Agrégation concours externe

Section : Sciences Industrielles de l’Ingénieur
Épreuve d'admissibilité
Option sciences industrielles de l'ingénieur et ingénierie mécanique

Support : Auditorium du projet Seine musicale

Contexte

La Seine musicale est un équipement à vocation musicale à fort rayonnement culturel, dont l’objet est de créer ou d’aménager des espaces pour des concerts, des expositions, des installations permanentes ou provisoires.

Conçue par les architectes Shigeru Ban et Jean De Gastines, la Seine musicale est implantée en pointe aval de l'Île Seguin à Boulogne Billancourt, en région parisienne.

L'auditorium, bâtiment principal du projet de la Seine musicale, est « posé sur la Seine » et sa coque en bois semble flotter sur le fleuve, tel un bateau doté d’une voile qui circule autour de l’auditorium en suivant le soleil.

L’un des défis architecturaux de ce projet consiste à mettre en mouvement la voile, équipée de panneaux photovoltaïques, autour de l’auditorium, tout en garantissant une acoustique exceptionnelle.

Le déplacement de la voile est caractérisé par l’azimut du centre de la voile, soit l’angle entre le plan médian de la voile et le nord géographique.

Ce déplacement s’effectue entre deux positions extrêmes, nommées « garage EST » et « garage OUEST », représentées sur la figure 3 et telles que :

• azimut du garage EST, azimut _EST = 95,5 °;
• azimut du garage OUEST, azimut _OUEST =190,5 °.

En position garage, la voile est ancrée, rendue solidaire de l’auditorium.

Remarque : l’appellation des garages est relative au suivi du soleil (d’est en ouest).

Voile et mécanisme de mise en mouvement

La voile, constituée de deux demi-voiles, est mise en mouvement par un système appelé « mécanisme VM » (VM pour Voile Mobile). Le diagramme de contexte associé à ce système est donné figure 4.

Ce système est constitué (voir figure 5) :

• d’une voie de roulement circulaire fixe par rapport à l’auditorium ;
• de deux chariots motorisés dits « centraux », roulant sur la voie de roulement et supportant une partie de la voile par l’intermédiaire des quadripodes ;
• de deux chariots non motorisés dits « suiveurs», roulant sur la voie de roulement et supportant une partie de la voile par l’intermédiaire des quadripodes ;
• de deux bielles hautes et d’une couronne motorisée d’orientation liant la voile à l’auditorium ;
• d’une barre de remorquage placée entre les deux chariots « centraux », équipée d’un capteur d’effort de type « axe dynamométrique » ;
• d’une partie commande, qui traite les données des différents capteurs pour définir notamment le pilotage adéquat des moteurs des chariots «centraux», permettant de synchroniser la position des deux demi-voiles.

Études proposées :

L’objectif de cette étude est de vérifier la conformité du mécanisme VM vis-à-vis des différentes exigences imposées par la mission principale « déplacer la voile suivant le soleil ».

• Vérifier que la voile suit le soleil en sécurité
• Vérifier que le mécanisme vm entraîne la voile en mouvement
• Vérifier que le déplacement de chaque chariot central est synchronisé.
• Analyser le bilan énergétique global