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Drôle de moteur à vapeur...



  1. #1
    DonPanic

    Drôle de moteur à vapeur...


    ------

    Salut
    J'ai acheté un bateau-jouet, made in India, trrriboupachir
    Ca se présente à peu près comme ça :

    Le truc gris est élément bouilloire, soudé à 2 tubes qui conduisent un flux vers l'arrière.
    On met le bateau pointe vers le bas, on remplit les tubes et la bouilloire d'eau,
    on le remet à l'eau, puis on met une bougie plate sous la bouilloire.

    Ca marche en faisant un bruit de claquement régulier.

    Mon problème...
    je ne comprends pas vraiment comment ça marche

    -----

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  4. #2
    Coincoin

    Re : Drôle de moteur à vapeur...

    Salut,
    Par réaction ?
    Tu fais boullir l'eau de la bouilloire, donc elle se vaporise et s'expand et sort en propulsant le machin.
    Encore une victoire de Canard !

  5. #3
    DonPanic

    Re : Drôle de moteur à vapeur...

    Citation Envoyé par Coincoin
    Par réaction ?
    Tu fais boullir l'eau de la bouilloire, donc elle se vaporise et s'expand et sort en propulsant le machin.
    J'ai d'abord pensé qu'en se remplissant de vapeur, ça chasserait autant de volume d'eau de la bouilloire vers l'arrière.
    ça collerait pas mal mais on ne voit jamais sortir ni bulles ni vapeur des tubes quand ça fonctionne depuis un moment
    donc la vapeur se recondense dans les tubes avant la sortie
    mais dans ce cas, le bateau ne devrait-il pas ne faire qu'un va et vient ?

    Et pourtant ça avance...
    Il parait que vers 1910, une péniche était propulsée de la sorte, ça n'a pas duré parce que le rendement était calamiteux

  6. #4
    yahou

    Re : Drôle de moteur à vapeur...

    Bonjour

    J'ai un pote qui commence une thèse là-dessus, et d'après ce qu'il m'a dit c'est pas encore complètement compris.

    J'en ai parlé vite fait avec lui parce que ça m'intriguait aussi. Je me souviens plus des détails, mais il me semble qu'il y avait de l'air au-dessus de l'eau dans le réservoir (quoique je ne sais pas si c'est indispensable), et que la vapeur (ou l'air chauffé) n'atteint pas la sortie des tubes. Vu de la sortie des tubes, il y donc juste de l'eau qui rentre et qui sort. L'effet propulsif vient de ce que quand elle sort elle a une quantité de mouvement bien orientée, alors que quand elle rentre elle vient d'un peu partout autour de la sortie du tube. Par contre je ne sais pas du tout d'où vient l'oscillation.
    Those who believe in telekinetics, raise my hand (Kurt Vonnegut)

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #5
    hterrolle

    Re : Drôle de moteur à vapeur...

    une petite question.

    est ce que qi tu met en peux d'eau dans un des tubes il peut ressortir par l'autre ?

  9. #6
    mariposa

    Re : Drôle de moteur à vapeur...

    Citation Envoyé par DonPanic
    J'ai d'abord pensé qu'en se remplissant de vapeur, ça chasserait autant de volume d'eau de la bouilloire vers l'arrière.
    ça collerait pas mal mais on ne voit jamais sortir ni bulles ni vapeur des tubes quand ça fonctionne depuis un moment
    donc la vapeur se recondense dans les tubes avant la sortie
    .
    S'il ne sort pas de vapeur, est-ce qu'il sort de l'eau (liquide) à la sortie des tubes?

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  11. #7
    DonPanic

    Re : Drôle de moteur à vapeur...

    Citation Envoyé par hterrolle
    est ce que qi tu met en peux d'eau dans un des tubes il peut ressortir par l'autre ?
    Citation Envoyé par mariposa
    S'il ne sort pas de vapeur, est-ce qu'il sort de l'eau (liquide) à la sortie des tubes?
    Yaisse à tous deux
    Pour le moment, le seul truc que j'imagine est que ça fait un cycle où l'eau est expulsée plus violemment qu'elle n'arrive

  12. #8
    hterrolle

    Re : Drôle de moteur à vapeur...

    une deuxieme petite question.

    si tu rempli le tube par les deux bouts. Est ce que la quantité d'eau est egale au volume du tube ou au volume du tube plus le reservoir.

    je pense pour ma part que cela devrait être egale au volume du tube sans le reservoir.

    si c'est bon. Je pense avoir compris.

  13. #9
    mariposa

    Re : Drôle de moteur à vapeur...

    Citation Envoyé par DonPanic
    Mon problème...
    je ne comprends pas vraiment comment ça marche
    .
    Bonne nouvelle. il se fait que j'ai déjà résolu ce problème dans un autre contexte: il s'agit du problème du sablier discuté dans un poste précédent. Ton problème est en tous points identiques. Il "suffit" d'effectuer une transposition. Je te laisse un peu réfléchir!!!!

  14. #10
    DonPanic

    Re : Drôle de moteur à vapeur...

    Citation Envoyé par hterrolle
    Est ce que la quantité d'eau est egale au volume du tube ou au volume du tube plus le reservoir.
    L'eau remplit les tubes et le reservoir-chaudière.

    Bonne nouvelle. il se fait que j'ai déjà résolu ce problème dans un autre contexte: il s'agit du problème du sablier discuté dans un poste précédent. Ton problème est en tous points identiques. Il "suffit" d'effectuer une transposition. Je te laisse un peu réfléchir!!!!
    Me faire chauffer les neurones par cette chaleur... T'ifou, toi

  15. #11
    mariposa

    Re : Drôle de moteur à vapeur...

    Citation Envoyé par DonPanic
    .

    Me faire chauffer les neurones par cette chaleur... T'ifou, toi
    .
    Pour protéger ta santé et ne pas monter trop en température, voici quelques pistes.
    .
    Dans un premier temps supposons aucun contact du bateau avec l'eau (cad aucun frotements).
    .
    Soit M la masse d'eau initiale de la chaudière. Si je transporte une masse m de la chaudière vers un point de condensation dans le tuyau en arrière, la masse (M-m) de la chaudière (solidaire mécaniquement du bateau) avancera vers l'avant de sorte à ce que le centre de gravité ne bouge pas (cela est équivalent au principe de conservation de l'impulsion).
    .
    On voit ainsi que le bateau avance pour conserver la position du centre de gravité. En fait si la bouilloire et le bateau ont une masse non nuls M représente la masse du bateau + la masse du bouilloire + la masse de l'eau dans le bouilloir.
    .
    En fait il faut également tenir compte du couplage mécanique entre le bateau et la mer. Tout ça a été traité complétement dans le cadre du sablier.

  16. #12
    DonPanic

    Re : Drôle de moteur à vapeur...

    Citation Envoyé par mariposa
    .Pour protéger ta santé et ne pas monter trop en température, voici quelques pistes.
    Soit M la masse d'eau initiale de la chaudière. Si je transporte une masse m de la chaudière vers un point de condensation dans le tuyau en arrière, la masse (M-m) de la chaudière (solidaire mécaniquement du bateau) avancera vers l'avant de sorte à ce que le centre de gravité ne bouge pas (cela est équivalent au principe de conservation de l'impulsion).
    Vi, mais quand la vapeur condense, la masse d'eau qui a reflué vers l'arrière reflue de nouveau vers l'avant...
    de sorte que si on a un cycle où la vitesse de flux est nettement plus élevée que la vitesse de reflux, pour une même masse d'eau mise en mouvement, il devrait y avoir un bilan d'énergie positif pour faire avancer ce truc,
    non ?

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  18. #13
    mariposa

    Re : Drôle de moteur à vapeur...

    Citation Envoyé par DonPanic
    Vi, mais quand la vapeur condense, la masse d'eau qui a reflué vers l'arrière reflue de nouveau vers l'avant...
    de sorte que si on a un cycle où la vitesse de flux est nettement plus élevée que la vitesse de reflux, pour une même masse d'eau mise en mouvement, il devrait y avoir un bilan d'énergie positif pour faire avancer ce truc,
    non ?
    . En effet si l'eau qui a condensé à l'arrière revient en avant, rien ne va plus, comme tu l'as dit je crois tu vas avoir un mouvement d'oscillation avant arrière. Cela est dans le cas où le bateau n'est pas en contact avec la mer.
    .
    Maintenant si l'on tiend compte du couplage à l'eau, alors c'est intéressant, car le problème n'est plus symétrique entre l'aller et le retour.
    .
    Dans ce cas on aurait bien un moteur thermique cyclique (source chaude-source froide) dont le travail ce transformerait en énergie cinétique du bateau et dissipation de chaleur par frottements dans l'eau.
    .
    Ce problème est intéressant. Il faudrait le mettre en équation pour vérifier si cela tiend la route
    .
    PS: je pars en vacances mercredi, ce sera pour la rentrée en ce qui me concerne.

  19. #14
    DonPanic

    Re : Drôle de moteur à vapeur...

    J'ai trouvé quelque chose peut-être susceptible d'ajouter un chouia d'efficacité au système:
    durant la phase ébullition-poussée-de-masse-d'eau-vers-l'arrière, l'eau poussée a un niveau supérieur au plan d'eau, ce qui tend à faciliter le mouvement, et durant la phase condensation-reflux, faut élever la masse d'eau, ça induit une résistance à son retour, non ?

  20. #15
    hterrolle

    Re : Drôle de moteur à vapeur...

    au fait il va tou droit se bateau pou il tourne en rond

  21. #16
    mariposa

    Re : Drôle de moteur à vapeur...

    Citation Envoyé par DonPanic
    J'ai trouvé quelque chose peut-être susceptible d'ajouter un chouia d'efficacité au système:
    durant la phase ébullition-poussée-de-masse-d'eau-vers-l'arrière, l'eau poussée a un niveau supérieur au plan d'eau, ce qui tend à faciliter le mouvement, et durant la phase condensation-reflux, faut élever la masse d'eau, ça induit une résistance à son retour, non ?
    .
    Je ne comprends pas bien ton histoire de relever l'eau au retour? J'aurais tendance à dire qu'il faut que le tuyau "aller" soit légerement montant pour que l'eau condensée coule naturellement au retour par gravitation.
    .
    De toute façon pour améliorer l'efficacité du système il faut à mon avis pouvoir condenser le plus loin possible (d'où isoler la tuyauterie). Il faut également réduire la masse du bateau et du réservoir (a volume constant) et faire la chasse à tous les travaux "parasites".

  22. #17
    DonPanic

    Re : Drôle de moteur à vapeur...

    Citation Envoyé par mariposa
    .
    Je ne comprends pas bien ton histoire de relever l'eau au retour?

    Au départ, chaudière et tuyaux sont entièrement remplis d'eau
    Une partie de cette eau est à environ 1cm au dessus de la ligne de flottaison
    Elle est poussée par la vapeur et "tombe" en partie.
    Quand ça condense, faut bien "remonter" de l'eau dans la chaudière,
    c'est une dissymétrie du cycle, non ?
    Ou j'ai tout faux parceque j'ai marché sur les pieds d'Archimède sans faire gaffe ?

  23. #18
    DonPanic

    Re : Drôle de moteur à vapeur...

    Citation Envoyé par hterrolle
    au fait il va tou droit se bateau pou il tourne en rond
    Dans le bac à douche, j'ai pas pu observer la rectitude de la trajectoire sur de bonnes distances
    Apparemment, il va aussi droit que le permet son usinage plutôt approximatif

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  25. #19
    azoth

    Re : Drôle de moteur à vapeur...

    Bonsoir,

    Jetez un oeil sur ce site:http://www.techno-science.net/index....definition=191

  26. #20
    DonPanic

    Re : Drôle de moteur à vapeur...

    Citation Envoyé par azoth
    Ya maldonne, là, j'ai le bateau sous les yeux, le même modèle, et à aucun moment il ne s'échappe de vapeur de l'un ou autre tuyau.
    et il fait un toctoctoc dont le rythme s'accélère et se stabilise

  27. #21
    pmdec

    Re : Drôle de moteur à vapeur...

    Bonjour bonsoir,

    J'ai vu il y a ~10 ans un truc qui marchait sur le même principe, je crois : un miroir focalisait les rayons solaires sur une capsule en laiton d'où partaient deux tuyaux plongeant dans une petite cuve, l'un "tangentant" une roue à aubes. Après quelques instant d'ensoleillement, la capsule se mettait à vibrer en émettant des claquements (comme les "fausses" cigales métalliques). A l'évidence, il y a vaporisation de l'eau dans la capsule, puis "régression soudaine" de la bulle de vapeur. Cela crée des saccades de pression, et comme le trajet des tuyaux était différents, il devait y avoir un phénomène de résonnance (+ un renouvellement de l'eau par thermosyphon ?).

    Pour le bateau, tu as des explications ici : http://www.eclecticspace.net/poppop/jy/poppop_jy.pdf

    il y a même des "concours" : http://www.i-pornic.com/phpBB2/posti...2b89d7a11b4ce5

  28. #22
    DonPanic

    Re : Drôle de moteur à vapeur...

    Citation Envoyé par pmdec
    Pour le bateau, tu as des explications ici : http://www.eclecticspace.net/poppop/jy/poppop_jy.pdf
    il y a même des "concours" : http://www.i-pornic.com/phpBB2/posti...2b89d7a11b4ce5
    Merci
    L'explication du fonctionnemement du moteur Pop-pop proposée par
    http://www.techno-science.net/index....definition=191
    est donc fausse puisque contraire à l'observation (pas de bulles ejectées lors du fonctionnement en régime normal) et au fait qu'un seul tube suffit.

  29. #23
    azoth

    Re : Drôle de moteur à vapeur...

    La forme de la chaudière fait bien penser à ce que dit pmdec sur les jouets cigales mécaniques. La vaporisation de l'eau doit être très rapide, et le fait que le bruit accélère puis se stabilise fait bien penser à une mise en température du dispositif.
    A propos du fait qu'il n'y à pas d'éjection de gaz, lorsqu'on met le bateau à l'eau, celle-ci pénètre dans le tube vide jusqu'à au moins le niveau de la partie haute de l'orifice.
    Les gaz émis repoussent donc une partie de cette eau vers l'arrière, puis se condensent, ce qui doit au passage favoriser l'admission d'eau dans la chaudière (il s'agit à chaque fois d'une petite quantité d'eau).

  30. #24
    DonPanic

    Re : Drôle de moteur à vapeur...

    Citation Envoyé par azoth
    A propos du fait qu'il n'y à pas d'éjection de gaz, lorsqu'on met le bateau à l'eau, celle-ci pénètre dans le tube vide jusqu'à au moins le niveau de la partie haute de l'orifice.
    Les gaz émis repoussent donc une partie de cette eau vers l'arrière, puis se condensent, ce qui doit au passage favoriser l'admission d'eau dans la chaudière (il s'agit à chaque fois d'une petite quantité d'eau).
    Le bateau est fourni avec une espèce de seringue pour remplir son moteur,
    on met à l'eau, on chauffe
    Tout d'abord, il y a éjection de bulles, je suppose qu'il s'agit des gaz dissous dans l'eau de la chaudière, mais une fois le régime normal du moteur atteint, plus la moindre bulle, ce qui me fait conclure que c'est la même eau qui est alternativement vaporisée et condensée, qu'il ne s'établit pas un circuit dans le système et que c'est bien la brutalité et l'instantanéité de la détente rapportée au temps nécessaire pour qu'une nouvelle détente se fasse qui est à la base du fonctionnement du moteur Pop-pop

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  32. #25
    jeanmiy

    Re : Drôle de moteur à vapeur...

    Bonjour,

    Il ne faut pas non plus oublier la forme hydrodynamique du bateau, qui fait qu'il a un sens favorisé pour avancer, même si le moteur aspire et refoule avec la même force.

    Deuxièmement, vous n'avez pas parlé de la constitution de la chaudière. De mémoire, (car je n'ai pas accès aux sites signalés ici depuis ce poste...) la "chaudière est constituée de plusieurs pièce en clinquant métallique soudées, mais de matières différentes (acier, laiton...) ce qui provoque des dillatations différentielles dans "la chambre". D'ou le bruit caractéristique du moteur popop.

    C'est le battement de l'une des deux membranes de la chaudière qui provoque l'aspiration et le refoulement, en faisant varier le volume de la chambre. Pas besoin de vaporisation dans ce cas donc pas de bulle de gaz comme observé. L'optimisation complète du bidule, c'est quand l'expulsion est violente ("pÔp" ) mais l'aspiration lente (l'eau aspirée refroidie la chaudière qui reprend sa position d'origine, non dilatée, mais rechauffe because bougie, donc re-pÔp)

    Le fonctionnement me fait penser aux cliquets à mains (ceux du film "le jour le plus long"). Une lame souple et élastique avec une bosse. On plie la lame élastiquement, la bosse résiste, puis d'un coup passe son point de résistance => ça fait clic ! On relache, par élasticité la lame revient, et la bosse reprend sa forme d'origine, ça fait clac !

    Je vous laisse faire l'analogie...

    Tchuss...

  33. #26
    pmdec

    Re : Drôle de moteur à vapeur...

    Bonjour,
    Intéressant, ce truc !
    Voir ces trois sites : http://www.sciencetoymaker.org/boat/howBoatWorksl.html , http://www.nmia.com/%7Evrbass/pop-pop/aapt/crane.htm et http://www.nmia.com/%7Evrbass/pop-pop/

    Un moyen de vérifier que l'arrière "plat" du bateau a un rôle (effet de cliquet) serait d'essayer avec une coque symétrique (pointue au deux bouts*)

    *je crois que les marins vont me tomber dessus pour le vocabulaire

  34. #27
    pmdec

    Re : Drôle de moteur à vapeur...

    Citation Envoyé par jeanmiy
    .../... C'est le battement de l'une des deux membranes de la chaudière qui provoque l'aspiration et le refoulement, en faisant varier le volume de la chambre. Pas besoin de vaporisation dans ce cas donc pas de bulle de gaz comme observé. L'optimisation complète du bidule, c'est quand l'expulsion est violente ("pÔp" ) mais l'aspiration lente (l'eau aspirée refroidie la chaudière qui reprend sa position d'origine, non dilatée, mais rechauffe because bougie, donc re-pÔp) .../...
    Bonjour,
    Je crois que cette explication est invalidée par la construction de chaudières rigides et silencieuses : "To go further, it seemed necessary to see what goes on inside the boiler. The top cover of the boat was removed (with some difficulty), and the diaphragm of the boiler was cut away. The top of the boiler was then closed by a piece of 1/8-in. (3 mm) thick Plexiglas, cemented on with epoxy. When the boat was "fired up" it operated normally, except silently. That showed, first, that the movement of the diaphragm played no necessary part in the oscillation of the system." ( http://www.nmia.com/%7Evrbass/pop-pop/aapt/crane.htm au milieu de la page environ).

  35. #28
    jeanmiy

    Re : Drôle de moteur à vapeur...

    Ha bon ? Ha...

    M'enfin, j'émet un doute sur cette expérience, puisque dans ce cas on a quand même deux parois de matières différentes, donc de dilatations différentes, non ?

    Surtout que c'est coté bougie que la paroi fait des pop, et que ce n'est pas le coté oppposé, ici remplacé par le plexi, qui travaille ! Par contre la parois de 3mm épaisse évite le coté tambour et donc le bruit...

    Si cette dilatation ne peux se faire, je ne comprend plus le fonctionnement de ce "moteur"...

  36. #29
    pmdec

    Re : Drôle de moteur à vapeur...

    Citation Envoyé par jeanmiy
    .../... M'enfin, j'émet un doute sur cette expérience, puisque dans ce cas on a quand même deux parois de matières différentes, donc de dilatations différentes, non ?
    .../...
    Si cette dilatation ne peux se faire, je ne comprend plus le fonctionnement de ce "moteur"...
    Bonsoir,
    ceci devrait donc te plonger dans une certaine perplexité :
    car il n'y a carrément pas de "chaudière" juste un tube avec un enroulement et les deux extrémités qui plongent dans l'eau ... (l'image provient de la page http://www.nmia.com/%7Evrbass/pop-pop/buildpop.htm ).

  37. #30
    hterrolle

    Re : Drôle de moteur à vapeur...

    en tous cas une chose peux être sur.

    ont met chaque tuyau dan un recipiant. Dans chacun des recipiant un colorant diferent. Ont devrait être capable de derterminer le flux des liquides.

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