Rickshaw project

Présentation du projet

Qui ?

L’association regroupe un collectif de voyageurs au profil différent mais tous passionné de voyage, de vélo et dont les aventures les ont conduit à visiter l’Asie du Sud-Est, y séjourner voir plus.

Découvrez le séjour de Jean-Louis Massard qui a acheté un Rickshaw (triporteur) local pour partir à la découverte de la région !

Où  ?

Dhaka, capitale du Bangladesh, une ville avec un revenu par habitant faible, dont le réseau électrique sous-dimensionné ne permet pas d’utiliser des véhicules à piles au point qu’ils sont tout simplement interdits !

Quoi ?

Fournir une solution d’aide au démarrage pour les vélo-taxi locaux. Ce sont des tri-porteurs typiques propulsés à la force des jambes permettant de transporter des personnes ou des marchandises. Le vélo et son conducteur pèsent 80 kg, …à vide. Un Rickshaw Wallah transporte souvent 4 fois son poids.

Les lois physiques théorisent l’inertie qui fait que l’effort au démarrage est important. Tout comme il faut beaucoup d’énergie pour lancer une locomotive et moins pour maintenir la cadence, démarrer un rickshaw chargé demande un effort considérable.
Cet effort sur des chaussées moins roulantes que nos routes, répété notamment à cause des embouteillages, devient usant, démarrage après démarrage, jour après jour.

L’adaptation brute d’une cassette basique et d’un dérailleur et d’une chaine non renforcée n’est pas adaptée : les contraintes sont trop importantes lors du changement de vitesse, la longueur de chaine pose des contraintes supplémentaires et les commandes sophistiquées ne sont pas adaptées aux réalités de l’usage de terrain.

Pour qui ?

Les Richshaw Wallah sont les travailleurs les plus pauvres de la société, soumis à des conditions de vie et de travail rudes, les exposants à la précarité, aux maladies et à un risque d’accident élevé dans une circulation urbaine dense, polluante, bruyante et un peu anarchique.

Pourquoi ?

On pourrait découper, alléger avec des matériaux haut de gamme et faire évoluer ces véhicules en objet high tech.  Cependant nous souhaitons accompagner les bangladais pour trouver une solution ou un ensemble de solutions qui respectent le rickswhaw traditionnel.
En effet, ces vélos sont le support d’une culture populaire avec une décoration riche au style typique hérité d’un savoir-faire de recopieur d’affiches manuels au pinceau. Ils nourrissent un petit tissus économique : loueurs, réparateurs, décorateurs, conducteurs.

Parce que nous sommes convaincus qu’il existe une solution ou un ensemble de solutions très simples à adapter, pouvant s’intégrer à l’existant sans dénaturer l’objet, nous lançons un ensemble d’activités permettant d’attendre l’objectif de fournir une solution d’aide au démarrage pour les rickshaw de Dhaka.

Campagne de sensibilisation et de financement participatif

Inukshuk café (Chambéry) :
Projection commentée de l’expérience de voyage de Jean-Louis Massard.

Expo Bangladesh (Fondation Good Planet Paris)
Arrivée en Richshaw, stand

Etudes d’ingénierie

Projet étudiant sur la faisabilité d’adaptation de solutions techniques : moyeux bi-vitesse

Campagne de financement participatif

(adhésion, adhésion + dons) sur HelloAsso

Etude des solutions techniques disponibles

Voici tout d’abord la sélection de solutions simples et efficaces repérées pour faciliter le démarrage des vélo-taxi triporteurs (rickwhaw) :
Contactez-nous !

Rétro-direct – A tester

Solution imaginée vers 1900, testée, théorisée et améliorer dans les années suivantes par le Capitaine d’artillerie PERRACHE, il s’agit de la solution la plus porteuse puisqu’elle demande aucune adaptation mécanique, les Rickshaw étant montés en pignon fixe.
Pédaler en arrière permet d’éviter les points morts, à condition d’avoir une position et des gestes adaptés !

Rétro-direct 2 pignons – A tester

En ajoutant un second pignon plus grand et en faisant passer une chaine plus longue autour d’un galet déporté pour que la chaine enroule ce pignon dans l’autre sens, il est possible d’obtenir un développement pour un pédalage plus facile, au démarrage par exemple !

Autres solutions envisagées

D’autres adaptations peuvent compléter l’aide au démarrage, en se combinant ou en alternative :

Quadruple rétro-direct (2 pignons, 2 plateaux) – A démontrer
Plus complexe à mettre en oeuvre, c’est néanmoins une solution qui peut s’envisager pour certains usages.

Plateau ovale – A tester

De par sa forme, le plateau elliptique vise à modifier le travail à fournir pour limiter l’effort (poussée horizontale avec une force faible) sur les zone de points mort haut et bas et l’augmenter sur les zones de puissance. L’impact d’un plateau elliptique, arcs de cercles, cercles écartés est difficile à analyser car il implique une analyse biomécanique et une modélisation numérique du pédalage. Toutefois les tests effectués ici indiquent que l’effet est très limité.
D’un point de vue bio-mécanique il est plus facile d’effectuer un effort en rotation de hanche (fémur/bassin) qu’en extension de jambe (au niveau du genou). Justement, ce type de plateau reporte il le travail sur l’effort vertical (extension de cuisse) qui est plus facile que le travail sur l’effort horizontal (extension de jambe). Moins d’énergie dépensée pour la même puissance fournie ?
Peut nécessiter un tendeur de chaine pour compenser une variation de longueur estimée d’environ 10 mm.

Levier manuel d’aide au démarrage – A démontrer
L’effort physique est naturellement plus efficace avec les jambes car les muscles sont puissants et permettent de bénéficier de la force parachute (poids du corps). Toutefois il est possible d’imaginer une solution mécanique simple (levier + ressort ?) permettant d’emmagasiner de l’énergie pour aider à lancer l’engin. Cette solution demande des développements, des tests mais l’ajout d’un dispositif efficace s’accompagnera d’un sur-poids et un usage “one-shot” qui rend – à priori – cette solution peu pertinente.

Levier à pied (kick de démarrage

Tel un lanceur, il est possible d’imaginer un levier apportant une démultiplication, en prise sur une roue ou l’axe du pédalier?

Démultiplication par engrenage sur la plateau avant – A démontrer
Engrenage = pièces de précision, robustesse pour faire face aux contraintes mécaniques et besoin d’ajustements pour et faire face à l’usure et aux mauvais traitements. Cette solution est – à priori – trop sophistiquée.

Ressort à récupération de tension – A démontrer
Quelque soit la solution retenue, seul, un ressort spirale, un ressort à lame ou autre aura une capacité d’emmagasiner et de restituer qu’une quantité limitée d’énergie, ce qui n’est pas pertinent face au surpoids induit par un l’ajout du dispositif pour être pertinent.
Cela pourrait être une solution à creuser dans le cas de la livraison porte à porte ;

Les solution écartées

Assistance électrique
La mise au point et le déploiement d’une solution d’aide au démarrage avec batterie + moteur (+ panneaux solaires ?) est perçue comme contraignante : lever l’interdit municipal sur la circulation des véhicules avec électrique, formation des artisans locaux, étude d’adaptation technique
Alternatives à investiguer : installer des solutions autonomes panneaux solaires photovoltaïques + batteries pour être hors réseau.

Transmission basique
Les essais de Jean-Louis d’installer une cassette et un dérailleur du commerce ont conduit à la conclusion : trop fragile, manque de fiabilité.
Alternative à investiguer : utiliser un matériel renforcé

Adaptation d’une transmission type Varistart – Moyeu Automatix
Présente dans la technologie du moyeu Sram bi-vitesse qui n’est plus commercialisé, la démultiplication proposée n’est pas suffisante d’une part et la la différence ne développement entre les vitesses n’est pas assez importante d’autre part.
De fait, cette piste demande trop de modifications. Une telle solution serait en sur-mesure et donc inadaptée car pas en phase avec un marché industriel et pas low tech  au sens où inadaptée pour l’entretien avec peu de moyens (forge de trottoir, etc.)

D’autres idées, passionné de mécanique cycles, de rickshaw? envie de tester la faisabilité de ces solutions en conditions de terrain ?

Parlons technique

Faisons appel à la physique, à la mécanique, à la biomécanique.

Masse

• Poids d’un rickshaw (le vélo) à vide : 30 kg
• Poids d’un wallah (le conducteur) : 50 kg
• Poids total d’un rickshaw en ordre de marche : 80 kg
• Poids d’un vélo-taxi chargé : 200 kg environ

Efforts et développement

• Poids à appliquer sur la pédale pour lancer le véhicule : >50 kg (tout le poids du corps et +)
• Développement d’un vélo adapté pour le plat : 6m
• Développement d’un vélo adapté pour la montée : 3m

Puissance développée en position assis, sur le plat : 180 watt à cadence 90t/min

Analyse du pédalage d’un rickshaw (au démarrage)

http://www.velomath.fr/dossier_pedalage/pedalage.html

 Tests à l’aide d’un capteur de puissance SMR (sur manivelle)

Glossaire

Coefficient de pénétration dans l’air (Cx)
Pour un vélo classique : 0,2
Pour un rickshaw : … n’a pas vocation à aller vite toutefois la présence d’une capote ou d’un chargement volumineux peut encore augmenter l’effort  nécessaire pour mettre en mouvement et la fatigue induite.

Coefficient de résistance au roulement
Ensemble de forces de résistance, incluant la résistance à l’air créé par le vent vitesse
Pour un vélo classique sur revêtement lisse et sur le plat : 0,01 (soit 1%)
Pour un rickshaw : … forcément supérieur avec ses 3 roues 

Couple moteur (C)
Force à appliquer par le cycliste, exprimée en N-m
N’est pas constant en fonction de la position des pédales (zone de transition vers le point mort haut et bas demandant  beaucoup d’effort pour générer l’effet d’entrainement).

Couple résistant
Force résultante de l’ensemble de la résistance du véhicule sur le pédalage.

Développement
Distance en mètres que va parcourir la roue pour 1 tour complet de pédalier : il dépend du diamètre de la roue mais aussi du nombre de dents du plateau et pignon.
Les rickshaw sont équipés de N dents x N dents

Energie dépensée
Dépense d’énergie du corps en Joules

Energie 
Newton (1N=100g)

Force de frottement
Les forces de frottement sont proportionnels au poids (véhicule + cycliste)

Pente (p)
Pente de la route en valeur décimale

Poussée horizontale
Résultante du mouvement de pédalage combinant une force horizontale et verticale.

Poussée verticale
Résultante du mouvement de pédalage combinant une force verticale (facilitée par le poids du corps) et horizontale.

Puissance (Watt): 
Travail par unité de temps
Exemple : W/s
Distinguer puissance moyenne et puissance instantanée.
Sur un démarrage cette puissance peut être répartie sur un laps de temps de plusieurs secondes afin de rendre l’effort moins explosif.

Travail (W):
Effort à fournir

Poids (véhicule + cycliste)
Force exprimée en Newton (N)

Fréquence de pédalage / cadence :
Nombre de tour de pédale par seconde
Exemple de cadence idéale en cyclisme : 60 trs/s

Vitesse (V)
Vitesse du véhicule, en m/s