Le projet microtransat

Est-il possible de faire traverser l'atlantique à un petit voilier entièrement autonome? Le challenge MICROTRANSAT a pour but de mettre en compétition des voiliers avec cet objectif en ligne de mire. Le bateau doit être petit (moins de 4m), entièrement autonome (pas d'autre source d'énergie que le vent et le soleil) et peu cher (il doit être développé dans un contexte académique, comme support pour la recherche et/ou l'éducation)

challenge

 

Avant le "grand challenge" à travers l'océan (en 2008 ?), un petit challenge a été organisé près de Toulouse (France) en juin 2006. Un challenge plus ambitieux aura lieu à Aberystwyth (UK) en septembre 2007.

Prototype

MICROTRANSAT est notre premier prototype. C'est un voilier de 2,4m avec deux voiles classiques montées sur balestron. Il n'y a que deux actionneurs : un pour les safrans et un pour le mat tournant. Il est équipé d'un GPS, d'une centrale d'attitude trois axes (la mesure de cap est utilisée pour le contrôle de cap et la mesure de roulis pour l'estimation de direction de vent) une girouette / anémomètre. La communication entre le voilier et le sol se fait via un radio modem à 868MHz. La portée est d'environ 10km. La consommation moyenne est de 700mA sous 12V (en incluant une communication constante half duplex à 4800Bds). L'énergie provient de batteries classiques au plomb, l'autonomie est d'environ 15h.

Tous les systèmes sont organisés autour d'un bus unique CAN2.0b et une alimentation en tension de 12V. Cela permet l'intégration facile des éléments fabriqués par les différents partenaires.

Durant les essais en mer le bateau a montré de très bonnes qualités. Ses performances sont correctes (il atteint rapidement sa vitesse de 3 nœuds avec un vent de 15 nœuds) et son comportement est sain (il vire de bord facilement).

 

IBoat, en construction, est le second prototype. Le concept est le même avec de petites améliorations : gréement plus robuste, actionneurs plus puissants. Mais l'amélioration principale concerne l'autonomie : le pont supérieur sera couvert de cellules solaires lui conférant une autonomie totale. La puissance moyenne calculée est d'environ 35W (calcul effectué pour l'été à la latitude de Toulouse). La charge des batteries est optimisée grâce à un système MPPT (Maximum Power Point Tracking) spécialement conçu pour notre projet. La forme du pont supérieur a été optimisée pour maximiser l'ensoleillement des cellules.

Contrôles

La commande est basée sur une approche de bas niveau : le navigateur calcule le cap à suivre pour atteindre le prochain waypoint et le fourni au barreur. Le barreur adapte la consigne de cap à la direction effective du

vent (il évite la zone du vent debout : de (-45° à +45°) et décide de virer de bord si le cap à atteindre dépasse de 20° la direction du vent apparent. Le régleur adapte constamment l'orientation de la voile pour optimiser la vitesse du bateau. Un modèle de simulation a été développé de manière à tester les lois de commande avant les tests sur l'eau.

Il n'y a pas de tacticien ou de niveau de stratégie encore implémenté. Un algorithme génétique d'optimisation de trajectoire est en cours de développement pour la trajectoire au long cours prenant en compte les prévisions météorologiques.

 

Le côté académique du projet

 

MICROTRANSAT est principalement un projet académique. Le but est de fournir aux étudiants une opportunité de travailler sur projet ambitieux et complexe. Au moins cinq partenaires universitaires ont été impliqués à ce jour.

  • L'ENSICA est maître d'œuvre du projet. En charge des systèmes embarqués, du contrôle et de la stratégie. Entre 2003 et 2006, 20 étudiants ont été impliqués dans le projet.
  • L'IUT de Nantes (Département Génie des Matériaux) est responsable du bateau lui même et de son gréement. Depuis 2003, 20 étudiants ont été impliqués dans le projet.
  • L'IUT de Nantes (Département Génie Electrique et Informatique Industrielle) a développé la partie puissance et sa carte de commande du premier prototype.
  • Le BTS de Montauban (Génie Electrique) a conçu et fabriqué le MPPT qui sera embarqué dans le second prototype.
  • à L'INSA de Toulouse 15 étudiants utilisent le projet MICROTRANSAT comme support d'étude pour leur spécialisation en ingénierie des systèmes.

... et un centre de loisirs près de Saint Nazaire décorera le prochain bateau !

 

 

Salon

Le microtransat a été exposé au salon nautique, porte de Versailles les 3 et 4 décembre 2006.