Moteur Stirling

Aurelpere

https://wiki.lowtechlab.org/wiki/Moteur_Stirling

Dernière modification le 24/06/2024

Difficulté

Hard Difficile

Durée

1 day(s) jour(s)

Coût

50 EUR (€)

Description

Des trucs sur les moteurs stirlings

Sommaire

stirling, solaire, energie, moteur

---

Introduction

Nous vivons maintenant dans 1 mond post-covid, et qvous fassiez parti dceux qui

pensent qles milliardaires prennent très au serieux le changement climatique et veulent

regler la question par la population en se réfugiant dans des bunkers survivalistes,

ou qvous fassiez parti dceux qui pensent qles milliardaires s'en foutent et veulent

just continuer à s'enrichir jusqu'à la dernièr goutt de pétrol,

il devient urgent de trouver des alternatives aux modèles qu'on nous propos et au fascism,

et ca pass aussi par des alternatives techniques.

Le moteur stirling a été inventé au XIXè s. avant lmoteur thermiqu

et a connu quelques applications industrielles "mainstream", notamment dans les années

60 (Ford Torino, navire américain Caloric).

Aussi appelés "moteurs à air chaud", lprincip est de balader dl'air alternativement d'1

zon froid à 1 zon chaud et récupérer la forc mécaniqu engendr par la dilatation (spécial dédicace bruno lemaire)

et la contraction dl'air.

Les moteurs stirling performants ont nécessit beaucoup d r&d et ont atteint des rendements

plus importants qles moteurs thermiques avec carburants (autour d 40%).

Ils sont fiables, silencieux et ont des rendements élevés.

Ils sont cependant mieux adaptés à des régimes fixes.

Chroniqu d'1 nuit blanch avant d'aller tracter contr l fascism pour utiliser les 24h apres reception et

avant sabotage du "jouet" que j'ai reçu.

Étape 1 - revue de la litterature web

On list ici quelques vidéos de moteurs stirling "diy" (do it yourself)

plus ou moins bricolés et en langue français.

On voit qca va du moteur fait avec 1 canett dcoca cola (DDM Brico Voyageur https://www.youtube.com/watch?v=nBxKOkYx2rI) à 1 moteur en bois

avec des seringues en verres pour les pistons(Incroyables Experiences https://www.youtube.com/watch?v=s79odgWz6BM), à 1 moteur 125 kW usiné (French Stirling Fablab https://www.youtube.com/watch?v=Z24dZ3St_JE de la serie d'épisode https://www.youtube.com/playlist?list=PLE1TyIvCXNyjlvWRi10LUsEMXKyRS6Ltx sur la chaine https://www.youtube.com/@FrenchStirlingFablab).

Vous y trouverez nettement plus de ressources pour essayer de fabriquer

votr propr moteur stirling qdans l texte ci-dessous.

En bonus, pour les enseignants, 1 exempl de jouet de typ tracteur et gru fabriqué en meccano ici :

http://cm1cm2.ceyreste.free.fr/stirling.html

Étape 2 - la puissance des jouets

On va maintenant essayer d mesurer la puissanc de moteurs stirling dits "jouets scientifiqu"

qu'on peut trouver sur aliexpress ou chez des revendeurs comm science labs.

Vous trouverez en pièce joint deux vidéos qui montrent 1 moteur stirling "jouet scientifiqu" qui tourn

avec pour sourc d chaleur 1 flamm provenant d'1 bougi et de combustion d'alcool.

Le moteur est fourni avec 1 petit contenant et 1 mech à imbiber d'alcool qui produit 1 puissanc

adapt au moteur(video 1).

On voit dans la vidéo avec la bougie (video 2) qla flamm dla bougi ne produit pas 1 puissanc adapt

et le moteur tourn quelques secondes puis s'arret et ndevient très capricieux pour redémarrer (1 peu aléatoir apres

divers essais mem apres refroidissement).

On mesur donc la puissanc des deux flamme (voir video 3 et 4):

temps pour porter à ébullition 10mL d'eau de 20°C à 100°C

Energi=10*80 calories=800*4,184J=3347,2J

temps pour flamm lamp à alcool: 40s à 1 minut(selon fremissement ou bouillonement entier)

temps pour bougi : 90 à 120s

lamp a alcool:

Puissance_max=3347/40=84W

Puissance_min=3347/60=56W

bougi

Puissance_max=3347/90=37W

Puissance_min=3347/120=28W

Pour essayer d mesurer lrendement, on fix 1 poids au moteur (ici 1 boulon pét d 5g voir video 5),

et on mesur l coupl d'entrainement

ainsi qla vitess angulaire.

L boulon pès 5g et est fix à 1 distanc d=3cm d l'ax d rotation.

Pour mesurer la vitess angulair, on va utiliser deux logiciels: 1 bout d cod python reposant sur opencv, et ffmpeg

commands python:

sudo apt install virtualenv
virtualenv --python=/usr/bin/python3 .
source bin/activate
pip3 install opencv-python



import cv2
import os

def charger_images_video(video_filename, output_folder):
    """
    Charge les images vidéo d'un fichier et sauvegarde chaque frame en tant qu'image JPG.

    Args:
        video_filename: Le chemin d'accès au fichier vidéo.
        output_folder: Le dossier où sauvegarder les images JPG.

    Returns:
        Un tableau NumPy contenant les images vidéo (3D array: frames, rows, cols).
    """

    # Ouvrir la vidéo avec OpenCV
    cap = cv2.VideoCapture(video_filename)

    # Vérifier l'ouverture réussie
    if not cap.isOpened():
        print("Erreur d'ouverture du fichier vidéo:", video_filename)
        return None

    # Vérifier que le dossier de sortie existe, sinon le créer
    if not os.path.exists(output_folder):
        os.makedirs(output_folder)

    # Liste vide pour stocker les images vidéo
    images_list = []
    frame_number = 0

    # Lire les images vidéo image par image
    while True:
        ret, frame = cap.read()

        # Vérifier la lecture de l'image
        if not ret:
            break

        # Sauvegarder chaque frame en tant qu'image JPG
        frame_filename = os.path.join(output_folder, f'frame_{frame_number:04d}.jpg')
        cv2.imwrite(frame_filename, frame)

        # Ajouter l'image à la liste
        images_list.append(frame)
        frame_number += 1

    # Fermer la capture vidéo
    cap.release()

    return images_list

# Exemple d'utilisation
video_filename = '00009.MTS'
output_folder = 'frames'
images_list = charger_images_video(video_filename, output_folder)

commands ffmpeg:

sudo apt install ffmpeg
ffmpeg -i 00009.MTS -vf fps=25 output_frame_%04d.png

Vous pouvez reproduir la mesur avec l fichier vidéo sourc (lien ici) et les bouts d cod ci-dessus.

Malheureusement, à c stad d l'expérienc, la pris d video à 25fps n permet pas d mesurer correctement

la vitess angulair du moteur qui tourn trop vit et produit 1 flou sur la vidéo décompos en 25 images par secondes.

Updat à réception d'1 camera 120fps et/ou d'1 tachymètr.

Étape 3 - faire tourner le moteur avec une source solaire

Fair 1 moteur stirling performant exige beaucoup d r&d (go! pour les hackers qui veulent faire des leaks des archives d philips ou d la ford torino -oui les années 60/70 cest pas q génial pour la musiqu-)

et on va ici s caler sur la puissance d la flamm qui fait tourner l moteur correctement:

70W

On va d'abord utiliser 1 reflecteur d petit taill sur lequel on va venir fixer des bouts de mirroir pétés, mesurer le temps d'ébulition d'1 petit quantité d'eau

et on viendra fair 1 regl d trois pour 1 diametr adapt (la puissanc du soleil est linéair d la surfac ensoleill).

Update au prochain jour avec assez d soleil: lundi 24 juin et mardi 25 juin

Étape 4 - optimiser et fabriquer un recepteur solaire mobile

Là, j vous pass la balon.

D'abord, il faudrait réfléchir à 1 récepteur qui suit l soleil dynamiquement en fonction d sa position dans la journ (du jour et de l'heur) et de la latitud et longitud,

et plus important: qui soit capabl de renvoyer les rayons concentrés sur 1 point fix quel q soit l'heur.

Ensuit, on peut imaginer 1 truc constitu d plusieurs recepteurs d diametres distinct adapté à 1 ensoleillement variabl.

On a alors 1 sourc d'énergi renouvelabl infini et transportabl qui va fonctionner pour 1 ensoleillement avec 1 seuil haut et 1 seuil bas.

On peut mêm aller jusqu'à imaginer 1 sociét dont les machines n tournent pas quand il n'y pas assez ou trop d soleil, mais c'est de la scienc fiction.

Pour donner des points d repères, les plus grands mirroirs non pétés qu'on est actuellement capables d fabriquer sont les mirroirs de téléscop géants d 30m d diametr.

Les mirroirs d téléscopes de 5m à 10m d diametres sont plus courants pour les grands téléscopes.

J n suis pas spécialist du tout, just 1 vulgarisateur préoccupé par l changement climatiqu

et la mont du fascism.

A c titr et à c stad d mon expérimentation, seuls deux aspects "pratiques" m'interrogent pour 1 utilisation courant:

stopper l moteur (il suffit pas d stopper l'injection de carburant)

pour des utilisations longues: garder la sourc froid froid assez longtemps sans surdimensionner la puissanc en entr d la sourc chaud (pour 1 deltaT performant)

Et parc qu'à l'heur du fascim rampant qui mont dans tout la société, il faut arreter d s'auto censurer pour parler d politiqu quand on parl en son nom,

1 gouvernement qui prend au sérieux l changement climatiqu aurait depuis longtemps mis

les moteurs stirling dans les problemes d prépa, incité des consortiums à travailler dessus,

cr des groupes mixtes d'ingénieur.e.s-technicien.e.s-bricoleurs.e.s non diplomé.e.s multi territoriaux pour travailler sur c type d questions!

Les connaissances scientifiqu et techniques sont contextuelles d'époques et c n'est pas q dans le spatial (aller sur la lun)

qu'on a perdu des savoirs faires, si les lobbys empechent d remettr à l'ordr du jour des techniques oubliées

qui ont fait leur preuv, c'est au politique d créer les incitations nécessaires!

fr none 0 Draft