turbines : recherches et constructions

Pour changer un peu du moteur traditionnel ...

Cliquez pour agrandir l'imageUne turbine ?

Bien que ce moyen de propulsion soit rarement utilisé sur nos modèles, cette construction, probablement suivie d'autres, permet de sortir des sentiers battus.
Je m'y intéressais pas tellement jusqu'à ce que je reçoive le courrier d'un professeur qui avec ses élèves en a réalisé une  alimentée par ... la vaporisation instantanée ! - à voir bientôt.

Cliquez pour agrandir l'image
Un souvenir bien lointain que ce rotor confectionné avec des pales découpées dans une cannette puis collées à la cyano...

turbine 1


Les plans de ce modèle tout simple sont largement inspirés de la réalisation de Rudy MEMIN, surtout pour l'emploi d'une roue dentée comme rotor !
Pour les amateurs, on peut trouver ses plans dans le cahier n°9 de l'Escarbille (CAV).

https://www.cav-escarbille.com/vap_shop.htm
Cliquez pour agrandir l'image
Cliquez pour agrandir l'image

Les cotes dépendront ben entendu du matériel que vous pourrez réunir : diamètre de la roue dentée (ici, elle fait 33.5 de diamètre extérieur) et se monte sur un axe de 4 mm.
Même chose pour les perçages des trous servant de cages à roulement ... Pour les roulements, ceux à épaulement sont parfaits.

Cela tournera parfaitement si les usinages permettent un montage bien d'équerre des côtés de la turbine. Avec du 4 d'épaisseur, il faut soigner le montage dans l'étau (rond pour le blocage) avant de passer la fraise.

Le montage se fera par vis sur le socle, par contre pour les côtés et le dessus, on utilisera des goujons, le tout en M2. Même fixation dans l'étau pour les perçages à 1.6 sans oublier comme ensuite le taraudage, un peu de pétrole.

Pour un bon fonctionnement des engrenages, la cote de 15 est plutôt de 15,1 . Pas très mécanique mais cela tourne parfaitement ainsi avec un module de 0.5.

construction de la "boîte"

de l'alu de 4 et de 2.
Cliquez pour agrandir l'image
côté avant avec 2 roulements
Cliquez pour agrandir l'image
côté arrière avec 1 roulement
Cliquez pour agrandir l'image
support axe moteur
Cliquez pour agrandir l'image
pour les amener à la même longueur ...
Cliquez pour agrandir l'image
... on scie en suivant un guide de 4 mm de large.
Cliquez pour agrandir l'image
premier montage
Cliquez pour agrandir l'image
le dessus et la cheminée

les axes


Le premier de diamètre 4 va recevoir le rotor roue dentée de module 0.8. Latéralement il sera maintenu avec un peu de jeu, par une vis M2 en bout et la roue dentée. En bout, on reprend à diamètre 2 pour placer un petit pignon de 10 dents de module 0.5.

Le second de diamètre 3 sera maintenu de la même manière. Pour l'instant il reçoit une roue dentée de diamètre 25 module 0.5 (50 dents) qui sera remplacée plus tard par une roue en laiton. La réduction sera donc de 5.

Prévoir des rondelles de téflon pour limiter le jeu.
Cliquez pour agrandir l'image
Cliquez pour agrandir l'image

les buses, la sortie d'eau condensée

vont se monter sur les côtés en alu de 2.
La hauteur des buses a été calculer en faisant des essais au compresseur.
Cliquez pour agrandir l'image
Cliquez pour agrandir l'image
Cliquez pour agrandir l'image
Cliquez pour agrandir l'image

Les buses doivent être très proches des dents mais sans les toucher : si elles sont trop éloignées, on ajoute une rondelle à l'intérieur, si elles touchent, on reprend la buse au tour.
Cliquez pour agrandir l'image
Cliquez pour agrandir l'image

montage

aucune vis ne sera bloquée, ni aucun écrou. Ce m'est qu'au dernier moment qu'on procède aux blocages en vérifiant à chaque fois que tout tourne parfaitement. Quand on lance la turbine en partant de l'axe moteur, le rotor qui a quand même une masse de 15 grammes doit tourner un bon moment ...
Cliquez pour agrandir l'image
1
Cliquez pour agrandir l'image
2
Cliquez pour agrandir l'image
3
Cliquez pour agrandir l'image
4
Cliquez pour agrandir l'image
5

finitions

Il faut fixer la cheminée : tube de laiton de 0.5 d'épaisseur pour un diamètre extérieur de 16 (canne à pêche) qui a été "embouti" à force sur un élément de plomberie repris à 16.1 : le recuire puis l'enfoncer. Problème, la base bouge dans le support ! Prévoir  l'emplacement de 2 vis M2 dont les têtes vont la maintenir en place ...
Et puis, si on veut cacher la mécanique, il faut reprendre le socle pour y fixer un cache en tôle de 0.3 ... en prévoyant 2 nouveaux goujons !
Cliquez pour agrandir l'image
Cliquez pour agrandir l'image
Cliquez pour agrandir l'image
Cliquez pour agrandir l'image
Peinture à la bombe type barbecue. Là, avant le montage, tous les goujons ont été repris en longueur après serrage à la pince. La baguette de bois a été remplacée par un plat de 4 en acier qui guide la lame.
Cliquez pour agrandir l'image
Cliquez pour agrandir l'image
Cliquez pour agrandir l'image

étanchéité de la boîte

Au montage de la boîte, Rudy utilise de la colle silicone.
Je ne l'ai pas fait car ce ne doit pas être facile à démonter. Comme le montage a été effectué peu de temps après la peinture, étanchéité parfaite car elle ... colle et le premier démontage n'a pas été facile.
Une idée ; en profitant des goujons, on doit pouvoir placer une torsade de téflon ...

essais


Ils dépassent mes espérances.
Faute d'un axe moteur assez long, je n'ai pas pu installer le frein à air. Dommage.
Cependant, il est impossible d'arrêter la turbine en serrant cet axe entre les doigts, même à 1 bar ...
Cliquez pour agrandir l'image

amélioration

Il n'est pas facile de fixer les raccords d'arrivée de vapeur car l'écrou bloquant la buse se dévisse !
Pour éviter cet inconvénient qui met le bec de la buse en contact avec le rotor, il est nécessaire d'ajouter des rondelles de type éventail ou fendues.

vanne pour turbine

Encore une idée de Rudy MEMIN pour modifier le sens de rotation et ainsi - on peut toujours rêver - obtenir la marche arrière ou la marche avant sur un bateau ou un véhicule.
Cependant Rudy n'a pas finalisé ce projet en lui préférant une hélice à pas variable ...

principe

Un boisseau va tourner dans un cylindre et diriger le flux de la vapeur vers une buse ou l'autre.
Avec ce croquis, on voit que le débattement sera de 90°, tout à fait correct pour une éventuelle commande par servo.
Cliquez pour agrandir l'image

recherche de l'étanchéité

qui dépendra en premier lieu du glissement parfait du boisseau dans le corps de la vanne.
. entre le bouchon supérieur vissé (vis M1,6) et le corps du téflon de 0.25
. en bout de raccord, une rondelle de téflon de 3 x 5 x 1 que l'on pourra serrer : on peut aussi placer un bout de tube silicone de 3 x 5 et de 1 d'épaisseur
. entre le bouchon inférieur (qui se visse) et le corps, un joint torique en VITON qui résiste à 200°
. sur la tige du boisseau, un joint en tube de silicone d'environ 2.6 d'épaisseur qui sera légèrement compressé au montage du bouchon inférieur.

Sur la vidéo, on aperçoit une légère fuite que l'on supprime facilement en serrant à nouveau les vis M1.6 et le bouchon.
A l'usage il est probable que le joint de la tige va se tasser : on pourra le changer ou ajouter une petite rondelle en laiton.

Cliquez pour agrandir l'image

construction

Cliquez pour agrandir l'image
Une idée intéressante mais abandonnée car elle ne permet pas de passer puis repasser l'alésoir dans le corps et la fraise de 8 n'est pas satisfaisante :

Cliquez pour agrandir l'image
Cliquez pour agrandir l'image


On en revient donc à un corps de vanne plus classique qui supposera la fixation du bouchon supérieur par vis ...

bouchon supérieur

le seul problème sera le taraudage dans le corps. Un vieux truc où on procède par superposition : percer les 3 trous du bouchon à 1.2, placer le bouchon sur le corps, pointer avec le foret de 1.2, tarauder ce premier trou, agrandir celui du bouchon à 1.7 puis visser. Repérage des deux autres trous à tarauder ...
Cliquez pour agrandir l'image
pour protéger le filetage
Cliquez pour agrandir l'image
téton terminé
Cliquez pour agrandir l'image
repérage par superposition
Cliquez pour agrandir l'image
confection du joint

boisseau et tige de commande

N'ayant plus de rond de 8, je me suis rabattu sur un tube de 6x8 coulissant parfaitement dans le corps et ai brasé à l'argent un rond de 6 ...
On usine le la tige à diamètre 3, on met le boisseau à longueur puis on passe la réalisation du "haricot" en se servant plateau diviseur.

Repérer avec le fort à centrer le centre du boisseau, pointer deux fois, à 90° et à 5 mm de la lèvre supérieur, percer sur 1, 7 de profondeur, et reprendre avec la fraise de 2 en faisant tourner (petites passes de 1/10ème) sur 1.5 de profondeur.

Cliquez pour agrandir l'image
bricolage
Cliquez pour agrandir l'image
tige diamètre 3
Cliquez pour agrandir l'image
mise à longueur
Cliquez pour agrandir l'image
repérage centre
Cliquez pour agrandir l'image
pointage puis perçage
Cliquez pour agrandir l'image
fraisage
Cliquez pour agrandir l'image
boisseau, tige, joint
Cliquez pour agrandir l'image
joint aux faces parallèle
Cliquez pour agrandir l'image

bouchon inférieur



qui est réalisé dans de l'hexago de 12 avec un filetage de 10 x 01. Pour limiter le frottement sur le boisseau, on peut réaliser un petit téton de 0.5 d'épaisseur
Cliquez pour agrandir l'image

Avec ce petit tour impossible de percer à diamètre 9 le bas du corps devant recevoir le bouchon, le mandrin de perçage n'admettant qu'un diamètre maximum de 8 !
Bien sûr on peut réaliser ce trou avec un outil à aléser ... mais il y a plus simple : à la place du mandrin de perçage, on place un autre mandrin à 3 mors
Cliquez pour agrandir l'image
Taraudage réussi !
Cliquez pour agrandir l'image
mise à épaisseur
Cliquez pour agrandir l'image
fixation sur le socle ?
Cliquez pour agrandir l'image
avant brasure argent
Cliquez pour agrandir l'image
on va passer aux réglages

Les réglages consistent à serrer le bouchon inférieur en compressant légèrement le joint de la tige du boisseau. On peut ensuite parfaire l'étanchéité en serrant plus ou moins le joint du bouchon supérieur. Le levier de commande doit se déplacer sans forcer.
Test réalisé dans un premier temps à l'eau. Cependant, après un premier fonctionnement à la vapeur il faudra revoir le serrage des vis M1.6 .
Cliquez pour agrandir l'image
Cliquez pour agrandir l'image
Cliquez pour agrandir l'image

essai à la vapeur

un essai qui semble convaincant ...
A suivre un jour après avoir équipé un véhicule de cet ensemble de propulsion qui sort de l'ordinaire !

.

turbine 2 : la PPT pour Petite Plombing Turbine  ...

Comme annoncé, en voici une autre qui se construit en très peu de temps grâce à des éléments de plomberie et encore avec une roue dentée (diamètre 18, module 0.8) servant de turbo.
Certes, c'est un jouet et je me demande si on pourra un jour lui demander de se mettre travail !
Cliquez pour agrandir l'image
Détail des petites modifications apportées au raccord et aux bouchons (en rouge).
Cliquez pour agrandir l'image
Attention, sur ce plan un seul trou fileté pour recevoir un support : j'en i ajouté un second !
Cliquez pour agrandir l'imageOn supprime l'anneau central puis on procède à la réalisation  de l'arrivée vapeur : pointage sur l'arête, perçage à 1.5 puis fraise de 2.
Cliquez pour agrandir l'imageReprise du diamètre du bouchon puis perçage à diamètre 7 pour recevoir le roulement.
Cliquez pour agrandir l'imageVérification de l'alignement avec un rond de 3 (roulement à épaulement de 3 x 7).
La hauteur des bouchons a été réduite.
Cliquez pour agrandir l'imagePerçage à 2.5 du corps puis passage du taraud M3.
Le montage se fera par écrou avant brasage à l'argent : la tige filetée ne doit pas gêner le vissage du bouchon.
Cliquez pour agrandir l'imageBrasure à l'argent d'un embout sur un tube de 0.6 x 2 ! que j'ai retrouvé dans mes bricoles mais que je ne vois pas sur un catalogue. Par contre, un tube de 1 x 2  fait l'affaire.
Cliquez pour agrandir l'imagePour la brasure on procède en deux temps :
. souder les supports et le tube d'échappement
. souder l'arrivée de vapeur (attention, elle ne devra pas toucher le rotor).
Cliquez pour agrandir l'imageL'axe ; un rond de 4 (diamètre de la roue dentée) repris aux extrémités à 3.
Des rondelles de téflon  qui permettent de corriger la longueur de 39.
On doit avoir un léger jeu de 1/10èmelatéralement.
Cliquez pour agrandir l'image

essai à la vapeur

qui en suit d'autres à l'air comprimé.
Aucune force évidemment mais qui sait ... une idée !

sens de rotation :

il faut être attentif à la soudure de l'arrivée vapeur et de l'échappement pour déterminer le sens de rotation : ici, l'hélice démarre à droite ... Bon, elle pousse, enfin, si on veut !

Cliquez pour agrandir l'image
Cliquez pour agrandir l'image
Cliquez pour agrandir l'image

Quel avenir pour cette petite turbine ?

Si la première pourrait emmener un engin terrestre du Genre HELICA (à condition de trouver la bonne hélice qui devrait être une tripale ou une quadripale), la seconde pourrait mouvoir un ballon ou un dirigeable ... à condition d'en réaliser l'enveloppe !

Cette dernière idée a donné lieu à une discussion sur le Forum Blooo que l'on trouvera ici :
http://www.bloooo.fr/forums/viewtopic.php?f=77&t=6358

Le problème soulevé est, bien entendu celui du poids généré par la masse.

Ma réponse qui n'est pour l'instant qu'un brouillon et qui sera complétée par d'autres recherches :
"A quoi peut bien servir cette mini-turbine ?
Le rêve conduit parfois à de curieuses réflexions …
Cette mini turbine alimentée à la vapeur, avec un poids réduit au minimum pourrait se placer sous un ballon ou un dirigeable et le faire évoluer.
Pour le poids à ne pas dépasser, on peut en avoir une idée en allant sur ce site :
http://ballonsolaire.pagesperso-orange.fr/
et il y en a d'autres …
Mais je pensais plutôt à l'hélium … Pas de vente en petite bouteille sur le Territoire ! Alors on n'y pense plus, bien qu'un rêve c'est comme de la glu … Et si on utilisait la vapeur du moteur qui s'élève gentiment de notre échappement pour s'envoyer en l'air ?
L'dée est déjà prise ! On trouvera d'autres liens en tapant « ballon gonflé à la vapeur » dans un moteur de recherche :

https://books.google.com/books?id=1BRDAAAAIAAJ&pg=PA26&lpg=PA26&dq=ballon+gonfl%C3%A9+%C3%A0+la+vapeur&source=bl&ots=sXwENSCzYl&sig=ACfU3U2C7RR_DTiJZZWoGIxO-yG2bKVJog&hl=fr&sa=X&ved=2ahUKEwipt5nC7KjiAhWO-lQKHQLqAbQQ6AEwEHoECAQQAQUn

Cliquez pour agrandir l'image
Un extrait de ce chapitre écrit par M. Henri GIFFARD :

A la réflexion et malgré l'assurance de cet auteur, suite à la lecture d'un autre article aussi ancien et probablement d'un contemporain , je me suis dit que cette vapeur saturée d'eau allait trop alourdir l'engin …
Le rêve (la glu) se poursuit cependant en sachant qu'il existe une vapeur presque sèche produite par une machinerie à vapeur bien plus légère que la traditionnelle : une machinerie à vaporisation instantanée ! Déjà dessinée la machine. Quant à la réalisation du ballon … pas le temps.
YAPUKA … "

documentation

Une turbine ? Ce n'est pas un première sur le site. A consulter :

un mémo sur les turbines

dePatrick LECLERE
34 pages à lire et à télécharger ...
à télécharger en bas de cet album
Cliquez pour agrandir l'image

05 TGA Turbine à vapeur

de Alain GLIBERT
fichier Word dans cet album
Cliquez pour agrandir l'image

A steam turbine

A steam turbine by Herbert R. Pfisteer "Popular Science" de fevr. 1961
Une turbine à vapeur marine et sa boite de démultiplication en vue d'une application au modélisme bateau : le prestigieux "NS Savannah", premier cargo  à propulsion nucléaire conçu en 1955 sur le modèle d'un yatch de luxe, qui fut lancé en 1962

Avec les plans et la méthode pour la réaliser : de quoi remplacer la roue dentée !

album en construction ...

Des erreurs ? Des commentaires ? Des questions ?  ...  écrivez-moi


Copyright (C) 2008-2018 Tous droits réservés.albums mis à jour le : mercredi 19 juin 2019