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page 1/60 SESSION DE 2010 Concours externe de recrutement de professeurs agrégé

page 1/60 SESSION DE 2010 Concours externe de recrutement de professeurs agrégés Analyse et conception des systèmes Détection d’une erreur éventuelle par le candidat Dans le cas où un candidat repère ce qui lui semble être une erreur d’énoncé, il le signale très lisiblement sur sa copie, propose sa correction et poursuit l’épreuve en conséquence. Nota Bene Hormis l’en-tête détachable, la copie que vous rendrez ne devra comporter aucun signe distinctif tel que nom, signature, origine, conformément au principe d’anonymat. Si le travail qui vous est demandé implique notamment la rédaction d’un projet ou d’une note, vous devez impérativement vous abstenir de la signer ou de l’identifier. Sections : Génie mécanique Mécanique Durée : 8 heures Aucun document n’est autorisé. Moyens de calculs autorisés : calculatrice de poche, y compris calculatrice programmable, alphanumérique ou à écran graphique, à fonctionnement autonome, non imprimante, autorisée conformément à la circulaire n° 99-186 du 16 novembre 1999. La calculatrice ne devra pas posséder de données scientifiques et techniques propres au génie mécanique. Dès la distribution du sujet, le candidat s’assurera que l’exemplaire du dossier remis est complet. Les documents réponses seront insérés à plat dans les copies, l’entête détachable placée en haut. page 2/60 Le sujet comporte 60 pages - une présentation de l’étude (pages 3/60 à 6/60) ; - le texte de l’étude (pages 7/60 à 33/60) ; - le dossier technique constitué des documents repérés Documents Techniques DT1 à DT17 ; - le dossier réponses contenant des documents repérés Documents Réponses DR1 à DR7. RECOMMANDATIONS L’étude est composée de 5 parties indépendantes. Il est proposé au candidat de répartir son temps de travail sur les différentes parties de l’étude de la façon suivante : Lecture du sujet 1 heure Partie 1 Analyse globale du bras élévateur aérien 1 heure Partie 2 Analyse et conception de l’orientation de la tourelle 2 heures Partie 3 Analyse et conception du bras télescopique 1,5 heure Partie 4 Analyse et conception du bras pendulaire 1,5 heure Partie 5 Sécurité du porteur – synthèse globale du sujet 1 heure Le candidat devra rendre : 5 copies séparées correspondant aux 5 parties du sujet ; les documents réponses, qui seront insérés dans la copie afférente à la partie traitée. page 3/60 PRÉSENTATION DE L’ÉTUDE : BRAS ÉLÉVATEUR AÉRIEN Le Bras Élévateur Aérien (BEA) automobile est un engin élévateur de personnes destiné à la lutte contre l’incendie. Sa fonction principale est d’élever en toute sécurité 5 personnes ou une masse totale de 500 kg à une hauteur maximale de 33 m environ du sol pour intervenir sur des feux. Le modèle étudié est le 330 TBI conçu et réalisé par la société EGI située à Charleville-Mézières filiale du groupe GIMAEX spécialisé dans la lutte contre le feu, la protection de l’environnement, le secours routier ou encore le sauvetage et l’extinction en hauteur. Les points forts du BEA 330 TBI signalés par la société sont : recherche de la compacité et de la mobilité pour les accès encombrés. Avantage : réalisation du bras élévateur le plus compact du marché. En effet le 330 TBI ne fait que 8,30 m de long sur un châssis carrossé de PTAC 18/19 tonnes avec un rayon de braquage réduit ; rapidité d’intervention : mise en station automatique : le châssis se positionne à l’horizontale automatiquement en quelques secondes dans des pentes et devers atteignant 7° ; performances certifiées (APAVE-CNMIS) : hauteur de sauvetage de 32,6 m (selon NF EN 1777), portée de 20,30 m, et charge nacelle de 500 kg (5 personnes). Il peut embarquer en nacelle une lance canon/mixte de 3500 L/min de débit ; intelligence électronique. Figure 1 : vue du BEA sur stabilisateurs Adaptation aux terrains et aux architectures difficiles L’adaptabilité des BEA aux terrains difficiles et aux architectures complexes des espaces urbains modernes est le résultat de différents choix technologiques concernant : Stabilisation à caissons doubles La conception en caissons superposés du faux châssis et en doubles caissons assure les meilleurs coefficients de stabilité dans toutes les situations. Stabilisation « intelligente » La position de chaque stabilisateur peut être adaptée en fonction de l’environnement du site d’intervention. L’adaptation aux dévers et pentes jusqu’à 7° est assurée par une mise à niveau automatique grâce au grand débattement individuel des caissons verticaux. page 4/60 Bras à double télescope À partir de la classe 30, la structure extensible combine un bras principal télescopique à 4 ou 5 éléments avec un bras articulé (bras pendulaire) à 2 éléments monté latéralement. Ceci confère à l’ensemble routier des dimensions hors tout en hauteur et en longueur les plus réduites du marché, ainsi qu’un rayon de braquage inchangé grâce à l’absence de porte-à-faux avant. Le concept de bras articulé télescopique offre par ailleurs une capacité de surplomb des obstacles de plus de 10 m. Plateforme de sauvetage APOLLO La géométrie du bras permet d’utiliser la technique dite de « nacelle » suspendue, qui compte tenu des capacités de sauvetage des BEA, présente des niveaux de sécurité inégalés par la technique de plateforme portée, trop dangereuse pour les niveaux de charge permis par les BEA. Elle offre une très grande surface au sol pour une capacité de secours de 5 personnes. L’accès est facilité grâce à une grande ouverture frontale équipée d’un abattant extérieur et d’une ouverture arrière, toutes sécurisées par un verrouillage asservi par ordinateur. Les manœuvres délicates à proximité d’obstacle sont également sécurisées grâce à une combinaison de détecteurs de proximité. Postes de commande Les postes de commande sont directement dérivés des postes échelles automatiques. Ils présentent les mêmes caractéristiques d’ergonomie et les mêmes fonctionnalités. Les BEA bénéficient de l’assistance au pilotage par une centrale de contrôle et sécurité. L’opérateur peut ainsi conduire ses opérations avec la plus grande acuité et réagir immédiatement à tout événement en cours d’intervention. Figure 2 : attaque d’un feu par un BEA L’engin peut être décomposé en sept sous-ensembles : 1. le véhicule porteur, élément de la gamme d’un constructeur de véhicules poids lourds ; 2. un faux châssis composé d'un caisson fermé de section rectangulaire qui forme une ossature rigide épargnant au châssis du véhicule toutes sollicitations (flexions, vrillage, torsions). L'assemblage de ces éléments est réalisé par soudure. L'ensemble est fixé au châssis par des corbeaux et des platines fixés suivant les recommandations de montage du constructeur du véhicule. Ce faux châssis permet la fixation : - de l'ensemble de stabilisation ; - de la couronne d'orientation destinée à supporter la tourelle et à assurer la rotation de l'ensemble bras élévateur en continu ; - du réservoir hydraulique et de la pompe ; page 5/60 - des coffres de rangement latéraux ; - du repose-bras. Figure 3 : décomposition modulaire du BEA 3. quatre stabilisateurs de type H assurent la stabilité de l’appareil. L'ensemble d'un stabilisateur comprend : - 1 poutre fixe solidaire du faux châssis ; - 1 poutre coulissante dont l'extension est assurée par un vérin ; - 1 vérin de stabilisation boulonné en extrémité de la poutre coulissante. Une semelle d'appui est reliée au vérin de stabilisation. 4. une tourelle basse fixée sur le faux châssis et équipée d’une couronne d’orientation. L’orientation de la tourelle est obtenue par un moteur hydraulique équipé d’un réducteur planétaire et d’un frein positif à manque de pression. Un joint tournant est situé dans l’axe de giration (comprenant les passages d’huile et les connexions électriques), permettant une rotation de la tourelle sur 360° en continu. Le poste de commande tourelle est situé à gauche de l’axe véhicule, il est équipé d’un poste de conduite avec siège reprenant tous les éléments de commande et de contrôle du bras élévateur. 5. le système de bras de l'élévateur comprend un ensemble de bras télescopiques. L'élément de base (bras inférieur) est articulé sur la tourelle (son débattement est de -7° à +80°). Les autres éléments coulissent entre eux. Le système d’extension flèche ainsi que la chaîne porte câble sont situés à l’intérieur des caissons et sont ainsi protégés. 6. le bras pendulaire comprend 2 éléments télescopiques et supporte à son extrémité la nacelle. Les fonctions d’extension et de rétractation du télescope sont obtenues par l’intermédiaire d’un vérin hydraulique à double effet. Ce bras est articulé par un vérin qui permet un débattement de -180° à 0°. Le débattement de ce bras permet ainsi des surplombs d'une grande efficacité. 7. la nacelle est suspendue à l’extrémité du bras pendulaire. Elle présente une surface de travail spacieuse. Elle est réalisée en profilés aluminium. Elle est supportée sur le bras pendulaire par une console. Elle comporte : - un plancher antidérapant ; - des anneaux de fixation pour harnais de sécurité ; - le poste de commande nacelle ; Véhicule porteur A Faux châssis B Stabilisateurs C Tourelle D Bras télescopique E Bras pendulaire F Nacelle G page 6/60 - une pédale homme mort ; - un interphone. Un système de pivotement permet une rotation de +/- 50°. Le verrouillage de la nacelle est « vérifié » par deux capteurs : un pour uploads/Ingenierie_Lourd/ 04-acs-sujet.pdf