Naissance d'un projet vapeur
Je vous propose de partager ici la naissance d'un nouveau projet vapeur.
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J'ai déjà construit la chaloupe Victoria de Krick et la forme de sa coque est si bien étudiée que je souhaite, dans un futur proche, construire une nouvelle chaloupe avec la même forme de coque.
Commençons donc par la motorisation de cette future chaloupe, à savoir son groupe vapeur et le banc d'essai que je me propose de réaliser.
L'expérience m'a montré qu'un moteur de 3 cm3 était largement suffisant pour cette coque bien profilée et que j'avais même une bonne réserve de puissance. En réalité, et pour naviguer de manière réaliste, la vanne de registre qui commande l'admission vapeur de la machine est ouverte à 1/3 voire 1/2 maximum. A plein régime la chaloupe file à très forte allure.
Je me suis dit qu'il devait donc être possible de diminuer la cylindrée moteur, d'augmenter un peu le volume de la chaudière et du réservoir gaz afin d'augmenter l'autonomie et de passer au delà des 60 minutes.
J'ai donc opté pour un moteur JMC de 2 cm3 avec possibilité, au cas ou je ne serais pas satisfait du résultat, de le remplacer par un moteur oscillant de 3 à 4,5cm. Voici le lien avec le site de Jean Marc Cloup ( JMC ) jmc.vapeur.free.fr
Caractéristique du moteur : Alésage Diamètre 8mm. / course 10 mm. / diamètre tige piston 2 mm. / cylindrée effective ( moins volume tige piston ) 1,95 cm3
Le moteur JMC est acheté en kit à assembler. Attention, si vous n'avez pas de formation mécanique, je vous conseille vivement d'acheter ce moteur assemblé par son fabricant. Ce dernier monte ses moteurs avec soin et vous livrera le tout testé et réglé pour une différence de prix qui n'est pas énorme et qui vous évitera bien des tracas.
Si vous montez vous même votre moteur je vous conseille de régler celui-ci selon les conseils à dispositions sur l'excellent site de Jaques Clabaux en cliquant sur le lien ci après : ( Régalge d'un moteur à tiroir plan )
La chaudière est commandée sur mesure, selon mes instructions, chez le même fournisseur ( JMC ). Je ne suis en effet pas équipé pour braser un tel volume et, par prudence, je préfère me fier au spécialiste qui me livre une chaudière parfaitement brasée et testée. On ne badine pas avec ce genre de chose et la sécurité n'a pas de prix !
La fabrication des raccords des écrous des vis et de tout le petit matériel nécessaire à la réalisation d'un groupe vapeur ne me pose en revanche aucun problème. J'ai la matière à disposition et un tour pour l'usinage et le fraisage. Les écrous 6 pans sont usinés directement dans le profilé Ad-hoc. Tout ce matériel vient progressivement rejoindre mes petites boîtes à casiers dans l'attente du montage final.
Sur une planche de contre plaqué, j'ai commencé par dessiner la surface disponible pour la disposition des divers éléments de mon futur groupe. Cette opération réalisée, je place ces éléments et définit la manière de les maintenir solidement en place, tout en prévoyant un démontage rapide et aisé si nécessaire.
Pour un groupe vapeur simple dans une chaloupe, il faut réunir au minimum les élément suivants. Une chaudière / Une machine / Un réservoir gaz / un brûleur / Un régulateur de pression / Une vanne de registre / Un huileur / Un déshuileur / Un arbre d'hélice et son tube d'étambot / Une hélice / Un cardan / Un sifflet / Du tube de cuivre de diamètre 3 et 4 mm et bien entendu toutes les vannes, les robinets, raccords et autre visserie nécessaires à l'assemblage du tout.
La chaudière et son isolation.
La chaudière reçoit tout d'abbord une couche d'un tissus de verre sur lequel se trouve collée une feuille aluminium. Cette isolation se pose côté aluminium contre la chaudière. Cette étape franchie je place une deuxième deuxième couche d'isolation en planchettes de Samba et d'acajou disposées en alternance et maintenues en place par un cerclage en laiton.
La machine et son bac de récupération.
Pour récupérer et concentrer les inévitables projections d'huile en dessous de la machine, je réalise un bac de récupération en feuille de laiton pliée et soudée. Ce bac sera solidement fixé au plancher de la chaloupe par 4 vis placées dans les coins du bac.
L'idée étant de pouvoir changer la motorisation et passer du moteur 2cm3 au 4,5cm3 si nécessaire, je prévois, à l'intérieur du bac, deux supports en laiton vissés et soudés, sur lesquels reposera le moteur, fixé par des vis métriques M 2,5. Le support est percé et tarraudé pour recevoir les deux types de moteur.
De cette manière, il sera très facile de démonter le moteur si nécessaire tout en laissant en place le bac de récupération.
Le réservoir de gaz.
Toujours le même fournisseur JMC. Ce réservoir est posé sur deux supports en bois de ma fabrication. Il est ensuite bridé sur les supports afin de le maintenir solidement en place. Il faut maintenant y placer : au centre la vanne de remplissage, puis à un extrêmité le robinet de sortie du gaz, et à l'autre extêmité le robinet de purge avec, très important, son petit tube qui plonge environ sur le 1/3 de la hauteur du réservoir.
Le déshuileur.
Je constate qu'il me manque de la matière pour réaliser ce dernier. Afin de réaprovisionner un peu ma réserve, une petite commande chez Tartaix s'impose. Je vous explique que vous puissiez également en profiter à l'occasion car ce fournisseur est véritablement une bénédiction pour un modéliste qui fait de la vapeur. Vous y trouvez Laiton / Cuivre / Acier en barres en tubes et en profilés et au détail. Nul besoin d'acheter 1 mètre ou 10 kilos pour vous faire livrer.
Vous vous connectez sur le site www.tartaix.com vous choisissez votre matière et vous demandez un devis. Dans les 24 heures vous avez une réponse avec le prix détaillé de votre commande. Si vous êtres satisfait vous confirmez et vous payez en ligne. Vous recevez une confirmation de commande, puis d'expédition. A partir de la, votre colis est livré dans les 3 jours maximum.
Passons maintenant à la réalisation du déshuileur.
Un de tubes commandés servira à sa confection. Diamètre 47mm hauteur 75mm. Je tourne deux flasques qui viendront brasées aux deux extêmités.Quelques raccords, un bouchon fileté, un bon coup de polissage et voilà le déshuileur déjà prêt. Rien de bien difficile !
Le déshuileur reçoit la vapeur qui sort de la machine. Une partie de la vapeur chargée d'huile se condense à l'intérieur et le surplus de vapeur est canalisé par un tuyau au sommet de la cheminée ce qui donne un joli panache. Il suffit de retirer l'eau de condensation chargée d'huile au moyen d'une seringue après chaque fonctionnement du groupe.
Suite sur la page 2. Vous trouvez celle-ci en cliquant sur le carré ci dessous
Le régulateur de pression
Ce régulateur tavaille sur le principe de la déformation d'une membrane, déformation provoquée par la pression dans la chaudière. Cette déformation provoque la fermeture progressive de l'arrivée du gaz au brûleur pour maintenir celui-ci en veilleuse une fois la pression voulue atteinte. La pression est réglable entre 1 et 7 bars. Pour cette installation, j'ai réglé la mise en veilleuse à 3 bars
La vanne de sifflet.
Cette vanne permet au moyen d'un servo de commander l'arrivée de la vapeur au sifflet. Elle doit se trouver au plus près du sifflet qui sera fixé à la cheminée. Il faut pour celà confectionner un support rigide qui permettra de maintenir cette vanne. Ce support doit être suffisament rigide pour résister à la force de traction du servo sur le levier de commande de la vanne.
Les divers raccords
A force de vouloir rendre service et de distribuer mes raccords aux copains pour les dépanner, c'est moi qui aujourd'hui suis en manque ! Mon stock est épuisé.
Je vous explique ici comment je réalise ces raccords. J'ai acheté une fois pour toute les divers tarrauds en filières en métrique et pas fins dans les diamètres de M10 / M8 / M6 / M5.
Les raccords les plus courants se composent de 3 pièces. Un écrou / Une olive / Une base. Ces pièces sont façonnées au tour dans des barres de laiton, ( profilé hexagonal pour les écrous. )
Oui mais voilà, on me dit souvent : Mais GéGé comment fais tu pour réaliser le filetage intérieur de l'écrou ? En effet, un tarraud est cônique sur environ le 1/3 de sa longueur et il est impossible de tarrauder correctement sur une aussi courte distance !
Certains modélistes ont meulé l'extrémité du tarraud de finition pour enlever la partie cônique et permettre d'arriver au résultat souhaité. Au prix des bons tarrauds en acier rapide, cette solution me dérange et je vous propose autre chose.
L'écrou est réalisé avec un trou traversant permettant le tarraudage sans modification du tarraud. Une fois ce tarraudage réalisé, reprise au tour pour réaliser un petit lamage de 4 dixièmes de profond sur une extêmité. Ce petit lamage servira au centrage d'une petite rondelle tournée dans du laiton et qui viendra s'ajuster à l'extêmité de l'écrou. Il ne reste alors plus qu'à braser le tout à l'argent et voilà l'écrou réalisé. Un petit coup de nettoyage et de polissage et les écrous viennent rejoindre ma réserve. Les olives sont tournées très facilement dans une barre laiton de diamètre 6mm.
La vanne de registre et le huileur
La vanne de registre est une vanne à boisseau qui permet l'ouverture et la fermeture de l'arrivée vapeur au moteur sur 1/4 de tour. Un levier de commande permettra de raccorder la vanne au servo de commande de la vapeur.
Le huileur travaille selon le principe de la différence de densité entre l'huile et l'eau. Le huileur est rempli d'huile jusqua'à la hauteur du tuyau vapeur qui le traverse. Dans ce tuyau vapeur un tout petit trou est percé ce qui met en contact la vapeur et l'huile. Ce contact provoque une condensation d'une petite partie de la vapeur en eau. Une petite goutte d'eau se forme au dessus du huileur et comme cette eau est plus lourde que l'huile elle coule au fond du huileur et pousse son volume en huile dans le tuyau vapeur. Cette huile porté par la vapeur va venir lubrifier les cylindres de la machine. C'est tout simple et efficace !
Le Cardan
Un ami modéliste à vu le cardan que j'ai monté sur la chaloupe Victoria et sur le banc d'essai présenté sur ces pages. Dommage me dit-il, ce cardan est disproportionné par raport à l'ensemble. Un simple cardan à boule ou un toc n'auraient-t-ils pas été mieux adaptés ? Cette judicieuse et pertinente remarque m'a contraint à y réfléchir et je vais fabriquer un cardan à boule en partant de pièces de récupération d'une voiture RC trouvées dans ma boîte à bidules. Sur cette boîte j'ai placé une étiquette avec cette inscription : ( Pièces ne servant à rien mais pouvant être utiles à l'occase !)
La suite de la présentation de ce groupe vapeur sur la page suivante.
Cliquez sur la petite flèche à droite du chiffre 2 dans les casiers blancs ci dessous.
Le bac Plexiglas et le test de l'hélice dans l'eau
En cours de réalisation de ce banc d'essai pour mon groupe vapeur, il m'est venu l'idée de tester celui ci en condition réelle à savoir avec une hélice qui travaille dans l'eau ce qui crée un couple constant sur l'arbre d'hélice et permet de choisir l'hélice la mieux adaptée.
J'avais un doute sur la puissance du 2 cm3 JMC. Celui-ci était il capable d'entraîner une hélice de 65mm de diamètre à une vitesse de rotation suffisante ?
J'ai estimé la vitesse nécessaire à une navigation réaliste d'une chaloupe Anglaise bien profilée à 1000 tours par minute.
J'ai donc réalisé un bac plexiglas parfaitement étanche dans lequel se trouve actuellement une hélice à larges pales de 60 mm. de diàmètre.
Hélice Raboesch de type D à gauche, code 174-14 soit : 60mm. de diamètre pour un pas de 61.5 mm. Filetage M4 / nombre de tours maxi 5800 t/min
Les premiers essais montrent que ce moteur entraine allégrement cette hélice avec une vanne de registre ouverte au 1/3 et une pression de service de 3 à 4 bars. Si j'ouvre la vapeur le moteur s'emballe et atteint 2500 tours voire plus. C'est de bonne augure et avec cette réserve de puissance je vais augmenter le diamètre de l'hélice à 65 voire 70 mm , maximum possible sur mon projet de chaloupe.
La vitesse de rotation de l'hélice est mesurée avec un tachymètre laser au travers du bac plexi. C'est un compte tour spécialement utilisé pour mesurer la vitesse de rotation des hélices à deux / trois / quatres ou cinq pales.
Ci dessous, quelques photos de cette réalisation et deux vidéos qui permettent de bien comprendre le fonctionnement du banc d'essai.
Sur la première vidéo, le moteur tourne, mesuré au compte tour, entre 700 et 800 tours / minute
Sur cette deuxième vidéo, le moteur tourne à environ 500 tours minutes
Je vais poursuivre les essais avec les hélices de 65 et 70 mm. et chronométrer, après le choix définitif, l'autonomie atteinte par ce groupe.
Théoriquement , et selon calculs, à vitesse constante de 1000 tour/minute et sans l'utilisation du sifflet l'autonomie devrait atteindre 80 minutes
A 1000 tours minutes, le groupe consomme 300 cm3 d'eau en une heure et 400cm3 en une heure et 20 minutes. A ce stade il reste encore 150cm3 d'eau dans la chaudière qui en contient au départ 550 cm3.
Comment mesurer la consomation ? : Faire le plein avec une mesure graduée très précise et faire un repère au niveau d'eau / Laisser tourner le moteur par exemple 15 minutes. / Laisser refroidir puis remplir à nouveau la chaudière au repère avec une seringue graduée. Vous obtenez la consommation horaire en multipliant le volume ajouté par 4. C'est un peu empirique, mais celà vaut tous les calculs !
A propos d'hélice, si vous souhaitez tout savoir sur cet accessoire qui va propulser votre bateau, je vous propose le lien du site de Jacques , c'est le meilleur ! Cliquez sur le lien ci après ( Les hélices selon Jacques Clabaux )
Tel est le résumé de mes divers essais au 31 octobre 2012. La suite prochainement.
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