Moteur Stirling : Différence entre versions
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{{Tuto Details
 
{{Tuto Details
 +
|Main_Picture=Moteur_Stirling_IMG_20240723_173819.jpg
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|Licences=Attribution (CC BY)
 
|Licences=Attribution (CC BY)
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|Description=<translate>Des trucs sur les moteurs stirlings</translate>
+
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 +
Des trucs sur les moteurs stirlings</translate>
 
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|Area=Energy
 
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}}
 
}}
 
{{Introduction
 
{{Introduction
−
|Introduction=<translate>Nous vivons maintenant dans un monde post-covid, et que vous fassiez partie de ceux qui  
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|Introduction=<translate><!--T:2-->
 +
Nous vivons maintenant dans 1 mond post-covid, et qvous fassiez parti dceux qui
  
−
pensent que les milliardaires prennent très au serieux le changement climatique et veulent  
+
<!--T:3-->
 +
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,  
+
<!--T:4-->
 +
regler la question par la population en s réfugiant dans des bunkers survivalistes,
  
−
ou que vous fassiez partie de ceux qui pensent que les milliardaires s'en foutent et veulent  
+
<!--T:5-->
 +
ou qvous fassiez parti dceux qui pensent qles milliardaires s'en foutent et veulent
  
−
juste continuer à s'enrichir jusqu'à la dernière goutte de pétrole,  
+
<!--T:6-->
 +
just continuer à s'enrichir jusqu'à la dernièr goutt d pétrol,
  
−
il devient urgent de trouver des alternatives aux modèles qu'on nous propose et au fascisme,  
+
<!--T:7-->
 +
il devient urgent de trouver des alternatives aux modèles qu'on nous propos et au fascism,
  
−
et ca passe aussi par des alternatives techniques.
+
<!--T:8-->
 +
et ca pass aussi par des alternatives techniques.
  
−
Le moteur stirling a été inventé au XIXè s. avant le moteur thermiqu
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<!--T:9-->
 +
Le moteur stirling a été inventé au XIXè s. avant lmoteur thermiqu
  
 +
<!--T:10-->
 
et a connu quelques applications industrielles "mainstream", notamment dans les années
 
et a connu quelques applications industrielles "mainstream", notamment dans les années
  
 +
<!--T:11-->
 
60 (Ford Torino, navire américain Caloric).
 
60 (Ford Torino, navire américain Caloric).
  
−
Aussi appelés "moteurs à air chaud", le principe est de balader de l'air alternativement d'une
+
<!--T:12-->
 +
Aussi appelés "moteurs à air chaud", lprincip est d balader dl'air alternativement d'1
  
−
zone froide à une zone chaude et récupérer la force mécanique engendrée par la dilatation (spécial dédicace bruno lemaire)  
+
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 +
zon froid à 1 zon chaud et récupérer la forc mécaniqu engendr par la dilatation (spécial dédicace bruno lemaire)
  
−
et la contraction de l'air.
+
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 +
et la contraction dl'air.
  
−
Les moteurs stirling performants ont nécessité beaucoup de r&d et ont atteint des rendements
+
<!--T:15-->
 +
Les moteurs stirling performants ont nécessit beaucoup d r&d et ont atteint des rendements
  
−
plus importants que les moteurs thermiques avec carburants (autour de 40%).
+
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plus importants qles moteurs thermiques avec carburants (autour d 40%).
  
 +
<!--T:17-->
 
Ils sont fiables, silencieux et ont des rendements élevés.
 
Ils sont fiables, silencieux et ont des rendements élevés.
  
−
Ils sont cependant mieux adaptés à des régimes fixes.</translate>
+
<!--T:18-->
 +
Ils sont cependant mieux adaptés à des régimes fixes.
 +
 
 +
<!--T:19-->
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Chroniqu d'1 nuit blanch avant d'aller tracter contr l fascism pour utiliser les 24h apres reception et
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 +
avant sabotage du "jouet" que j'ai reçu.</translate>
 
}}
 
}}
 
{{Materials
 
{{Materials
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}}
 
}}
 
{{Tuto Step
 
{{Tuto Step
−
|Step_Title=<translate>revue de la litterature web</translate>
+
|Step_Title=<translate><!--T:21-->
−
|Step_Content=<translate>C'est dans cette étape que vous trouverez les "vrais" tutos de fabrication de moteur stirling.
+
revue de la litterature web</translate>
 +
|Step_Content=<translate><!--T:22-->
 +
On list ici quelques vidéos d moteurs stirling "diy" (do it yourself)
 +
 
 +
<!--T:23-->
 +
plus ou moins bricolés et en langue français.
 +
 
 +
<!--T:24-->
 +
On voit qca va du moteur fait avec 1 canett dcoca cola (DDM Brico Voyageur <nowiki>https://www.youtube.com/watch?v=nBxKOkYx2rI</nowiki>) à 1 moteur en bois
 +
 
 +
<!--T:25-->
 +
avec des seringues en verres pour les pistons(Incroyables Experiences <nowiki>https://www.youtube.com/watch?v=s79odgWz6BM</nowiki>), à 1 moteur 125 cm3 usiné avec une puissance estimée d 0,8kW à 8kW,soit 0,6ch à 6ch, au regard d la mesure d 800tr/min et d'un poids du plateau estimé entre 100g et 1kg  (French Stirling Fablab <nowiki>https://www.youtube.com/watch?v=Z24dZ3St_JE</nowiki> d la serie d'épisod <nowiki>https://www.youtube.com/playlist?list=PLE1TyIvCXNyjlvWRi10LUsEMXKyRS6Ltx</nowiki> sur la chaine <nowiki>https://www.youtube.com/@FrenchStirlingFablab</nowiki>).
 +
 
 +
<!--T:26-->
 +
Vous y trouverez nettement plus d ressources pour essayer d fabriquer
 +
 
 +
<!--T:27-->
 +
votr propr moteur stirling qdans l texte ci-dessous.
 +
 
 +
<!--T:28-->
 +
En bonus, pour les enseignants, 1 exempl d jouet d typ tracteur et gru fabriqué en meccano ici :
 +
 
 +
<!--T:29-->
 +
<nowiki>http://cm1cm2.ceyreste.free.fr/stirling.html</nowiki></translate>
 +
|Step_Picture_00=Moteur_Stirling_Stirling_moteur_air_chaud.mp4
 +
|Step_Picture_01=Moteur_Stirling_Moteur_thermique_fait_maison.mp4
 +
|Step_Picture_02=Moteur_Stirling_TUTO_INCROYABLE_MOTEUR_STIRLING_AMAZING_STIRLING_ENGINE_THE_LAST_EPISODE_S1_Ep7_.mp4
 +
}}
 +
{{Tuto Step
 +
|Step_Title=<translate><!--T:30-->
 +
la puissance des jouets</translate>
 +
|Step_Content=<translate><!--T:31-->
 +
On va maintenant essayer d mesurer la puissanc d moteurs stirling dits "jouets scientifiqu"
  
 +
<!--T:32-->
 +
qu'on peut trouver sur aliexpress ou chez des revendeurs comm science labs.
  
−
On liste ici quelques vidéos de moteurs stirling "diy" (do it yourself)
+
<!--T:33-->
 +
Vous trouverez en pièce joint deux vidéos qui montrent 1 moteur stirling "jouet scientifiqu" qui tourn
  
−
plus ou moins bricolés et en français.  
+
<!--T:34-->
 +
avec pour sourc d chaleur 1 flamm provenant d'1 bougi et d combustion d'alcool.
  
−
On voit que ca va du moteur fait avec une canette de coca cola (DDM Brico Voyageur <nowiki>https://www.youtube.com/watch?v=nBxKOkYx2rI</nowiki>) à un moteur en bois
+
<!--T:35-->
 +
Le moteur est fourni avec 1 petit contenant et 1 mech à imbiber d'alcool qui produit 1 puissanc
  
−
avec des seringues en verres pour les pistons(Incroyables Experiences <nowiki>https://www.youtube.com/watch?v=s79odgWz6BM</nowiki>), à un moteur 125 kW usiné (French Stirling Fablab <nowiki>https://www.youtube.com/watch?v=Z24dZ3St_JE</nowiki> de la serie d'épisode <nowiki>https://www.youtube.com/playlist?list=PLE1TyIvCXNyjlvWRi10LUsEMXKyRS6Ltx</nowiki> sur la chaine <nowiki>https://www.youtube.com/@FrenchStirlingFablab</nowiki>).  
+
<!--T:36-->
 +
adapt au moteur(video 1).
  
−
Vous y trouverez nettement plus de ressources pour essayer de fabriquer
+
<!--T:37-->
 +
On voit dans la vidéo avec la bougie (video 2) qla flamm dla bougi ne produit pas 1 puissanc adapt
  
−
votre propre moteur stirling que dans le texte ci-dessous.
+
<!--T:38-->
 +
et le moteur tourn quelques secondes puis s'arret et ndevient très capricieux pour redémarrer (1 peu aléatoir apres
  
−
En bonus, pour les enseignants, un exemple de jouet de type tracteur et grue fabriqué en meccano ici :  
+
<!--T:39-->
 +
divers essais mem apres refroidissement).
  
−
<nowiki>http://cm1cm2.ceyreste.free.fr/stirling.html</nowiki></translate>
+
<!--T:40-->
 +
On mesur donc la puissanc des deux flamme (voir video 3 et 4):
 +
 
 +
<!--T:41-->
 +
temps pour porter à ébullition 10mL d'eau de 20°C à 100°C
 +
 
 +
<!--T:42-->
 +
Energi=10*80 calories=800*4,184J=3347,2J
 +
 
 +
<!--T:43-->
 +
temps pour flamm lamp à alcool: 40s à 1 minut(selon fremissement ou bouillonement entier)
 +
 
 +
<!--T:44-->
 +
temps pour bougi : 90 à 120s
 +
 
 +
<!--T:45-->
 +
'''lamp a alcool:'''
 +
 
 +
<!--T:46-->
 +
Puissance_max=3347/40=84W
 +
 
 +
<!--T:47-->
 +
Puissance_min=3347/60=56W
 +
 
 +
<!--T:48-->
 +
'''bougi'''
 +
 
 +
<!--T:49-->
 +
Puissance_max=3347/90=37W
 +
 
 +
<!--T:50-->
 +
Puissance_min=3347/120=28W
 +
 
 +
<!--T:51-->
 +
Pour essayer d mesurer lrendement, on fix 1 poids au moteur (ici 1 boulon pét d 5g voir video 5),
 +
 
 +
<!--T:52-->
 +
et on mesur l coupl d'entrainement
 +
 
 +
<!--T:53-->
 +
ainsi qla vitess angulaire.
 +
 
 +
<!--T:54-->
 +
L boulon pès 5g et est fix à 1 distanc d=3cm d l'ax d rotation.
 +
 
 +
<!--T:55-->
 +
Mesure de la vitesse de rotation avec un tachymetre à 25€ ce mardi 25 juin 2024: le tachymetre fonctionne par frottements (entrainement d'un bout d caoutchouc qui fait tourner un axe dont on mesure la vitess d rotation): l'entrainement s fait sur une demi second à une second at afffiche des valeurs comprises entre 100 et 500 tours minutes puis fait stopper le moteur.
 +
 
 +
<!--T:56-->
 +
Mesur de rotation avec 1 tachymetr laser moteur 1(video 5): 1400 tours minutes avec l boulon d 5g attaché à 3cm de l'ax
 +
 
 +
<!--T:57-->
 +
Mesur de rotation avec 1 tachymetr laser moteur 2(video 6): 1000 à 5000 tours/ minutes avec l boulon d 5g attach à 1,6cm de l'ax
 +
 
 +
<!--T:58-->
 +
<br />L rendement est faibl, mais il faut s rappeler qu c'est un jouet et pas un moteur fait pour etr performant. On pourrait cependant prolonger l'exercic avec des jouets moteurs stirling dits "performants" (multi cylindres, deplaceurs vertical, etc.). Les moteurs stirling philips ont des rendements qui peuvent atteindre 40%.</translate>
 +
|Step_Picture_00=Moteur_Stirling_fonctionnement_lampe.mp4
 +
|Step_Picture_01=Moteur_Stirling_bougie.mp4
 +
|Step_Picture_02=Moteur_Stirling_source_chaleur.mp4
 +
|Step_Picture_03=Moteur_Stirling_bouillir_bougie.mp4
 +
|Step_Picture_04=Moteur_Stirling_tachy2.mp4
 +
|Step_Picture_05=Moteur_Stirling_00023.mp4
 
}}
 
}}
 
{{Tuto Step
 
{{Tuto Step
−
|Step_Title=<translate>la puissance des jouets</translate>
+
|Step_Title=<translate><!--T:59-->
−
|Step_Content=<translate>On va maintenant essayer de mesurer la puissance de moteurs stirling dits "jouets scientifiques"
+
Verification vitesse de rotation avec analyse video</translate>
 +
|Step_Content=<translate><!--T:60-->
 +
Pour mesurer la vitess angulair, on va utiliser deux logiciels: 1 bout d cod python reposant sur opencv, et ffmpeg
 +
 
 +
<!--T:61-->
 +
commands python:
 +
 
 +
<!--T:62-->
 +
<pre>
 +
 
 +
<!--T:63-->
 +
sudo apt install virtualenv
 +
 
 +
<!--T:64-->
 +
virtualenv --python=/usr/bin/python3 .
 +
 
 +
<!--T:65-->
 +
source bin/activate
 +
 
 +
<!--T:66-->
 +
pip3 install opencv-python
 +
 
 +
<!--T:67-->
 +
import cv2
 +
 
 +
<!--T:68-->
 +
import os
 +
 
 +
<!--T:69-->
 +
def charger_images_video(video_filename, output_folder):
 +
 
 +
<!--T:70-->
 +
"""
 +
 
 +
<!--T:71-->
 +
Charge les images vidéo d'un fichier et sauvegarde chaque frame en tant qu'image JPG.
 +
 
 +
<!--T:72-->
 +
Args:
  
−
qu'on peut trouver sur aliexpress ou chez des revendeurs comme science labs.  
+
<!--T:73-->
 +
video_filename: Le chemin d'accès au fichier vidéo.
  
−
Vous trouverez en pièce jointe deux vidéos qui montrent un moteur stirling "jouet scientifiqu" qui tourne
+
<!--T:74-->
 +
output_folder: Le dossier où sauvegarder les images JPG.
  
−
avec pour source de chaleur une flamme provenant d'une bougie et de combustion d'alcool.
+
<!--T:75-->
 +
Returns:
  
−
Le moteur est fourni avec un petit contenant et une meche à imbiber d'alcool qui produit une puissance
+
<!--T:76-->
 +
Un tableau NumPy contenant les images vidéo (3D array: frames, rows, cols).
  
−
adaptée au moteur(video 1).
+
<!--T:77-->
 +
"""
  
 +
<!--T:78-->
 +
# Ouvrir la vidéo avec OpenCV
  
−
On voit dans la vidéo avec la bougie (video 2) que la flamme de la bougie ne produit pas une puissance adaptée
+
<!--T:79-->
 +
cap = cv2.VideoCapture(video_filename)
  
−
et le moteur tourne quelques secondes puis s'arrete et ne redémarre plus.
+
<!--T:80-->
 +
#Vérifier l'ouverture réussie
  
−
On mesure donc la puissance des deux flamme (voir video 3 et 4):  
+
<!--T:81-->
 +
if not cap.isOpened():
  
−
W
+
<!--T:82-->
 +
print("Erreur d'ouverture du fichier vidéo:", video_filename)
  
−
W
+
<!--T:83-->
 +
return None
  
−
Pour essayer de mesurer le rendement, on fixe un poids au moteur (ici un boulon pété de 5g), et on mesure le couple d'entrainement
+
<!--T:84-->
 +
# Vérifier que le dossier de sortie existe, sinon le créer
  
−
ainsi que la vitesse angulaire.
+
<!--T:85-->
 +
if not os.path.exists(output_folder):
  
−
Le boulon pèse 5g et est fixé à une distance d= de l'axe de rotation.  
+
<!--T:86-->
 +
os.makedirs(output_folder)
  
−
Pour mesurer la vitesse angulaire, on va utiliser deux logiciels: un bout de code python reposant sur opencv, et ffmpeg
+
<!--T:87-->
 +
# Liste vide pour stocker les images vidéo
  
−
Vous pouvez reproduire la mesure avec le fichier vidéo source (lien ici) et les bouts de code ci-dessous.
+
<!--T:88-->
 +
images_list = []
  
−
Malheureusement, à ce stade de l'expérience, la prise de video à 25fps ne permet pas de mesurer correctement
+
<!--T:89-->
 +
frame_number = 0
  
−
la vitesse angulaire du moteur qui tourne trop vite et produit un flou sur la vidéo décomposée en 25 images par secondes.
+
<!--T:90-->
 +
# Lire les images vidéo image par image
  
−
Update à réception d'une camera 120fps et/ou d'un tachymètre.</translate>
+
<!--T:91-->
 +
while True:
 +
 
 +
<!--T:92-->
 +
ret, frame = cap.read()
 +
 
 +
<!--T:93-->
 +
# Vérifier la lecture de l'image
 +
 
 +
<!--T:94-->
 +
if not ret:
 +
 
 +
<!--T:95-->
 +
break
 +
 
 +
<!--T:96-->
 +
# Sauvegarder chaque frame en tant qu'image JPG
 +
 
 +
<!--T:97-->
 +
frame_filename = os.path.join(output_folder, f'frame_{frame_number:04d}.jpg')
 +
 
 +
<!--T:98-->
 +
cv2.imwrite(frame_filename, frame)
 +
 
 +
<!--T:99-->
 +
# Ajouter l'image à la liste
 +
 
 +
<!--T:100-->
 +
images_list.append(frame)
 +
 
 +
<!--T:101-->
 +
frame_number += 1
 +
 
 +
<!--T:102-->
 +
# Fermer la capture vidéo
 +
 
 +
<!--T:103-->
 +
cap.release()
 +
 
 +
<!--T:104-->
 +
return images_list
 +
 
 +
<!--T:105-->
 +
# Exemple d'utilisation
 +
 
 +
<!--T:106-->
 +
video_filename = '00009.MTS'
 +
 
 +
<!--T:107-->
 +
output_folder = 'frames'
 +
 
 +
<!--T:108-->
 +
images_list = charger_images_video(video_filename, output_folder)
 +
 
 +
<!--T:109-->
 +
</pre>
 +
 
 +
<!--T:110-->
 +
commands ffmpeg:
 +
 
 +
<!--T:111-->
 +
<pre>
 +
 
 +
<!--T:112-->
 +
sudo apt install ffmpeg
 +
 
 +
<!--T:113-->
 +
ffmpeg -i 00009.MTS -vf fps=25 output_frame_%04d.png
 +
 
 +
<!--T:114-->
 +
</pre>
 +
 
 +
<!--T:115-->
 +
Vous pouvez reproduir la mesur avec l fichier vidéo sourc (lien ici) et les bouts d cod ci-dessus.
 +
 
 +
<!--T:116-->
 +
Malheureusement, à c stad d l'expérienc, la pris d video à 25fps n permet pas d mesurer correctement
 +
 
 +
<!--T:117-->
 +
la vitess angulair du moteur qui tourn trop vit et produit 1 flou sur la vidéo décompos en 25 images par secondes.
 +
 
 +
<!--T:118-->
 +
Malheureusement, la captation video à 60fps ou plus cout cher (camera sony ou zcam à plus d 1000€ sur amazon, l'avantag d la loi actuell sur les ventes par internet c'est que vous avez 14j pour tester la camera puis vous faire rembourser si ell n convient pas).
 +
 
 +
<!--T:119-->
 +
On trouvedes webcam 60fps mais apres test (la Svpro Full HD 1080P Webcam USB Objectif de Mise au Point Manuelle 4 mm, 30fps/60fps/100fps Caméras de Bureau USB CMOS OV2710 pour Linux Windows Android Mac OS, Plug and Play  sur amazon à 33€) c mercredi 26 juin, ca capture à 30fps. Et c n'est pas évident d configurer des logiciels d captation vidéo adéquatement, voir cett pag par exempl où il n'y a pas d parametres pour definir les fps:
 +
 
 +
<!--T:120-->
 +
https://wiki.archlinux.org/title/Webcam_setup
 +
 
 +
<!--T:121-->
 +
Test avec la zcam e2:
 +
 
 +
<!--T:122-->
 +
vidéo d 60s à 60fps (en théori 3600 frames) avec un fond de thérébentin (plus d'alcool à 90° confisqu par les flics): le moteur tourne mais visiblement plus doucement que lorsque le pot est plein d'alcool à 90°. On verifie la vitess d rotation.
 +
 
 +
<!--T:123-->
 +
Bizzarement, j'ai un message"processus arret" à la frame 273 avec le script python
 +
 
 +
<!--T:124-->
 +
et ffmpeg fait le taff et on obtient un demi tour entre deux frames, soit 30 tour secondes, soit bien 1800 tours minutes
 +
 
 +
<!--T:125-->
 +
Fichier disponible ici si vous souhaitez vérifier:
 +
 
 +
<!--T:126-->
 +
https://vpn.matangi.dev/stirling.mp4 (1,8Go)</translate>
 
}}
 
}}
 
{{Tuto Step
 
{{Tuto Step
−
|Step_Title=<translate>faire tourner le moteur avec une source solaire</translate>
+
|Step_Title=<translate><!--T:127-->
−
|Step_Content=<translate>Faire un moteur stirling performant exige beaucoup de r&d (go! pour les hackers qui veulent faire des leaks des archives de philips ou de la ford torino -oui les années 60/70 cest pas que génial pour la musique-)  
+
faire tourner le moteur avec une source solaire</translate>
 +
|Step_Content=<translate><!--T:128-->
 +
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-).
 +
 
 +
<!--T:129-->
 +
En théori, avec 1 rendement d 40%, il faudrait 1 recepteur solair d 2,5m2 (soit approximativement un recepteur de 90cm de rayon) pour 1 moteur d 1 kW
 +
 
 +
<!--T:130-->
 +
et on va ici s caler sur la puissance d la flamm qui fait tourner l moteur correctement:
 +
 
 +
<!--T:131-->
 +
60W à 90W
 +
 
 +
<!--T:132-->
 +
On va d'abord utiliser 1 reflecteur d petit taill <s>sur lequel on va venir fixer des bouts d mirroir pétés (apres test d fixation d bouts d mirroir c'est nettement moins bon qu'avec la surfac initial du reflecteur)</s> et mesurer l temps d'ébulition d'1 petit quantit d'eau
 +
 
 +
<!--T:133-->
 +
et on viendra fair 1 regl d trois pour 1 diametr adapt (la puissanc du soleil est linéair d la surfac ensoleill):
 +
 
 +
<!--T:134-->
 +
test c mardi 25 juin 2024 ensoleill.
 +
 
 +
<!--T:135-->
 +
Reflecteurs d 6cm d rayon en photo dont la surfac reflechissant est constitu d "bumps" pas nécessairement aussi bon que les surfaces dédiées telles que vendues par solar brother (https://www.solarbrother.com/acheter/reflecteur-solaire-adhesif-s-reflect-500/)
 +
 
 +
<!--T:136-->
 +
En mettant l doigt au milieu du reflecteur le midi en pointant l reflecteur en direction du soleil, on a une sensation proch d la sensation d brulur d'1 briquet au bout d 5s.
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Le test pour fair bouillir 3mL d'eau a cependant échou, soit parce qu les surfaces ne sont pas assez lisses, soit parc qu la bougi fait trop d'ombr au reflecteur, soit parc que l reflecteur n'est pas assez bien orient par rapport au soleil et/ou la bougi pas plac assez précisément au foyer d convergences des rayons.
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Il nous faut donc un bout d spher d 34cm d diametr.
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L'antenn satellit (dit paraboliqu) récupér dans une recycleri fait 60cm d diametr, c qui est beaucoup trop grand, la surfac etant proportionell au carr du rayon (en premier approximation).
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On va donc acheter une antene paraboliqu parabol d diametr 40cm (pas trouv plus petit) et y fixer un réflecteur solair adhésif.
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Test du 12/07 négatif avec parabol d 40cm et réflecteur adhésif: le cylindr du piston est transparent et la chaleur des rayons solaires concentrés n chauff pas bien l cylindr. On peut pas démonter l cylindre pour y mettr dla paill d fer comm dans la vidéo de l'étape 1. Test demain avec collag dfeuill alu. Sinon il faudra trouver un moteur avec un cylindre métal.
  
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et on va ici se caler sur la puissance de la flamme qui fait tourner le moteur correctement:
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La vidéo buggu est n'est pas uploadabl. Retest quand météo numériqu meilleur
  
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Test negatif du 13/07 midi avec papier alu sur le cylindr: régler la parabol sur le cylindr a midi est compliqu, il fzut etr tres précis et avec l materiel qj'ai (un pied de micro) il faut suspendr l moteur en l'air,etc.
  
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On va d'abord utiliser un reflecteur de petite taille sur lequel on va venir fixer des bouts de mirroir pétés, mesurer le temps d'ébulition d'une petite quantité d'eau
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Test négatif du 16 juillet 18h: parabol d 40cm, concentration des rayons a peu près satisfaisant, puissanc solair insuffisant
  
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et on viendra faire une regle de trois pour un diametre adapté (la puissance du soleil est linéaire de la surface ensoleillée).
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Test négatif du 23 juillet 18h: parabol d 60cm,  concentration des rayons solaires trop dispers, puissanc solair insuffisant
  
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On a alors une source d'énergie renouvelable infinie et transportable qui va fonctionner pour un ensoleillement avec un seuil haut et un seuil bas.
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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.
  
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On peut même aller jusqu'à imaginer une société dont les machines ne tournent pas quand il n'y pas assez ou trop de soleil, mais c'est de la science fiction.
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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 d la scienc fiction.
  
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Pour donner des points de repères, les plus grands mirroirs non pétés qu'on est actuellement capables de fabriquer sont les mirroirs de téléscope géants de 30m de diametre.
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Pour donner des points d repères, les plus grands mirroirs non pétés qu'on est actuellement capables d fabriquer sont les mirroirs d téléscop géants d 30m d diametr.
  
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Les mirroirs de téléscopes de 5m à 10m de diametres sont plus courants pour les grands téléscopes.
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Les mirroirs d téléscopes d 5m à 10m d diametres sont plus courants pour les grands téléscopes.
  
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Je ne suis pas spécialiste du tout, juste un vulgarisateur préoccupé par le changement climatique
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J n suis pas spécialist du tout, just 1 vulgarisateur préoccupé par l changement climatiqu
  
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et la montée du fascisme.
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et la mont du fascism.
  
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A ce titre et à ce stade de mon expérimentation, seuls deux aspects "pratiques" m'interrogent pour une utilisation courante:  
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A c titr et à c stad d mon expérimentation, seuls deux aspects "pratiques" m'interrogent pour 1 utilisation courant:
  
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stopper le moteur (il suffit pas de stopper l'injection de carburant)
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stopper l moteur (il suffit pas d stopper l'injection de carburant)
  
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pour des utilisations longues: garder la source froide froide assez longtemps sans surdimensionner la puissance en entrée de la source chaude (pour un deltaT performant)
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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)
  
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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,
  
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Et parce qu'à l'heure du fascime rampant qui monte dans toute la société, il faut arreter de s'auto censurer pour parler de politique quand on parle en son nom,
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1 gouvernement qui prend au sérieux l changement climatiqu aurait depuis longtemps mis
  
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un gouvernement qui prend au sérieux le changement climatique aurait depuis longtemps mis les moteurs stirling dans les problemes de prépa, incité des consortiums à travailler dessus,
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les moteurs stirling dans les problemes d prépa, incité des consortiums à travailler dessus,
  
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sont contextuelles d'époques et ce n'est pas que dans le spatial (aller sur la lune) qu'on a perdu des savoirs faires, si les lobbys empechent de remettre à l'ordre du jour des techniques oubliées
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Pour un algo de suivi du soleil, vous pouvez reprendre du code ici:
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[[Dimensionner et faire un tracker solaire photovolatïque low tech]]
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Cependant, un dispositif à base de 4 celulles photoelectriques et un petit circuit electronique de recherche de maximum par rotation/entrainement d'un moteur pourrait avantageusement remplacer le codage en dur et s'adapter à toutes les latitudes et longitudes.
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J'ai aussi le soucis du sabotage des concentrateurs (rayures, reflecteur décollés) assez vite, mais je suis sur que vous trouverez des parades à ça aussi!</translate>
 
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Version actuelle datée du 6 septembre 2024 à 15:56

Research de avatarAurelpere | Catégories : Énergie

avatarAurelpere

https://wiki.lowtechlab.org/wiki/Moteur_Stirling
Dernière modification le 06/09/2024


Difficulté
Difficile
Durée
1 jour(s)
Coût
50 EUR (€)

Description

Des trucs sur les moteurs stirlings

Des trucs sur les moteurs stirlings

Difficulté
Difficile
Durée
1 jour(s)
Coût
50 EUR (€)
Autres langues :
English • ‎français

Sommaire

Licence : Attribution (CC BY)

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 s 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 d 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 d 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 d 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 cm3 usiné avec une puissance estimée d 0,8kW à 8kW,soit 0,6ch à 6ch, au regard d la mesure d 800tr/min et d'un poids du plateau estimé entre 100g et 1kg (French Stirling Fablab https://www.youtube.com/watch?v=Z24dZ3St_JE d la serie d'épisod https://www.youtube.com/playlist?list=PLE1TyIvCXNyjlvWRi10LUsEMXKyRS6Ltx sur la chaine https://www.youtube.com/@FrenchStirlingFablab).

Vous y trouverez nettement plus d ressources pour essayer d fabriquer

votr propr moteur stirling qdans l texte ci-dessous.

En bonus, pour les enseignants, 1 exempl d jouet d 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 d 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 d 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.

Mesure de la vitesse de rotation avec un tachymetre à 25€ ce mardi 25 juin 2024: le tachymetre fonctionne par frottements (entrainement d'un bout d caoutchouc qui fait tourner un axe dont on mesure la vitess d rotation): l'entrainement s fait sur une demi second à une second at afffiche des valeurs comprises entre 100 et 500 tours minutes puis fait stopper le moteur.

Mesur de rotation avec 1 tachymetr laser moteur 1(video 5): 1400 tours minutes avec l boulon d 5g attaché à 3cm de l'ax

Mesur de rotation avec 1 tachymetr laser moteur 2(video 6): 1000 à 5000 tours/ minutes avec l boulon d 5g attach à 1,6cm de l'ax


L rendement est faibl, mais il faut s rappeler qu c'est un jouet et pas un moteur fait pour etr performant. On pourrait cependant prolonger l'exercic avec des jouets moteurs stirling dits "performants" (multi cylindres, deplaceurs vertical, etc.). Les moteurs stirling philips ont des rendements qui peuvent atteindre 40%.

Étape 3 - Verification vitesse de rotation avec analyse video

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.

Malheureusement, la captation video à 60fps ou plus cout cher (camera sony ou zcam à plus d 1000€ sur amazon, l'avantag d la loi actuell sur les ventes par internet c'est que vous avez 14j pour tester la camera puis vous faire rembourser si ell n convient pas).

On trouvedes webcam 60fps mais apres test (la Svpro Full HD 1080P Webcam USB Objectif de Mise au Point Manuelle 4 mm, 30fps/60fps/100fps Caméras de Bureau USB CMOS OV2710 pour Linux Windows Android Mac OS, Plug and Play sur amazon à 33€) c mercredi 26 juin, ca capture à 30fps. Et c n'est pas évident d configurer des logiciels d captation vidéo adéquatement, voir cett pag par exempl où il n'y a pas d parametres pour definir les fps:

https://wiki.archlinux.org/title/Webcam_setup

Test avec la zcam e2:

vidéo d 60s à 60fps (en théori 3600 frames) avec un fond de thérébentin (plus d'alcool à 90° confisqu par les flics): le moteur tourne mais visiblement plus doucement que lorsque le pot est plein d'alcool à 90°. On verifie la vitess d rotation.

Bizzarement, j'ai un message"processus arret" à la frame 273 avec le script python

et ffmpeg fait le taff et on obtient un demi tour entre deux frames, soit 30 tour secondes, soit bien 1800 tours minutes

Fichier disponible ici si vous souhaitez vérifier:

https://vpn.matangi.dev/stirling.mp4 (1,8Go)

Étape 4 - 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-).

En théori, avec 1 rendement d 40%, il faudrait 1 recepteur solair d 2,5m2 (soit approximativement un recepteur de 90cm de rayon) pour 1 moteur d 1 kW

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

60W à 90W

On va d'abord utiliser 1 reflecteur d petit taill sur lequel on va venir fixer des bouts d mirroir pétés (apres test d fixation d bouts d mirroir c'est nettement moins bon qu'avec la surfac initial du reflecteur) et mesurer l temps d'ébulition d'1 petit quantit d'eau

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

test c mardi 25 juin 2024 ensoleill.

Reflecteurs d 6cm d rayon en photo dont la surfac reflechissant est constitu d "bumps" pas nécessairement aussi bon que les surfaces dédiées telles que vendues par solar brother (https://www.solarbrother.com/acheter/reflecteur-solaire-adhesif-s-reflect-500/)

En mettant l doigt au milieu du reflecteur le midi en pointant l reflecteur en direction du soleil, on a une sensation proch d la sensation d brulur d'1 briquet au bout d 5s.

Le test pour fair bouillir 3mL d'eau a cependant échou, soit parce qu les surfaces ne sont pas assez lisses, soit parc qu la bougi fait trop d'ombr au reflecteur, soit parc que l reflecteur n'est pas assez bien orient par rapport au soleil et/ou la bougi pas plac assez précisément au foyer d convergences des rayons.

L'ensoleillement est d'environ 1000W/m2, et la surfac du reflecteur d'environ 3,14*0,06*0,06=0,0113m2

La puissanc du reflecteur est donc théoriquement d'environ 0,0113*1000=11,3W

Pour avoir 1 puissanc d 90W à midi (qu'on pourra moduler à la baiss avec 1 horair où l'ensoleillement est plus faibl), il faudrait donc 1 reflecteur d rayon r:

r=√(90/3,14*1000)=√(90/3140)=√(0,02866242)=0,17m

Il nous faut donc un bout d spher d 34cm d diametr.

L'antenn satellit (dit paraboliqu) récupér dans une recycleri fait 60cm d diametr, c qui est beaucoup trop grand, la surfac etant proportionell au carr du rayon (en premier approximation).

On va donc acheter une antene paraboliqu parabol d diametr 40cm (pas trouv plus petit) et y fixer un réflecteur solair adhésif.

Test du 12/07 négatif avec parabol d 40cm et réflecteur adhésif: le cylindr du piston est transparent et la chaleur des rayons solaires concentrés n chauff pas bien l cylindr. On peut pas démonter l cylindre pour y mettr dla paill d fer comm dans la vidéo de l'étape 1. Test demain avec collag dfeuill alu. Sinon il faudra trouver un moteur avec un cylindre métal.

La vidéo buggu est n'est pas uploadabl. Retest quand météo numériqu meilleur

Test negatif du 13/07 midi avec papier alu sur le cylindr: régler la parabol sur le cylindr a midi est compliqu, il fzut etr tres précis et avec l materiel qj'ai (un pied de micro) il faut suspendr l moteur en l'air,etc.

Test négatif du 16 juillet 18h: parabol d 40cm, concentration des rayons a peu près satisfaisant, puissanc solair insuffisant

Test négatif du 23 juillet 18h: parabol d 60cm, concentration des rayons solaires trop dispers, puissanc solair insuffisant

Le carr d lumièr concentr est trop dispersé. Il semblerait judicieux d fair un concentrateur plus précis (un véritable bout dsphère).

Test 25.08: fabrication d'un reflecteur avec un ballon de yoga de 85cm. Obtention d'un reflecteur de 45cm de diametre. Un peu court.


Commande d'un ballon de 150cm le 26.08. Hack d'amazon et du compte en banque. On referra quand la banque autorisera un credit consommation parce que pendant que les macronistes se gavent, je suis a sec.

Moteur Stirling relfecteurs.jpg
Moteur Stirling IMG 20240723 173819.jpg
Moteur Stirling IMG 20240723 173838.jpg
Moteur Stirling IMG 20240825 140915.jpg
Moteur Stirling IMG 20240827 152419.jpg

Étape 5 - 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 d l'heur) et d la latitud et longitud,

et plus important: qui soit capabl d 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 d 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 d téléscop géants d 30m d diametr.

Les mirroirs d téléscopes d 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!


Étape 6 - a vous

voilà, vous avez maintenant des ressources web pour fabriquer un moteur stirling, des pistes pour faire des recherches sur les fabricants de moteurs stirlings performants, une methodo pour tester et verifier les vitesses de rotation de moins de 3600 tours/minutes dans un contexte numérique de flicage surveillance et entrave, une idée pour des moteurs à concentration à base de concentrateurs dynamiques.

Pour un algo de suivi du soleil, vous pouvez reprendre du code ici:

Dimensionner et faire un tracker solaire photovolatïque low tech

Cependant, un dispositif à base de 4 celulles photoelectriques et un petit circuit electronique de recherche de maximum par rotation/entrainement d'un moteur pourrait avantageusement remplacer le codage en dur et s'adapter à toutes les latitudes et longitudes.

J'ai aussi le soucis du sabotage des concentrateurs (rayures, reflecteur décollés) assez vite, mais je suis sur que vous trouverez des parades à ça aussi!

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