce principe est très séduisant en théorie car il peut encaisser des vents très forts, mais présente le très grave défaut de ne pas supporter la pluie avec vent fort qui peut mouiller les fils et surtout les embruns qui laissent un dépôt de sel sur les fils qui fausse toute mesure.
C'est un bon système pour les stations à terre en régions sèches, bien que les stations météorologiques ne l'aient jamais homologué à cause de des problèmes cités. Il est utilisé dans les tunnels des souffleries à cause de sa très grande plage.
Comme le monstre du Loch Ness (ils ont le même âge) il est redécouvert périodiquement et proposé par divers fabricants. C'est l'équivalent marketing des lochs électromagnétiques ou doppler.

Les aériens statiques à ultrasons

En disposant dans un flux d'air un couple émetteur récepteur à  ultrasons, il est possible de calculer la vitesse d'écoulement d'après le temps de propagation. Il est facile de comprendre que si l'on place trois couples à 120 degrés (ou mieux quatre à 90 degrés), on en déduira le vecteur vent (vitesse et direction) dans le plan. Ce système sans pièces d'usure semble idéal, mais en pratique, les choses se compliquent. Il faut éloigner au maximum les têtes ultrasons et compenser la vitesse du son en fonction de la température et de la pression. Les têtes sont chauffées pour les dégivrer par temps glacial.
Il existe de très bons systèmes pour la météo professionnelle, mais l'arbre des têtes est trop encombrant pour l'envisager en plaisance et le prix totalement dissuasif.
Il ne faut pas se faire d'illusions sur les performances des petits modèles vendus à moins de quelques milliers d'€uros, ils sont trop rustiques avec les éléments ultrasons trop proches..
 

Évolution des paliers

La technologie va bientôt corriger le problème des roulements. La recherche a développé pour les micromoteurs rapides des paliers virtuels. Ils n'utilisent plus de bague de frottement ou roulement, l'axe flotte sans contact en suspension dans un champ magnétique toroïdal. Les nouveaux ventilateurs haut de gamme de PC (depuis fin 2000) bénéficient déjà de cette superbe technique. Il n'y a ni bruit, ni vibration, ni usure, ni frottement. La marine intégrant les nouveautés avec un grand retard, cela viendra dans quelques années. 

 

Réalisation pratique

Pour ceux qui veulent bricoler, la réalisation pratique d'une girouette anémomètre est décrite en annexes de la page de la centrale météorologique multi-paramètres 

 

Le principe des girouettes

Une girouette est un dispositif destiné à indiquer la direction relative du vent affiché par rapport à l'axe du bateau. Un cadran 360° est complété par une loupe de près et de vent arrière pour amplifier la zone +/- 60°. Une pale équilibrée s'oriente dans le lit du vent. Le même problème des frottements de roulements empêche le fonctionnement par vents très faible, par contre les vents forts ne gênent pas. Ici encore deux grands systèmes ont existé :

 

Les anciens systèmes

Ils utilisaient un potentiomètre. Ce composant était très cher car c'est un véritable exploit technologique. Il doit être étanche, avec une course de 350 degrés (le trou est vent debout), bien évidement sans butée. Le balai est réalisé par un double pinceau en fils d'or, pour ne pas cracher aux oscillations de changement de direction. La piste ne doit présenter aucun mauvais contact par oxydation. Bien peu de fabricants ont réussi à relever le challenge ! Les doubles pistes pour l'amplification au près et vent arrière ont été tentées mais ont été abandonnées car beaucoup trop complexes à réaliser. Un peu d'électronique résout ce problème.
Les nouveaux systèmes ont éliminé ce potentiomètre coûteux. L'axe porte maintenant un aimant et deux capteurs proportionnels à effet hall, montés à 90° sur la platine, résolvent parfaitement ce problème délicat pour moins d'un € de composants… La résolution du degré ne pose pas de problème.

 

Petite remarque, pourquoi trois capteurs à 120° et pas deux à 90° ?

La théorie montre que deux capteurs à 90° permettent d'obtenir le résultat attendu.
De la même manière, l'intersection de deux droites donne un point unique, mais les erreurs dues à l'imprécision des origines et des angles donnent une zone d'incertitude difficile à matérialiser, les erreurs n'étant pas bien connues par définition.
Le croisement de trois droites donnera un triangle d'incertitude, la position la plus probable étant le centre de gravité. La surface du triangle matérialise les imprécisions de la mesure.
Ceux qui ont manié le sextant et la règle Cras comprendront parfaitement...
C'est cette même raison qui fait passer à trois capteurs à 120 °, l'électronique rendra une meilleure linéarisation.

 

Les systèmes abandonnés

Comme pour l'anémomètre, l'optique a été tentée, par un disque transparent gravé et un encodage Gray. Le sel a tué ce système inadapté au milieu marin (voir en annexe le codage Gray), le capteur et cher et le montage étanche avec joint torique freine trop..
Pour l'anecdote il existe d'autres systèmes de girouettes, mais seulement utilisables à terre car ils sont détruits par le brouillard salin et sont moins précis.
La rose à Polaroïd tournant devant un Polaroïd fixe avec trois cellules à 120° n'a jamais marché.
Les 8 ILS disposés en étoile qui donnent les 8 inter cardinaux, c'est suffisant pour une petite station météo à terre. Certains ont même 16 points. La variante utilisant 8 cellules optiques est moins répandue.
Et n'oublions pas le doigt mouillé, que la plupart des navigateurs possèdent à 10 exemplaires (sans compter les pieds), sauf Mickey qui n'en a que 8.

 

Le système absolument parfait

Bien mieux que tous ces dispositifs, et beaucoup plus fiable, installez toujours en arrière de la tête du mât, une très bonne girouette mécanique, montrant les angles de près, une Windex par exemple. Une girouette mécanique fonctionne à la perfection pour un prix dérisoire. Cette girouette est très précise et réactive et permet d’estimer des écarts d’un degré impossibles à voir avec des cadrans. Les pennons sur les voiles qui permettent de visualiser les écoulements sont les compléments indispensables. Les fins barreurs n'ont besoin que de cela. Pour la nuit, il faut installer une petite ampoule protégée éclairant la girouette par-dessous évidement sans être visible de la barre.


La girouette mécanique a pour seul inconvénient qu’il faut lever la tête ce qui distrait de l’observation du plan d’eau.

 

Girouettes sur mât aile tournant

Ces mâts ailes rotatifs très performants posent un problème spécifique pour l’installation de la girouette.
Ce cas est traité dans « Mesure de l’angle d’un mât tournant »

L'astucieux Rotavecta

Autohelm a breveté un procédé révolutionnaire que tous les constructeurs rêvent de reprendre mais sans pouvoir contourner le brevet. Il est très surprenant que ce produit baptisé maintenant "Rotavecta " n'ait pas balayé la concurrence, mais il y a trois raisons majeures :

  • Le grand public n'a pas compris ce très intéressant principe. Raytheon communique très mal sur ce produit, il est caché et mal présenté et expliqué dans les documents, on dirait qu'ils en ont honte.
  • Autohelm s'obstine avec son bus Seatalk exotique et incompatible faisant fuir ceux qui sont équipés en NMEA 183, il reste à espérer qu'ils ne vont pas encore rater le virage du NMEA 2000…
  • Il ne marche pas dans les petits airs.

Ce pricipe est celui du godet déséquilibré. il n'y a plus de pale orientable ! C'est pourtant très simple, un des godets est un peu différent des autres et c'est tout…

Si les trois godets sont strictement identiques, comme sur un anémomètre normal, pour un vent constant, la vitesse de rotation de l'axe sera constante, et la rotation de l'aimant produira une sinusoïde parfaite sur un capteur à effet hall fixe..

Modifions maintenant un des trois godets, par exemple en l'agrandissant ou en lui adjoignant une ailette supplémentaire. Dans les mènes conditions la vitesse de rotation de l'axe ne serra plus constante.

Quand le "grand " godet montera au vent , il sera freiné, quand il passera le lit du vent il accélérera.

Cela produit une déformation de la sinusoïde reçue. Il suffit de disposer de deux capteurs fixes à effet hall décalés de 90° (les mêmes que pour le système de girouette à pale !) ou encore mieux, trois décalés de 120°, et la direction du vent est parfaitement connue, ainsi que la vitesse. L'électronique est très simple, un petit microcontrôleur dans l'aérien fait cela simplement. Vous remarquez alors que ce curieusement système est identique à celui du fluxgate.
La résolution de direction par les trois sinusoïdes déformées décalées de 120° est un des grands classiques des applications à base de microcontrôleur. Je développerai cette technique dans le cadre du logiciel du fluxgate. La seule différence est qu'avec le fluxgate, le signal pilote est constant et connu, c'est un peu plus délicat avec les godets, car la période étant variable, il faut reconstituer le signal horloge à chaque période, soit en analogique en verrouillant une PLL, soit par le logiciel. Le résultat obtenu sera une direction relative en degrés, la précision est très bonne.
Pour obtenir un godet déséquilibre, il suffit donc de lui adjoindre une petite surface ou changer son diamètre ou la longueur d'un bras. La girouette-anémomètre se réduit alors à un simple moulinet à trois godets.

Il n'y a plus à se préoccuper de l'orientation de l'aérien. Après l'avoir installé, il suffit de régler au clavier l'axe du bateau depuis les instruments. Cela se fait au près, en équilibrant sur les deux bords, ou au mouillage venté sur corps mort et plan d'eau calme.

Le seul défaut du système est que les godets ne tournent pas par vent faible, il n'y aura aucune indication dans les petits airs.

 

 

Le succès commercial n’a pas été au rendez vous et le produit a été retiré des catalogues après une dizaine d’années de présence discrète.

 

Réalisation pratique

Mon camarade Gérard Samblancat a eu la bonne idée de poursuivre mon travail et de mettre en ligne un article très soigné avec une réalisation clefs en mains, dans le numéro d’Elektor France n° 311 de mai 2004. Qu’il en soit remercié.

Girouette anémomètre sans fil


Les catalogues proposent des aériens de girouettes anémomètres sans fil.
Les aériens comportent un petit émetteur qui envoie des données codées au récepteur contenu dans le bloc afficheur. Pour fournir l’énergie, le tourniquet de l’anémomètre sera remplacé par une grosse hélice qui constitue un mini aérogénérateur. Cela évite le fil d’alimentation et de signal courant de la tête de mât à l’afficheur lui-même relié à la batterie.
Que faut-il en penser ?


L’argument favorable

 

  • C’est une très bonne idée que de supprimer ce câble à multiples problèmes qui se promène dans le mât ne demandant qu’à s’user ou s’arracher en s’emmêlant avec les drisses et se faire décapiter en pied de mât.  La connectique externe source de mauvais contacts est supprimée. 
  • La simplification d’installation est très appréciable.

 

Les arguments défavorables

 

  • Le système ne fonctionne que si le vent relatif est suffisamment fort pour alimenter l’électronique. Comme pour le Rotavecta, il ne faudra pas espérer lire d’indication en régate dans les très petits airs. Cela est l’inconvénient majeur en navigation très fine, pour exploiter les risées évanescentes.

Il y a eu des tentatives de couplage d’un minuscule panneau solaire, mais la moindre mouette fienteuse ou les dépôts de sel et de salissures annulent la charge ajoutée.

Pour des questions de taille et de prix, il n’y a aucune de capacité de stockage qui restituerait l’énergie des jours de brise les jours de petit temps…

  • Pour économiser l’énergie, les trames sont très espacées par vent faible. Cela conduit à un affichage mou, un changement de vent n’est pris en compte qu’avec retard.
  • Problèmes de réception : 
  • La réception locale peut être parasitée par les électroniques bruyantes, en particulier par les mauvais convertisseurs et les Wi-Fi du réseau de bord local et les GSM . Les fréquences ne sont pas identiques, mais le récepteur qui est un vrai entonnoir attrape tour ce qui est proche.
  • La réception ne passe pas au travers d’une tôle sur les bateaux métalliques.- En cas de bateaux proches, au passage d’une bouée en régate, il peut y avoir des interférences avec d’autres matériels identiques, le codage n’étant pas individualisé.
  • Il faut bien s’assurer que le zéro se règle d’en bas à la console pour compenser un alignement toujours approximatif en tête de mât. C’est généralement vrai, mais il faut toujours le confirmer.

L'intérêt du capteur vent

L'anémomètre est un équipement utile, il permet de donner une force de vent relatif objective, c'est une bonne alarme quand le vent monte pour obliger à réduire la voilure sans faire intervenir des éléments psychologiques (fatigue, peur, mal de mer, paresse à l'approche du but..) qui empêchent de prendre la bonne décision de réduire.
Une girouette n'est qu'un gadget, cela fait joli sur la console mais ne sert pas à grand chose sauf en haute compétition. Il vaut mieux regarder les voiles. C'est toutefois une petite aide la nuit, mais sans plus.
Il ne faut pas demander l'impossible à des dispositifs, en particulier à cause du fait que force et direction du vent changent considérablement entre le plan de la bôme et la tête du mât, l'indication n'est donc que ponctuelle, en zone marginale, alors que le vent le plus intéressant à connaître serait celui du centre de poussée vélique, en dessous de la première barre de flèche. Il faut se contenter de la mesure de tête de mât, cette zone centrale est inaccessible.

Installation

L'installation se fait évidement sur l'avant de la tête de mât, plus le bras de déport est long et relevé, moins il y aura de perturbations. Il est impossible de la monter sur l'arceau arrière, même avec une rallonge de deux mètres, les perturbations sont trop grandes.
C'est toutefois la seule possibilité avec un mât aile tournant en carbone dont on ne sait pas mesurer l'angle.

Avec les anciens systèmes à potentiomètre, il était impératif de bien régler l'axe de la girouette dans l'axe du bateau, c'est pratiquement impossible, on ne voit rien monté en tête de mât sur la chaise, et le bras est toujours décalé de plusieurs degrés. Les indications ne sont donc pas symétriques sur les deux bords, c'est gênant au près, avec 5° de décalage, vous ferrez un près serré à 30° sur un bord, 40° sur l'autre.... Avec les nouveaux systèmes à effet hall, il n'y a plus du tout à se préoccuper de l'axe, le zéro se règle au degré près à la console, au clavier, c'est un gros avantage.

Traditionnellement, une girouette mécanique simple sera montée sur l'arrière du mât pour prendre le relais en cas de panne et être bien vue des équipiers occupés aux réglages. Au prés serré, en conditions de course, l'observation de la girouette mécanique est très utile car elle réagit beaucoup plus vite que l'électronique.

Évolution

Alors que les lochs speedomètres, comme nous l'avons vu, n'ont que très peu évolué en vingt ans, les girouettes ont subi sinon des révolutions, du moins des évolutions.

  • Une exclusivité des effets hall qui se sont répandus dans toutes les applications industrielles, et l'abandon des capteurs à potentiomètres ou optiques.
  • Une technologie complètement inattendue, avec le godet déséquilibré, une vraie surprise, qui ne se répandra que si le brevet Autohelm s'ouvre !
  • L'introduction (encore confidentielle et pour les très haut de gammes seulement !) des paliers virtuels sans contact, en remplacement de toutes les bagues et roulements peu fiables.

Il ne semble pas qu'une autre innovation soit à attendre dans les dix ans à venir…
L'affichage du vent réel est simple en utilisant sur le bus NMEA cap et vitesse du GPS , mais ce gadget offre peu d' intérêt, sauf dans le cas du système expert pour le contrôle du pilote après déclenchement de l'alarme "homme à la mer ".

Girouette à ILS tournant

Un système très original a été tenté. L’idée est simple et astucieuse.

L’anémomètre est un classique équipage à aimant tournant.

Un ILS (interrupteur à lames souples) est fixé dans l’axe de la girouette et envoie un top à chaque passage de l’aimant au zéro degré. Rien d’original jusque là ! L’astuce est que l’équipage girouette embarque lui aussi un autre ILS mobile. Il enverra une impulsion au passage de l’aimant. Vent debout les deux impulsions sont simultanées, vent arrière, le retard de l’ILS mobile est d’une demi période.

L’affichage du pourcentage de retard donne l’angle avec une électronique simpliste. Cela ne marche évidement pas par vent nul, il faut que l’anémomètre tourne régulièrement pour obtenir une période de référence stable. 
La seule difficulté est de transmettre le contact tournant des deux fils de la girouette. Cela a été abandonné à cause du manque de fiabilité des contacts tournants.

 

 L' encodeur Gray

Ce système remarquable a été développé pour recopier des grandeurs à variation lentes sous forme de signaux numériques. Bien que peu utilisé maintenant dans les girouettes, il est d'un intérêt fondamental et a beaucoup d'applications dans l'industrie et la transmission de signaux.

L'encodeur Gray est détaillé dans cette page annexe de la centrale multi-paramètres 

Avec trois capteurs Hall et les deux aimants, toute l'électronique du capteur de la girouette + anémomètre revient à quelques euros, cette superbe solution optique ne peut pas rivaliser, elle est éliminée.

4 bits Gray

 

 Enregistreur graphique

Projet à venir ultérieurement, il sera décrit comme exemple dans les pages microcontrôleur.
L'indication de la direction et de la force du vent réel est une donnée disponible sur le bus NMEA, soit directement, soit calculée en fonction du cap compas et du vent relatif.
Ce vecteur (vitesse et direction), est très intéressant en particulier pour adapter la voilure, mais l'indication instantanée habituelle n'est pas suffisante. Il est préférable d'avoir un mode enregistreur, rafraîchi toutes les quelques secondes, qui indique la tendance. Cette valeur d'évolution des conditions est fondamentale pour les réglages et le choix de stratégie avec du vent instable.

La réalisation électronique ne présente aucune difficulté particulière, elle fait partie de la gestion d'un afficheur graphique, le seul gros problème est évidemment la mise en boite étanche et harmonisée avec la ligne des autres instruments d'un afficheur LCD. Cette réalisation demandera soin et astuce et sa difficulté ne doit pas être ignorée. Il y aura un gros travail à faire entre le système sous forme de maquette, afficheur et carte avec les fils en vrac jusqu'au produit fini intégré dans la console.

Cet afficheur graphique en mode enregistreur alternera toutes les 2 secondes direction et force du vent, un poussoir permettra de le configurer aussi en sondeur enregistreur, toujours par une simple lecture du bus NMEA, éventuellement aussi barographe en ajoutant un capteur de pression.
Les cadrans normaux afficheront toujours la vitesse relative, bien adaptée aux réglages fins de voile et de cap. L'enregistreur sera très apprécié, surtout sur un bord de spi avec le vent qui monte, pour anticiper, avec des données objectives, la réduction de voilure (ou inversement) avant de reprendre un bord de près.
Cet afficheur sera présenté prochainement dans le commerce chez les divers fabricants, la technologie existe, le marketing le demandera dés qu'il y aura pensé car la demande existe.
Le prix de revient en production est très voisin de celui des afficheurs classiques.

 

Les particularités de la mesure du vecteur vent

Les anémomètres à godets marchent de manière plus ou moins satisfaisante, mais seulement pour des vitesses de vent moyennes.

Il n’en est pas de même des dispositifs de girouettes qui sont parmi les plus médiocres du bord. L’usage montre de nombreux inconvénients.

  • Le premier n’a aucune solution, le vent en tête de mât est très différent de celui qui nous intéresse au centre de poussée vélique. La plus élaborée des girouettes ne peut pas faire mieux.
  • Le second inconvénient est lié au retard de l’affichage par rapport au changement de direction. Un bon barreur regardera sa Windex ses voiles ses penons et le plan d’eau pour barrer finement mais certainement pas ses cadrans de girouette.
  • Le troisième inconvénient est le glissement du zéro, très pénible surtout au près, les écarts d’un bord sur l’autre finissant par rendre les instruments inutilisables.

Il n’existe pas de système ergonomique et pratique permettant de recaler le zéro et les gains en navigation pour corriger ces inévitables glissements produisant les écarts d’affichage.

Une girouette est très utile pour faire beau dans un tableau d’instruments qui paraîtrait bien pauvre et vide sans ces deux jolis indicateurs.

Le navigateur se servira en priorité de la girouette mécanique, des penons et des brins de laine sur le génois pour naviguer finement, mais les instruments aident dans certaines circonstances et sont plus simples à interpréter pour les débutants.

 

Fonctionnement aberrant de la girouette

Les girouettes sont toujours montées trop près de la tête de mât. Ce n’est pas vraiment très gênant par petit temps car les écoulements sont assez linéaires, mais quand le vent forcit au-delà de 5, aux allures portantes, la tête de mât est soumise à de grosses perturbations en particulier quand le bateau tangue dans la houle (le roulis diminuant l’effet). En observant les instruments vous constaterez une fluctuation de l’indication qui peut pomper entre zéro et trente nœuds avec des sautes de direction erratiques.
Non le vent n’est pas devenu fou, l’électronique n’a aucun problème c’est simplement que les écoulements sur la tête de mât sont très turbulents. Avec le même matériel, sur un bateau mouillé à proximité, le vent affiché serait bien constant. Observez la girouette, vous verrez le moulinet s’arrêter, et repartir en arrière puis dans le bon sens avec la pale agitée dans tous les sens.
Pour éviter ce comportement catastrophique, il n’y a qu’une seule solution ! Ne pas monter l’embase de la girouette à plat sur la tête de mât, mais la surélever de quelques dizaines de centimètres par un petit poteau carbone ou alu bien rigide. Cela dégagera la tête des turbulences et rétablira un affichage stable.

Les liens

 Mesure de l’angle d’un mât tournant 

Pour ceux qui veulent bricoler, la réalisation pratique d'une girouette anémomètre est décrite en annexes de la page de la centrale météorologique multi-paramètres 

Kit anémomètre : alphalink.com.au/~derekw/ane/anemain
Pages pédagogiques anémomètre : multimania.com/webelec

Variante Rotavecta : alphalink.com.au

Electronique à bord

Publié dans Dossiers mardi, 04 novembre 2014 00:00 0

publié sur www.voilelec.com par C. Couderc

Introduction

Ce petit résumé est destiné à fixer les idées, la publicité des constructeurs n'étant pas toujours un modèle de clarté. Certaines annonces ronflantes recouvrent souvent une un produit sans réel intérêt mais astucieusement habillé par le marketing, ou la ressortie d'un vieux produit abandonné pour son inefficacité mais redécouvert pour appâter de nouveaux crédules. Les nouveautés sont beaucoup plus rares que ce que l'on croit, notre électronique de bord évolue très peu sauf rares exceptions.
Les matériels peuvent être classée en grandes familles :

 La métrologie qui permet de mesurer une grandeur physique dans l'environnement du bateau
Le vent (girouette anémomètre), la vitesse (loch speedomètre), la profondeur (sondeur), la pression (barographe)…

 La communication radio
VHF , blu, récepteurs, fax, Navtex, satellite.

  • Les aides à la navigation

Pilote, radar, GPS , cartographie, sextant.

  • Divers matériels electriques

Batterie, charge et énergie en général...

Quand je dis qu'un système n'évolue pas entre 1980 et 2010, il faut bien sûr comprendre par cette affirmation :
 Les prix de l'électronique sont en chute permanente.

  • Les microcontrôleurs de plus en plus puissants et de moins en moins chers offrent de plus en plus de fonctions.
  • Les affichages évoluent, autrefois analogiques à aiguilles, puis à leds, à cristaux liquides, à plasma… Ils deviennent plus lisibles au soleil, avec de meilleurs contrastes, couleurs, résolution.

Ce ne sont que des évolutions cosmétiques mais pas des changements majeurs. Quand je parle d'évolution, il s'agit d'une technologie en progrès évident, comme par exemple le GPS , qui était une application vraiment nouvelle.

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Validité de ces prédictions

Les chapitres suivants ne sont pas des prédictions, au sens de Michel De Notre Dame, dit Nostradamus, écrites dans un jargon ésotérique, mais simplement une projection à court terme de l'évolution récente, la partie électronique suit la loi de Moore.
Gordon Moore, un des fondateurs d'Intel, établit une loi qui porte depuis son nom (la loi de Moore) à partir de l'observation de deux faits simples :
- chaque nouveau circuit contient deux fois plus de transistors que la version précédente,
- une nouvelle génération de microprocesseurs est lancée en moyenne tous les deux ans.
Cette loi énoncée au début de l'industrie de la microélectronique de façon assez empirique s'est étonnamment vérifiée depuis la découverte du transistor (1948, en étendant la loi).
Il semble toutefois que cette loi soit remise en cause, les évolutions accélèrent maintenant plus rapidement. Dans un avenir proche le silicium disparaîtra des cœurs des grosses machines, remplacé par de la logique optique. Le gain de vitesse espéré par ce saut technologique est de un million.
Cela ne se répercutera pas toutefois sur mos petits appareils du bord, dans dix ans, nous aurons toujours besoin du même anémomètre donnant la vitesse du vent à 10% près, rien de plus, et les batteries seront toujours aussi lourdes et au plomb.

Cela ne se répercutera pas toutefois sur mos petits appareils du bord, dans dix ans, nous aurons toujours besoin du même anémomètre donnant la vitesse du vent à 10% près, rien de plus, et les batteries seront toujours aussi lourdes et au plomb. L'évolution ne se fera sentir que du coté pointu de la transmission de données, par exemple les GPS.

Gardons toutefois un esprit critique. J'ai l'occasion de relire la collection de "Science et Vie "depuis ses débuts. Je vous invite à chercher ses bijoux, et relire les prospectives d'il y a trente ans sur ce que sera l'an 2000. C'est hallucinant, tous les articles sont des délires fantaisistes et prévoient un futur surréaliste. Après cela, vous n'aurez plus le courage de prédire le temps qu'il fera demain.

GPS.

Gardons toutefois un esprit critique. J'ai l'occasion de relire la collection de "Science et Vie "depuis ses débuts. Je vous invite à chercher ces bijoux, et relire les prospectives d'il y a trente ans sur ce que sera l'an 2000. C'est hallucinant, tous les articles sont des délires fantaisistes et prévoient un futur surréaliste. Après cela, vous n'aurez plus le courage de prédire le temps qu'il fera demain.

Affichages

Une véritable révolution arrive. Les progrès sont considérables dans le domaine des afficheurs. Attendez-vous à voir un changement complet. Ces dernières décennies, l'évolution a pourtant été assez lente.

 

Les analogiques à aiguille.

Au début n'existaient que les galvanomètres à aiguille, qui étaient très lisibles, et sont les plus agréables à utiliser, mais ont deux inconvénients :
- Ils coûtent trop cher en production, le galvanomètre est d'une réalisation délicate, et pour les 360° de girouettes et de compas, il faut un moteur cher et complexe.
- Une seule aiguille à une distance de plus d'un mètre ne permet pas une résolution meilleure que 60 graduations (les minutes de la montre), cela n'a pas grande importance car nos appareils n'offrent guère mieux, mais le consommateur niais veut lire 99,99 mètres sur son sondeur, alors que la mesure est entre 95 et 105 mètres en réalité, mais il faut flatter le chaland. En aéronautique le problème est très bien maîtrisé, les altimètres ont deux aiguilles et des chiffres sur tambours permettant de lire sans erreur les dizaines de milliers de pieds avec une résolution de la dizaine de pieds, mais le plaisancier de base n'est pas préparé.

 

Les leds rouges

À la sortie des premiers afficheurs à leds (light emiting diode) rouges, comme sur les montres, une led par segment, une tentative a été faite d'adaptation à la plaisance, sans beaucoup de succès.

 

Les lcd

Les afficheurs à diodes ont été très vite remplacés par les lcd (liquid cristal display), qui permettaient des affichages de grandes tailles, mais avec un contraste médiocre. Ils ont remplacé très vite les aiguilles. Ces produits sont en amélioration constante. L'évolution très importante à venir est l'apparition d'afficheurs banalisés, avec des afficheurs couleur à fort contraste (il n'est pas nécessaire d'avoir des résolutions très élevées), avec quelques touches de fonctions paramétrables, pouvant émuler tous les instruments sur le bus NMEA. L'utilisateur pourra choisir toutes sortes de présentations d'affichages, classiques modernes ou farfelus, y compris des simulations d'aiguilles. Il n'y a pas de limites à l'imagination. C'est le retour de l'analogique (émulé !), solution parfaite quand elle est doublée d'un affichage numérique, les déplacements d'aiguilles étant bien mieux perceptibles que des défilements de chiffres.

 

Les plaquettes

En parallèle à ces afficheurs polyvalents il subsistera aussi les afficheurs à plaquettes, qui se trouvent déjà chez quelques fabricants. Ils sont presque parfaits, pour des affichages visibles de très loin, avec des 3 digits en pied de mât. Ils sont constitués de plaquettes commandées électromagnétiquement, une face noir mat, l'autre jaune ou orange fluorescent. La visibilité est maximale de jour et de nuit. Ces gros afficheurs sont encore chers mais promis à une diffusion croissante sous forme d'afficheurs multifonctions.

   Silva, répétiteur non clickable

 

Autres systèmes

Il existe des afficheurs à gaz, très bien visibles, mais assez peu adaptés au milieu marin à cause des hautes tensions mises en jeu et de la pollution du spectre électromagnétique peu maîtrisable. Ils ne semblent pas devoir se répandre.
L'automobile va produire des affichages tête haute, déjà très présents en aviation, mais ils ne sont pas adaptables en voile. Sur le pare-brise d'un bateau à moteur, cela serait possible, mais n'a aucun intérêt sur nos mobiles à déplacements lents (sauf en course offshore).
Les panneaux à matrices de diodes n'offent pas un bon compromis jour/nuit et ne sont pas visibles en plein soleil.

Situation en 1980 : Afficheurs lcd peu contrastés et analogiques
Situation en 1990 : Lente évolution, début confidentiel des panneaux basculants
Situation en 2000 : Progrès lents et constants
Situation en 2010 : Amélioration très importante de la visibilité et retour des analogiques mais émulés en lcd
 
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Girouette anémomètre

Ce matériel n'a pas évolué et n'évoluera plus significativement. Les capteurs se sont améliorés grâce aux capteurs intégrés à effet hall. Le godet déséquilibré aurait dû se développer, mais il est protégé par brevet et sa diffusion est encore très limitée.

Situation en 1980 : Stable, potentiomètres et interrupteurs à lames souples 
Situation en 1990 : Stable, avec généralisation des capteurs effet Hall
Situation en 2000 : Stable, début confidentiel du godet déséquilibré
Situation en 2010 : Stable, effet Hall.

Loch et speedomètre

Ce matériel n'a pas évolué et n'évoluera plus. La roue à aube domine largement, les systèmes électromagnétiques et doppler sont totalement abandonnés.
Il est appelé à disparaître bientôt avec l'augmentation de précision des systèmes de localisation par satellites qui supprimera les capteurs immergés.

Situation en 1980 : Stable, abandon poisson et compteur loch mécanique 
Situation en 1990 : Stable, hélice ou roue à aube, électromagnéique confidentiel 
Situation en 2000 : Stable, roue à aube
Situation en 2010 : Stable (quand le capteur immergé disparait, calcul par position GPS , mais perte du déplacement relatif)
 

Sondeur

Ce matériel n'a pas beaucoup évolué, la sonde à ultrasons est indétrônable. Il reste l'espoir de voir se généraliser les systèmes à vision vers l'avant, mais la complexité et la taille de la sonde limite les évolutions. Autre amélioration, l'adjonction d'un mode enregistreur graphique aux instruments classiques de tableau, en plus des seuls gros digits. Aucun gain n'est possible sur la précision, liée à la célérité variable du son, mais ce n'est pas important.

Situation en 1980 : Néon tournant, suprématie du bon gros "Seafarer " (antique mais très précis) 
Situation en 1990 : Afficheur à aiguille, aux indications parfois ératiques
Situation en 2000 : Afficheur numérique, idem 
Situation en 2010 : Développement de la vision vers l'avant et latéralement en haut de gamme et intégration de l'image 3D sur l'enregistreur.
 

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VHF

La VHF est le moyen de communiquer à courte distance entre bateaux, avec les capitaineries. La VHF a été longtemps utilisée pour des liaisons téléphoniques en côtière, mais cette fonction a disparu en quelques saisons à cause de l'explosion des GSM , beaucoup moins chers. La diffusion météo et la veille disparaissent aussi en passant au tout numérique. Ce matériel évolue totalement, voir la page VHF et DSC 
La phonie entre bateaux proches (moins de 10 milles) restera une constante.

Situation en 1980 : Peu de canaux au pas de 50 kHz, matériel cher et rare 
Situation en 1990 : Canaux pas de 25 kHz, répandu, téléphonie et météo
Situation en 2000 : Abandon de la téléphonie analogique, de la météo, de la veille 16. Evolution vers le DSC
Situation en 2010 : Téléphonie et services numériques intégrés (météo, détresse, relayage...).
 

BLU

La blu était le seul moyen de communiquer à longue distance, après la disparition de la télégraphie, mais réservé aux gros bateaux. Les stations mondiales, comme la regrettée Saint Lys Radio, fermeront les unes après les autres. Ce moyen est en phase de disparition rapide, balayé par le satellite, efficace mais déshumanisé. Il est très frustrant et surréaliste, quand la situation est critique, dans une mer hostile, de composer un numéro de téléphone et de tomber sur un répondeur…

Situation en 1980 : Suprématie après l'abandon de la télégraphie, surtout sur les gros bateaux 
Situation en 1990 : Stable, évolution des lampes vers les transistors 
Situation en 2000 : En déclin rapide, remplacé par le satellite
Situation en 2010 : Disparu, ne resteront que les liaisons pour les radioamateurs autorisés.
 

Récepteur et goniométrie

Ce matériel s'est miniaturisé mais ne sert plus qu'à écouter la musique, la radiolocalisation n'existe plus (sauf en VHF pour la détresse). La BLU est morte, tuée par le satellite.

Situation en 1980 : La goniométrie est bien au point et très utilisée 
Situation en 1990 : La puissance des radiophares diminue, la gonio disparaît
Situation en 2000 : Plus de gonio, plus de blu, juste la météo en local
Situation en 2010 : Le poste sert à écouter de la bonne musique en numérique. L'AIS devient très répandu.
 

Satellite

La communication satellite, au début Telex, puis fax, puis phonie, bientôt vidéophonie et Internet va envahir nos petits bateaux, grâce à la baisse permanente (taille et prix) des antennes à poursuite automatique et des matériels.

Situation en 1980 : Rien à bord 
Situation en 1990 : En progression sur les gros navires
Situation en 2000 : Se répand doucement en plaisance
Situation en 2010 : Très bien implanté, Internet à gros débit, fax, phonie, météo à bord, mais reste cher.
 

Navtex

Evolutions très lente, diffusion lente malgré l'intégration à un système mondial généralisé, mais le contenu reste très pauvre.

Situation en 1980 : Stable, peu diffusé, contenu médiocre 
Situation en 1990 : Stable
Situation en 2000 : Commence à se répandre. En 2001, adjonction du bi-fréquence, ajoutant la langue locale..
Situation en 2010 : En progression suite à la disparition des diffusions en VHF , concurrencé par le satellite, incorporé dans le GMDSS.
 

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Pilote automatique

Ce matériel évolue très doucement mais régulièrement, il est déjà très bon, il va devenir parfait avec les systèmes experts.

Situation en 1980 : Stable, capteur optique polaroïd, rustique à performances limitées 
Situation en 1990 : Stable, capteur fluxgate, en progrés grâce à l'électronique
Situation en 2000 : Stable, ajout de l'accéléromètre, encore meilleur
Situation en 2010 : Stable, système expert, très performant.
 

Radar

Ce matériel est en évolution douce et se démocratise, il envahira tous les bateaux. La veille automatique est un progrès certain mais elle ne doit pas faire oublier la prudence du marin. La diminution des coûts de production de l'antenne amènera une dégradation des performances, mais le traitement numérique rattrapera ces pertes, le but étant surtout de sortir les objets proches, à quelques milles.

Situation en 1980 : Cher, rare sur les petits bateaux 
Situation en 1990 : Apparition timide avec des écrans lcd monochromes 
Situation en 2000 : La veille automatique séduit le solitaire, progrès lents mais constants, couleur 
Situation en 2010 : Couplé à la cartographie, un vrai bonheur...
 
Cartographie numérique

Ce matériel est en progression contante comme le GPS , les deux sont liés. La cartographie s'affine, mais elle n'a pas la fiabilité des cartes papier. Elle s'impose car une énorme masse de données est archivée dans des supports minuscules. Le vectoriel donne de posibilités considérables.

Situation en 1980 : Inexistante 
Situation en 1990 : Cartes bit map sur cd roms, très chères, sur ordinateurs portables
Situation en 2000 : Cartouches dans les lecteurs de cartes abordables en affichage cga, position GPS à 100 mètres près. Début de la cartographie téléchargeable depuis un CDRom
Situation en 2010 : Cartographie et affichage haute résolution, en évolution constante, mises à jour de grande précision et intégration des avurnavs en temps réels pour la zone grâce à la liaison radio internet.
 

Sextant

Il n'a rien d'électronique mais son importance est vitale. Ce matériel superbe disparait, c'est très dommage, il donnait au navigateur une très grande satisfaction, quand après des visées délicates et des calculs subtils, un triangle de position à un mille près était obtenu au croisement de trois droites. La navigation astronomique était un régal intellectuel. Le GPS a tué ce moment de bonheur. les ersatzs plastiques ne donnaient pas grand chose de bon.

Situation en 1980 : La perfection mécanique et optique est atteinte, l'objet est parfait, l'exploitation reste élitiste et complexe 
Situation en 1990 : C'est la fin, serais-je le dernier à viser ?
Situation en 2000 : Plus personne ne sait faire une droite de hauteur, c'est quoi les HO249 ?
Situation en 2010 : Ah oui, j'en ai vu dans un musée, Christophe Colomb en avait un pour gagner sa première Transat !
 

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Charge et batteries

Rien mais vraiment rien de neuf. Les batteries ne sont pas très différentes des modèles qui existaient lors de la première guerre mondiale, elles sont toutefois un peu meilleures et plus légères. Les chargeurs ont maigri grâce aux techniques de découpage. Les alternateurs ne bougent plus. L'abandon du 12 V n'interviendra pas avant longtemps, voir évolution de la tension de bord en page énergie .
Les aérogénérateurs s'améliorent très doucement, le solaire évolue peu. Rien en vue, sauf les piles à combustibles qui devraient se répandre si le prix baisse considérablement et le nucléaire (mais non, je plaisantais !). Le chapitre suivant va dire exactement le contraire...

Situation en 1980 : Stable depuis un siècle, le plomb est vraiment désespérant, très faible énergie massique... 
Situation en 1990 : Stable
Situation en 2000 : Très lents progrès, rien d'autre que le plomb, batteries en spirale, le reste est trop cher 
Situation en 2010 : Rien de neuf, la bi-énergie, les piles à combustible, on en parle c'est l'incertitude totale pour les decennies à venir...
 

L'énergie du bord

Je ne parle ici que de l'énergie principale, le moteur est le dispositif de charge. Cela a très peu changé ces trente dernières années. Les moteurs actuels sont simplement un peu plus légers mais plus fragiles et sensibles aux mauvais carburants. Ce qui a changé est que les fabricants de moteurs marins (sauf Yamnar) ne fabriquent plus rien mais se contentent de mariniser sommairement des moteurs automobiles, en rajoutant simplement un échangeur et une pompe à eau de mer puis surtout une couche de peinture pour justifier le surcoût énorme. Cela revient moins cher en production d'acheter une base déjà sortie à des centaines de milliers d'exemplaires et étudiée par d'autres. Le réducteur est la seule pièce spécifiquement marine, mais c'est le même qui est utilisé depuis quelques dizaines d'années, les frais de recherche sont bien amortis. Ils sont toujours aussi mal conçus, bruyants et mal lubrifiés sous voile si l'arbre n'est pas bloqué, sans silentbloc efficace ni roulement d'absorption de poussée. Il faut accepter de perdre parfois en vitesse en bloquant l'arbre ce qui perturbe les écoulements, l'hélice bloquée agit comme un frein puissant…
Cette invasion des moteurs d'automobiles a toutefois un avantage, à moyen terme les progrès certains dus à l'énorme recherche et la poussée de l'écologie auront des retombées positives pour nous, mais avec le retard habituel de dix ans toutefois.

Le "common rail ", distribution du gazole à très haute pression avec injecteurs pompes, est un énorme progrès en terme de performances, poids, consommation et pollution. Il est sur les nouveaux moteurs, économes et fragiles.

La tension du bord va changer, cela est évoqué en page : énergie du bord 

Montage de vanne sécurisé

Publié dans Moteurs, carburants, propulsion lundi, 03 novembre 2014 00:00 0

publié sur www.voilelec.com par C. Couderc

Montage de vanne sécurisé

Il est très étonnant que toutes les vannes du bateau soient toujours montées vissées sur la prise de coque ! Je n'ai jamais vu ce problème évoqué, mais c'est une stupidité. Monter une vanne directement sur le passe-coque induit deux effets très pervers :

  • Les métaux de la vanne et du passe-coque sont différents, il y aura corrosion par électrolyse s'il y a contact électrique.
  • La vanne constitue un bras de levier exerçant un couple de rupture sur la base du passe-coque.

Un objet se déplaçant à la gîte peut cisailler le passe-coque et toute manœuvre du levier produit de très importantes contraintes sur la base. La rupture se produira toujours sous l'écrou, endroit de contraintes initiales maximales. Il ne faut jamais bloquer trop fort un écrou de passe-coque, prise d'eau ou capteur sous peine de rupture spontanée à moyen terme. Cet accident est très fréquent. Abusez de patte à joint et de contre plaques collées à la résine pour monter les passe-coques. La rupture est parfois perfide, une faille peut passer inaperçue, la rupture et le décollement seront inattendus.

 

 

  L'idée est ici !     

Monter les vannes sur cloison,
par l'intermédiaire d'un tuyau caoutchouc armé
de quelques dizaines de centimètres.

 

Ces tuyaux sont extrêmement résistants, s'ils ont été bien ajustés et maintenus par colliers inox, ils seront beaucoup plus sûrs que le montage direct sur vanne. Il n'y aura plus aucun couple électrique, plus de cisaillement par contraintes…

Si la vanne vient à se coincer, aucun problème de démontage, il suffit de débrancher le tuyau et de mettre une pinoche pendant l'intervention, sans aucun risque de faire tourner le passe-coque au démontage. La vanne sera fixée par deux solides pattes.

Que l'on ne vienne pas dire que la vanne sert à fermer en cas de fuite et doit être au plus près de la coque ! Fermer quoi ? S'il y a fuite dans le circuit, ce ne serra jamais dans le raccord initial. S'il y a rupture de passe-coque, très peu probable avec ce montage, il sera aussi facile de mettre une pinoche. Réfléchissez à ce problème et déportez vos vannes lors des réparations, vous augmenterez votre sécurité…

Panne de calostat

Publié dans Moteurs, carburants, propulsion lundi, 03 novembre 2014 00:00 0

publié sur www.voilelec.com par C. Couderc

Panne de calostat

C'est une panne très classique qu'il faut diagnostiquer rapidement. Le thermostat de régulation (à cire), ou calostat, est un clapet qui commence à s'ouvrir à 60°C et s'ouvre totalement à 74°C (sur un Volvo).

  Calorstat

Il sert à bloquer le refroidissement, en le by-passant, pour permettre au moteur de chauffer plus vite. Le problème est qu'il tombe en panne ! S'il reste ouvert, le moteur ne monte pas en température et se détériore lorsque la puissance est demandée. Il n'y a rien de visible à part la couleur de la fumée qui peut passer inaperçue.
Le blocage fermé est une panne grave plus fréquente. Il faut espérer que l'alarme température fonctionnera sous peine de griller rapidement le moteur. Il est très utile de vérifier l'alarme thermique, c'est très simple, le capteur se dévisse simplement, il suffit de tester sa fonction interrupteur en utilisant une batterie et une ampoule, en faisant chauffer le capteur dans une casserole d'eau. Le buzzer est testé en mettant le boulon recevant la cosse à la masse.

Le thermostat se démonte lui aussi très rapidement, un test visuel dans une casserole d'eau avec un thermomètre montrera son bon fonctionnement. Voici celui d'un Volvo 2002 déposé.

  Volvo 2002

Ce matériel est vendu moins cher comme accessoire automobile, mais attention aux caractéristiques, la plage de température est plus élevée en automobile que sur un moteur marinisé.

Pour les plus soigneux, il est conseillé d'ajouter un capteur thermique donnant la température de l'eau injectée dans l'échappement sur un cadran analogique. Le prix du capteur et de son galvanomètre est très faible chez un accessoiriste automobile. La pose du capteur demande une petite modification du carter supérieur. Ce n'est pas très complexe car le démontage est facile pour l'amener à usiner. Les capteurs sont robustes et résistent à l'eau de mer.

 

publié sur www.voilelec.com par C. Couderc

Retours d'eau par l'échappement

Un moteur peut être très gravement endommagé par une cause stupide, le retour d'eau par l'échappement à l'arrêt. Cela est lié à une mauvaise conception du circuit d'échappement. Il faut se procurer les irremplaçables catalogues Vétus concernant les équipements moteur. Ils contiennent une mine d'informations et tout le matériel pour réaliser une bonne installation. La qualité de leur production a imposé leurs produits sur tous les bateaux. Regarder avec soin la constitution de la ligne d'échappement.

Il faut bien prendre en compte les considérations sur la mise à l'air anti-siphon. Le problème à considérer est celui du refoulement de l'eau lors de l'arrêt du moteur. La colonne d'eau contenue dans le col de cygne se vide dans le pot à barbotage, n'étant plus éjectée par les gaz d'échappement. Il faut alors connaître le la hauteur d'eau dans le pot après stabilisation.

Si le pot à barbotage est trop petit et surtout monté trop haut (voir les critères Vétus); le niveau peut atteindre le coude d'échappement. C'est une catastrophe, l'eau pénètre dans les cylindres, au prochain démarrage le moteur va cogner, perdre en puissance et caler. Sur les moteurs récents les injecteurs sont faciles à démonter (vissés comme une bougie), sur les vieux moteurs ce peut être très difficile sans extracteur, par exemple avec le stupide ancien système Volvo à patte très mal conçue. Si vous avez réussi à sortir l'injecteur et constaté un dépôt blanc à la base, c'est grave. Le sel a cuit sur la base de l'injecteur. Les segments sont bloqués, il faut déposer le moteur, la réparation est très lourde. Si le moteur est ancien, le remplacement par un neuf est à considérer. La réponse n'est pas simple et dépend de la configuration.
Il peut être intéressant de fermer la vanne d'eau, d'accélérer un grand coup quelques secondes et de couper immédiatement. C'est risqué, le tuyau se trouvant en dépression violente le rotor de pompe tournant à vide (C'est mieux avec une vanne 3 voies de rinçage, en mettant le circuit à l'air). Cela demande réflexion. Il faut éviter cette pratique dangereuse et utiliser une ruse.
Les pots Vétus comportent à la base une petite sortie avec bouchon à vis pour vider l'eau à l'hivernage. Toute l'astuce consiste à brancher sur ce point bas un tuyau relié à une petite pompe électrique en ligne dont la sortie est renvoyée via un passe-coque vissé soit dans le col de cygne (coté sortie évidemment) ou sur le morceau de tuyau le reliant à la sortie de coque. Cette solution est parfaite Un interrupteur au tableau est actionné après avoir attendu une minute après l'arrêt moteur. Il est simple de savoir quand le pot est vidé ! Au début la pompe force, le bruit est sourd, au bout d'une vingtaine de secondes elle tourne à vide et s'emballe, cela s'entend très bien, il faut couper à ce moment. Un électronicien fou montera évidemment une électronique automatique (avec des timers). Le principe est très simple mais je ne le conseille pas car la fiabilité est moins bonne à cause des retours de self du moteur qui font claquer les électroniques non durcies. L'interrupteur est bien plus sûr !
Pensez aussi à utiliser ce bouchon pour connaître votre niveau à l'équilibre avant le bricolage, en reliant un bout de tuyau transparent, extrémité libre pour voir le niveau d'équilibre.

Attention à un détail important : Le trou du pot Vétus est très petit, de l'ordre de 3 mm de diamètre et ne peut pas être facilement agrandi sans affaiblir le pot. Les pompes électriques sont prévues pour des diamètres beaucoup plus gros et se mettent en sécurité détectant une arrivée bouchée. Il faut choisir une petite pompe ou l'alimenter avec une résistance série pour baisser sa puissance d'aspiration.

 

 

 

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