Hippotese, Le cheval de Travail

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jeudi 14 avril 2022

Nouveau Datafficheur-Enregistreur à double capteurs : 1er retour de mesures (SIA Paris 2022)

La présentation de matériel moderne au Salon International de l'Agriculture 2022 (voir billet précédent) (durée : 37mn, ou l'extrait seulement sur le Datafficheur durée : 8 mn, visible ci-dessous) a été l'occasion de tester le dernier (et unique pour l'instant) modèle de Datafficheur-Enregistreur à double capteurs tout frais sorti de notre atelier.

L'intérêt du double capteur est une évidence, "en simple" pour mesurer (et valider) l'influence du palonnier dans l'équilibre de la traction et la bonne répartition de l'effort sur les 2 épaules et "en double" pour suivre la répartition de l'effort global de traction entre les 2 membres de la paire.

Pour la démonstration, nous avions équipé avec le Datafficheur, la paire de traits mulassiers (traits poitevins) des Calèches de Versailles, menée par Baptiste, qui assurent, avec Antoine, pendant tout le Salon de l'Agriculture, le hersage des carrières.

La herse utilisée, d'environ 2,50 m de large est attelée à un avant-train Docker de Bernard Michon. Elle est réglable en appui et peut se montrer assez "tirante".

Cette version du Datafficheur-Enregistreur à double capteurs, permet, comme son nom l'indique d'enregistrer les mesures d'effort réalisées (sur une carte SD) et donc d'étudier à posteriori les efforts sous forme de courbes. Les mesures d'effort se font à 5 Hz (soit 10 mesures par capteurs et enregistrement toutes les 2 secondes).

Les écrans, sur le boîtier "Master" porté par le cheval, permettent de vérifier au montage, le branchement des capteurs, la présence de la carte SD et le lancement correct de l'enregistrement.

Voici un exemple des données brutes récupérées par le Datafficheur et enregistrées sur la carte SD. On voit, pour chaque ligne (toutes les 2 secondes) le numéro d'enregistrement depuis l'allumage du système, la date, l'heure, les 10 valeurs du capteur A et les 10 valeurs du capteur B.

Les données brutes sont ensuite récupérées sur un ordinateur et ouvertes avec un tableur.
Dans le cas présent, les valeurs d'effort sont multipliées par 2 par le Datafficheur pour simuler l'effort réel de chaque cheval, car il n'y a qu'un seul capteur sur chaque épaule gauche.
Voici le premier traitement qui permet de séparer les données de chaque capteur, de calculer les moyennes et les efforts totaux toutes les 2 secondes.

Il suffit, ensuite, de faire tracer les graphiques au tableur pour obtenir de jolies courbes...

Chaque courbe, compte tenu de la quantité de données, ne couvre qu'une minute de travail (les efforts sont continus ici, on peut choisir sa plage un peu au hasard).
Ces courbes permettent d'extraire de nombreuses informations que ne permet pas toujours de percevoir la lecture des moyennes sur le boîtier portable (relié en radio avec le Master).

Je vous laisse les étudier quelques jours et éventuellement les commenter, avant de vous donner, dans un prochain billet, mon analyse personnelle...


Pour rappel, l'extrait de la présentation du Matériel Moderne concernant exclusivement le Datafficheur, ci-dessous :

samedi 14 novembre 2020

3 Vidéos complémentaires de la Journée d'essais POP4 au GAEC "La Cavale", à Montoison (Drôme), le 22 juillet 2020

Pour les vrais passionnés, voici 3 vidéos complémentaires de la Journée d'essais POP4 au GAEC La Cavale, à Montoison (Drôme), le 22 juillet 2020.

Pour participer virtuellement à cette journée en quelque sorte, c'est à la mode en cette période de confinement...

Pour plonger dans la recherche Hippotese, "en train de se faire"...

Et puis comme le soulignent certains commentaires, pour simuler notre AG annulée...

''1ère partie de la journée avec la barre à double correction de trajectoire (c'est la barre originelle, très efficace, mais complexe à fabriquer)."

Dans cette vidéo, les meneurs sont dans l'ordre, Vincent (membre du GAEC La Cavale, utilisateur habituel de l'outil) puis Hugo (maraîcher en Suisse) qui teste pour la première fois le porte-outils.

"2ème partie de la journée, avec la nouvelle barre directrice à simple correction de trajectoire, plus simple à fabriquer.

Dans cette vidéo, les meneurs sont dans l'ordre, Thomas (co-concepteur du POP4 et en particulier de la barre simple trajectoire), puis Nico et Vincent (membre du GAEC La Cavale, utilisateurs habituels de l'outil).

3ème partie de la journée, des améliorations du réglages des guides et des essais en vitesse lente...

Dans cette vidéo, les meneurs sont dans l'ordre, Vincent (membre du GAEC La Cavale, utilisateur habituel de l'outil), Thomas (co-concepteur du POP4 et en particulier de la barre simple trajectoire), puis Mickaël (maraîcher dans l'Allier) qui teste pour la première fois le porte-outils.

Voilà, c'était sans doute un peu long comme vidéos, mais j'espère que celà a répondu aux demandes des plus passionnés d'entre vous et de ceux qui n'étaient pas présents ce jour là...
Si vous voulez d'autres détails sur les essais, je peux faire d'autres billets explicatifs...

Vous pouvez aussi consulter le billet précédent ici : http://hippotese.free.fr/blog/index.php/post/2020/11/08/Journee-d-essais-demo-critiques-du-porte-outils-de-maraichage-POP4-GAEC-La-Cavale-a-Montoison-Drome-22-juillet-2020
DF

mercredi 20 février 2019

Compte-rendu d'essais dynamométriques de traction avec la FAUCHEUSE I&J

Suite au billet précédent ici, voici le compte-rendu des essais dynamométriques de traction qui ont été réalisés avec la faucheuse I&J, en configuration d'origine (barre de coupe 2,40 m), par Jean-Louis Cannelle et Hervé Jourdain.

Lieu : Villers-sous-Chalamont (25), parcelle : la vie de Boujailles
Date : 05 juillet 2016.
Objectifs : Faucher un champ de 200 x 49 m (surface = 9800 m2, soit environ un hectare), à l’aide d’un faucheuse I&J, équipée d’une barre de coupe de 2,4 m (d'origine) entraînée par les roues, et tirée par 2 chevaux.

Rappel : l'unité internationale étant le Newton, 1 kgf = 9,81 N soit environ 1 kgf = 10 N = 1 daN
Pour des raisons pratiques, tous les résultats sont donnés en kgf.


Réglisse et Tetram lors des essais de la faucheuse I&J, Villers sous Chalamont, 5 juillet 2016, 8h00

Conditions d'essais :
Pour réaliser ces essais, nous avons balisé 4 parcours de 20 m, dans un champ présentant du plat, des montées et une descente. Pour chaque mesure, un top est donné devant les repères et permet la mise en route et l’arrêt de l’appareil de mesure. Le temps pour parcourir les 20 m est chronométré, il est également donné par la mesure, puisque l’appareil enregistre 10 mesures/s. Le temps est sec et la température est de 23°C à 8h00. Le terrain d'expérimentation est exposé au sud, donc plein soleil.

Chevaux utilisés :

TETRAM :
Hongre de 8 ans,
Hauteur au garrot H= 160 cm,
Périmètre thoracique P = 200 cm, poids = 650 kg
Capacité de traction théorique au pas C = 75 kgf

REGLISSE :
Jument de 10 ans,
Hauteur au garrot H= 160 cm,
Périmètre thoracique P = 216 cm, poids = 680 kg
Capacité de traction théorique au pas = 87 kgf

Tests réalisés :

NB : 2 tours de champ sont réalisés pour mettre en route les chevaux et voir le comportement de la faucheuse. Puis nous effectuons 4 mesures par tour, sur 3 tours, sur des distances de 20m.

Premier test : tour 1 et 2

Au premier tour, la faucheuse a bourré plusieurs fois dans la descente. Bourrage dû au manque d’adhérence de la faucheuse sur l’herbe mouillées par la rosée. Défaut corrigé, par la masse (65 kg) d’une personne qui monte sur la faucheuse (deuxième tour).


Graphique des mesures du premier test

On constate au premier tour des zones d'effort nul dû aux arrêts pour bourrage. On constate une différence de 2 minutes entre les 2 tours, ce qui multiplié par le nombre de tours donne une différence non négligeable.

Deuxième test : tests sur distance 20 m

4 mesures par tour, sur 3 tours, sur des distances de 20 m.
Les mesures sont identifiées par le numéro du tour, suivi du numéro de mesure, exemple : TEST 2.1 correspond à la première mesure du deuxième tour.

La première mesure est effectuée dans une montée à 6%
La deuxième dans une descente à 11 %
La troisième dans une montée à 7%
La quatrième sur le plat

Toutes les courbes enregistrées ci-dessous :


Graphique des mesures du second test

Deuxième tour, comparatif des 4 secteurs de mesure (montée(TEST 2.1), descente, montée et plat) (Cette mesure est effectuée sur le deuxième tour, la première mesure du tour 1 ayant ratée).


Graphique du comparatif des 4 secteurs

COMPARATIF PAR SECTEUR

SECTEUR 1( montée 6%)

2 courbes seulement, la première mesure étant ratée. Les courbes sont homogènes et cohérentes. La moyenne de traction est de 187 kgf, pour une vitesse moyenne de 1,29 m/s et une puissance développée de 2400 W, soit 1200 W par cheval.

SECTEUR 2 ( descente 11%)

Les courbes sont homogènes et cohérentes. La moyenne de traction est de 117 kgf, pour une vitesse moyenne de 1,45 m/s et une puissance développée de 1520 W, soit 760 W par cheval.


Vue de l'essai dans une phase de descente

SECTEUR 3 ( montée 7%)

Les courbes sont moins homogènes que sur les autres tests. La pente mesurée dans l’axe de traction est de 7%, n’est pas forcément régulière. La moyenne de traction est de 230 kgf, pour une vitesse moyenne de 1,35 m/s et une puissance développée de 3100 W, soit 1550 W par cheval.

SECTEUR 4 ( plat)

Les courbes sont homogènes et cohérentes. La moyenne de traction est de 165 kgf, pour une vitesse moyenne de 1,05 m/s et une puissance développée de 1730 W, soit 865 W par cheval.

Tableau récapitulatif des mesures


Légende :
La force moyenne en Kilogramme-Force (KgF) (équivalent à des décaNewtons dN)
La distance en mètres (m)
Le temps en secondes (s)
W (le travail) en Joules (J)
P (la puissance) en Watts (w)
V (la vitesses) en mètres par seconde (m/s)

Conclusion :

La force de traction nécessaire pour le premier secteur (Test 2.1) pente d’environ 6% est de 193 kgf, à comparer avec les 232 kgf pour l’autre secteur (Test 2.3) qui monte (7%), les 169 kgf sur le plat (Test 2.4) et les 114 kgf en descente (Test 2.2).
NB : Il faut 2 fois plus de force en montée qu’en descente.

La traction sur le plat 170 kgf, ce jour là, avec ce foin là et cette hygrométrie là, correspond bien à la capacité de traction des chevaux utilisés (2 x 85 kgf), et permet donc de faucher la surface (1 ha) en 1 heure sans fatigue excessive des chevaux.

Hervé Jourdain et Jean-Louis Cannelle.

dimanche 29 juillet 2018

Des Mesures Dynamométriques du Professeur Collins aux concours de Pulling aux États Unis, de 1920 à nos jours (2ème partie)


Le second chariot dynamométrique du professeur Edgard V. Collins (voir ci-dessous)

En 1921, le professeur Edgard V. Collins, de la Station Agricole Expérimentale de l'Iowa State College de Ames, a débuté des tests pour déterminer la capacité de travail des chevaux.

Il est parti des travaux de James Watt qui a défini le "horse power" (cheval-vapeur) en 1782 correspondant à un travail équivalent à 33 000 pieds-livres effectué en une minute.
La puissance d'un cheval (en Cheval Vapeur) est donc calculée en multipliant la force agissant en livres par la vitesse à laquelle il se déplace en pieds par minute, divisée par 33 000.

Par exemple, si un cheval exerce une force de traction de 175 livres (80 kg) tout en se déplaçant à une vitesse de 2,5 miles par heure (4 km/h) soit 220 pieds par minute (67 m/mn), la puissance développée est de 175 fois 220 ou 38 500 divisée par 33 000 soit 1.1/6 CV.

Mais E.V. Collins s'aperçoit que contrairement à l'opinion générale, l'estimation de Watts de la capacité de travail d'un cheval basé sur ses tests n'était pas d'un cheval-vapeur, comme il en a établi l'unité, mais seulement des deux tiers de celui-ci.

Ceci est expliqué par le paragraphe suivant tiré du U.S. Bureau of Standards Bulletin No. 34 : L'unité de puissance du cheval-vapeur utilisée à l'heure actuelle pour mesurer le travail effectué par les machines, a été créé par James Watt, à qui on attribut le premier moteur à vapeur commercial.
Quand Watt a commencé à proposer sa machine sur le marché, il a été nécessaire d'avoir une unité de mesure pour définir sa capacité. Comme les chevaux étaient les "moteurs animés" les plus utilisés à l'époque, il était naturel que le "travail-moteur" de la machine soit comparé à celui des chevaux.


L'expérimentation de Watt et Boulton pour fixer la valeur du horse-power (cheval-vapeur) : "Trad. : Premier appareil utilisé pour tester la puissance des chevaux"

Cette unité de mesure de la puissance a été définie expérimentalement par Watt et son partenaire d'affaires, Boulton.
Ils ont emprunté des chevaux de trait lourds à la brasserie Barclay et Perkins à Londres et les ont fait tirer horizontalement un poids du fond d'un puits profond, avec une corde passant sur une poulie.

Ils ont déterminé qu'un cheval pouvait soulever commodément un poids de 100 livres (45 kg) attaché à l'extrémité de la corde en marchant au rythme de 2 milles et demi par heure ou 220 pieds par minute (4 km/h). Soit 220 x 100 = 22 000 pieds-livres/mn.
Cependant, Watt, afin de tenir compte de la friction dans son système et pour une "bonne mesure", a ajouté 50 pour cent à cette quantité, établissant ainsi 33 000 pieds-livres par minute, ou 550 pieds-livres par seconde la valeur du cheval-vapeur et donc l'unité de puissance.

NDLR1 : Il est à noter que le Cheval-vapeur n'est plus une unité du système métrique actuel (système SI).
NDLR2 : Le Horse-Power (hp) anglais vaut 746 w et le Cheval-Vapeur français (abréviation : ch et pas CV qui est le cheval fiscal) vaut 735,5 w

E.V. Collins décide donc de réaliser ses propres mesures en inventant des appareils de mesure plus efficaces.
Car bien que des dynamomètres soient déjà disponibles à cette époque, ils ne mesuraient que la force nécessaire pour déplacer une charge.
Or cette force varie en fonction de l'état de surface sur laquelle la charge est tirée et la force nécessaire pour démarrer la charge est aussi beaucoup plus grande que celle requise pour le maintenir en mouvement.

Afin de mesurer avec précision la force de traction d'un cheval, le professeur Collins a dû concevoir une machine qui a besoin de la même force de traction au démarrage et pour se maintenir en mouvement.


Trad. : Méthode simple pour appliquer une charge uniforme au cheval central.

Il construit un système simple de traîneau à poids tiré par 3 chevaux, mais dont seul le cheval central est testé.
Quelque soit l'état du terrain, le cheval central tire toujours le même poids, mais par contre, on doit mobiliser 3 chevaux pour en tester un seul.

Collins décide alors de réaliser un chariot-dynamométrique qui permettra de tester une paire de chevaux (les américains attellent quasi exclusivement en paire) sur une grande distance et à l'allure du pas ou du trot.

Le premier chariot dynamométrique.

E.V. Collins a commencé avec un châssis d'un "International Harvester Auto Wagon" avec le moteur, la boîte et la carrosserie enlevés, mais en conservant le système de transmission et les freins.


Photo d'un International Harvester (IH) Auto Wagon de 1909.

De chaque côté, un palonnier était attaché à un câble coulissant sur des poulies jusqu'à l'arrière du chariot, à l'extrémité duquel était suspendu un poids.

Quand une paire de chevaux était attelée aux 2 palonniers et qu'elle tirait, les poids montaient dans leurs guides verticaux jusqu'à ce qu'ils buttent en fin de course et que le chariot se mette à avancer.

Pour maintenir la charge constante et les poids en position centrale sur les guides, une certaine résistance au mouvement du chariot était cependant nécessaire.


"Trad. : Schéma de principe de la machine utilisée pour tester les chevaux dans un travail de charge normale."

Pour fournir cette résistance, une pompe rotative a été montée de sorte qu'elle soit entraînée par une poulie et une courroie fixée sur l'essieu du véhicule. L'entrée de la pompe était raccordée au bas d'un réservoir de 10 gallons (autour de 40 litres). Un autre tuyau partait du haut du réservoir jusqu'à une vanne de régulation rotative puis à la sortie de la pompe.

Cette vanne, lorsqu'elle était fermée, empêchait la circulation du fluide et la rotation de la pompe, bloquant efficacement les roues du chariot.

La soupape était reliée aux poids de sorte que lorsque les poids se trouvaient au bas de leur course, la soupape était fermée et les roues étaient bloquées, offrant une résistance maximale au mouvement vers l'avant. Au fur et à mesure que la paire de chevaux tirait, les poids montaient, ouvrant graduellement la soupape, jusqu'à ce qu'en haut de leur course, la soupape soit grande ouverte et le chariot roule facilement.

Une fois réglé correctement, le chariot devait se déplacer juste assez vite pour maintenir les poids suspendus pendant le déplacement.


"Trad. : Dynamomètre construit pour tester les chevaux dans un travail de charge normale."

La chose n'a pas très bien fonctionné au début, mais après plusieurs essais et modifications, le dynamomètre a rempli sa mission.
Avec cette machine, l'effort de traction requis de chaque cheval, ainsi que la capacité d'une paire à tirer continuellement une charge sur une longue période, pouvaient être testés.

Il a ainsi été mesuré que les chevaux pouvaient, sans fatigue excessive, exercer un effort de traction d'un dixième à un huitième de leur poids (70 à 75 kg pour un cheval de 700 kg) tout en parcourant un total de 20 miles par jour (33 km).

Un second chariot-dynamométrique.

Une deuxième machine plus grande et plus lourde a été construite sur le châssis d'un camion à quatre roues motrices "Nash Quad" dont le moteur a été remplacé par une grosse pompe rotative. La pompe était entraînée par les quatre roues via la transmission du camion et les arbres d'entraînement (fig 5).


"Trad. : Schéma du premier Chariot-Dynamomètrique construit pour déterminer l'effort maximum d'une paire de chevaux. Cette machine est brevetée et appartient au collège (Iowa State College de Ames)."

On a fixé des poids en béton au bout d'un câble unique tiré par un palonnier double. Ce dynamomètre pouvait fournir une résistance à la traction de 4100 livres (1900 kg).

Dans une thèse écrite en 1924, Kenneth J. Maltas, un étudiant de l'Iowa State, décrit la seconde machine : "Quand une paire commence à tirer sur le câble, les roues sont pratiquement verrouillées, de sorte que la première action est d'élever les poids. Lorsque ces poids atteignent un certain point, un bras qui est relié aux guides ouvre automatiquement une soupape du côté refoulement de la pompe et celle-ci offre alors très peu de résistance à la rotation des roues" fig6.


"Trad. : Chariot-Dynamomètrique construit pour tester l'effort maximum de traction d'une paire de chevaux (ici présenté à une manifestation)."

Lorsque les roues sont déverrouillées, le chariot dynamométrique avance automatiquement juste assez vite pour maintenir les poids suspendus.

La hauteur à laquelle les poids sont soulevés n'a aucune importance, tant qu'ils ne frappent pas le haut ou le bas des guides et fournissent une mesure précise de la traction exercée par les chevaux.

L'état de surface du sol sur laquelle le chariot dynamométrique roule na pas d'influence sur la traction. La charge de départ n'étant évidemment pas supérieure à celle requise pour maintenir la machine en action.

A suivre dans un prochain billet...