TIPE : moteur pop-pop

TIPE : moteur pop-pop
Objet : fabrication et étude d’un moteur pop-pop par l’établissement d’un diagramme PV
expérimental. Confrontation avec un modèle théorique et calcul du rendement du moteur.
I ) Construction du moteur
-> principe d’origine : un réservoir surmonté d’une membrane métallique (qui vibre durant le
fonctionnement du moteur, d’où le “pop-pop”), et relié à sa base à un tuyau plongeant dans
l’eau (ou un liquide de refroidissement quelconque). Le réservoir est chauffé assurant ainsi le
fonctionnement du moteur.
-> Réalisation : soit prendre le plan http://www.eclecticspace.net/poppop/jy/
Construction_d%27un%20moteur_poppop_a_membrane_V1.3.pdf (moteur à membrane)
soit celui la : http://www.eclecticspace.net/index2.php?rub=poppop, sans membrane mais
dont le principe de fonctionnement est strictement le meme (la membrane est inutile au
fonctionnement du moteur, et meme complique les mesures de volume a priori).
Pas trop compliqué à réaliser : un reservoir en cuivre pour obtenir une bonne répartition de
la chaleur, un tuyau en alu ou laiton pour diminuer les transferts thermiques du reservoir vers
l’eau.
II ) Etude théorique
-> Modélisation et mise en équation détaillée ici : http://www.eclecticspace.net/poppop/jy/
Cycle_d_un_moteur_pop-pop_experimental_et_theorique.pdf
A comprendre et à mettre en pratique, en utilisant les caractéristiques du moteur pop pop
construit (résolution avec excel ou maple...)
-> peut etre également expliquer pourquoi ça propulse un bateau (phase d’explusion vers
l’arriere qui produit une force vers l’avant, mais phase d’aspiration de l’eau dans toutes les
directions, globalement sans effet, qui donc n’annule pas la propulsion).
III ) Etude expérimentale
On va se limiter à réaliser un diagramme PV ce qui devrait demander dejà assez de boulot. Il
s’agit de relever P au niveau du réservoir, toujours rempli de vapeur quand le moteur est en
fonctionnement. Le volume de gaz est plus difficilement accessible.
Il faudrait employer le montage présenté dans le document ci-dessus (est ce qu’ils ont le
matos nécessaire ?) : sonde de pression, capteur de distance pour la mesure des variations de
volume.
Au niveau du chauffage, si on souhaite étudier le comportement du moteur en rapport avec la
puissance de chauffe, une bougie ne sera pas très pratique. On peut envisager un chauffage
électrique par effet joule (resistance ou fil résistant), dont on peut régler et mesurer facilement la
puissance P=RI² n’est ce pas ?).
UNE fois le diagramme de watt établit, on en deduit la puissance du moteur (aire du cycle sur la
période) et donc le rendement si on a mesuré finement la puissance apportée.
SI ça ne marche pas avec un moteur construit on peut employer une modélisation simple du
moteur pop-pop consistant à renverser un tube à essai, fin, dont le bout est plongé dans l’eau
et le haut est chauffé. On observera directement à l’oeil nu (!!) les oscillations de la bulle de
vapeur à mesure qu’elle se contracte-dilate.
Pour le coup les mesures seront surement grandement facilitées (avec du matériel de
laboratoire pas besoin de trop se casser les méninges pour placer les instruments de mesure).
VOIR ici http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/16/94/32/PDF/these-tel2.pdf (page 165) pour ce
qui précede