Comment améliorer la puissance en changeant le système de tiroir plan

Bonjour à tous, Je compte vous informer de mon projet de TPE. Il s'agit tout d'abord d'un projet scolaire à établir en groupe de 4. J'ai proposé au groupe de faire un moteur à air comprimé mais en changeant son système qui agit sur le tiroir. Pour être clair il s'agit d'employer une méthode différente. En effet, j'ai toujours vu les tiroirs plan être actionnés par un excentrique. Seulement, un excentrique cré un mouvement très souple et, si je ne dit pas de bêtise, coupe l'admission de vapeur avant que le piston ait fini sa course. Autrement dit, l'excentrique permet d'économisé la vapeur car a la fin de la course du piston, elle se détend. Le système que je vais vous exposé a justement comme fonction de faire rentrer la vapeur dans le cylindre de piston le plus longtemps possible. Pour cela, le tiroir se met d'un côté et attend que le piston soit presque à la fin pour changer brutalement de coté et refaire une longue pose. Ainsi, le piston est censé recevoir de l'air sous pression tout au long de sa course. Cela aurait donc pour effet d'augmenter la puissance au détriment du rendement.
Notre groupe souhaiterait dans un premier temps, savoir si un système de ce genre avait un jour émergé.

Nous avons à l’heure qu'il est, déjà mis au point ce système et fait une courte vidéo de mauvaise qualité. Si certain sont intéressé de voir les plans 3D en SolidWorks, n’hésitez pas à me les demander.
Je vous tiendrai informé de l'avancement du projet et dans quelques semaine, je pourrai même vous partager les résultat des expériences.

Merci de me tenir au courant et de me donner des conseils.

ou peut être celui là...
http://dl.free.fr/n4QvHcl7F

Ce système existe depuis longtemps, et était utilisé pour les pompes d'alimentation de chaudière et il s'appelle "pompe petit cheval " ou donkey pump.
de nombreux modélistes moteur en ont réalisé un modèle fonctionnel. Le fonctionnement est très capricieux.
La plupart des distributions de vapeur se sont efforcées de limiter la consommation de vapeur en limitant le temps d'admission au juste nécessaire et en profitant de la détente au mieux, toujours dans le but d'économiser le charbon ou autre carburant.
Et "in fine" la distribution la plus performante utilise des soupapes indépendantes pour l'admission et l'échappement genre distribution Corliss ou Caprotti. mais le temps du moteur à vapeur à piston est révolu, (sauf en modélisme !) son rendement, même optimisé au mieux avec une admission sur 100% de la course, ne peut pas se comparer avec une turbine.

Super, merci de la réponse, même si notre TPE perdra en crédibilité !

A "haut" régime, notre système se met a déconner à cause du rebond, il y a-t-il une solution a cela?

Merci encore

Bonsoir Robin Richard,
Ce que tu nous dis là me parait assez logique, aux alentours des points morts haut et bas, le piston ne se déplace pratiquement plus dans la plan vertical. Le tiroir plan, de par sa conception, ouvre et ferme PROGRESSIVEMENT la vapeur, en passant par un maximum d'ouverture lorsque le piston se trouve pratiquement à mi-course. Si l'on continue d'admettre en grand jusqu'à la fin de la course du piston, le fluide moteur (air ou vapeur, peu importe) qui a acquis une certaine vitesse pour remplir le cylindre, va le "bourrer" d'une manière excessive et cela va freiner le piston lors de la phase d'échappement. Ce phénomène est utilisé dans les moteurs d'automobile pour gaver le cylindre en air (plus on aspire de l'air, plus on peut brûler de combustible et plus le moteur est puissant), c'est pourquoi on donne à la soupape d'admission un certain retard à la fermeture APRES passage du piston au point mort bas.
Ton système pourrait être intéressant (bien que restant au détriment du rendement) si l'on pouvait ouvrir instantanément en grand l'admission lorsque le piston est au point mort supérieur mais en fermant cette admission AVANT le point mort bas afin de laisser le temps à la pression interne du cylindre de retomber au niveau de la pression atmosphérique lors de la phase d'échappement.
Cordialement

Hell'0
Je vois que tu a réussi a poster ta vidéeo.
Même si mon intervention n'est ps constructive ...
Il a des idées notre Robin Richard

@+P33

Merci JPA, donc si je comprend bien notre système est fait pour fonctionner à très bas régime. Aussi, un autre problème nous est parvenu. Notre but premier était de faire une étude comparative entre ce système et un système plus traditionnel. Nous avons donc du mettre en oeuvre un système de vilebrequin pour y connecter l’excentrique du tiroir. Avec le système normal il tourne, par contre, avec notre système, il ne fait que osciller. Et oui, a peine le tiroir commence à renverser la vapeur, le piston s'empresse de repartir en sens inverse sans même finir sa course ! Du coup, la bielle repart en sens inverse sans même finir sa boucle! Quelle solutions peut résoudre ce problème?
Je pourrais donc seulement faire les tests comparatifs à vide, que je vous transmettrai bien évidement!

Bonsoir Robin Richard,
Deux hypothèses : Soit il faut décaler le système d'entraînement du tiroir d'un certain angle par rapport au vilebrequin, soit il faut modifier la course d'ouverture du tiroir. Mais je pense, sans vouloir te démoraliser, que tout a déjà été imaginé et expérimenté dans ce domaine. Les dernières machines marines alternatives en service étaient équipées de soupapes. Ces soupapes n'étaient pas commandées par un arbre à cames rotatif, mais par des cames individuelles oscillantes. L'intérêt d'une distribution par soupape est que l'on peut donner la forme que l'on veut à la came et donc tout est possible au niveau de la loi de levée en s'affranchissant du mouvement purement sinusoïdal d'un système par excentrique. On peut par exemple ouvrir d'un coup en grand, laisser ouvert en grand sur pratiquement une course totale de piston et fermer tout aussi brutalement en fin de course.
Tu devrais commencer à t'intéresser avant toute chose aux diagrammes en PV (pression/volume) : tape sur internet "thermodynamique, diagramme de Clapeyron, cycle de Rankine", ceci te permettrait de mieux comprendre ce qui se passe dans le cylindre d'une machine. Après, une fois que tout ceci est bien assimilé, on peut tenter un tas d'expériences et de bidouilles.
Un schéma, même succinct de ton système, permettrait de voir où se situe le problème.
Cordialement
JPA

Robin Richard a écrit:Du coup, la bielle repart en sens inverse sans même finir sa boucle! Quelle solutions peut résoudre ce problème

Un volant d'inertie aiderait à passer ce problème. Mais JPA a raison, le décalage du diagramme est aussi une solution. (Et les deux sont compatibles).

Le tiroir de distribution de vapeur, plat ou cylindrique, comporte un décalage par rapport au maneton et aussi toujours un "recouvrement", c'est à dire qu'au centre, il cache complètement et déborde les lumières d'admission. Mais il n'y a pas que des problèmes mécaniques, avec la vapeur il y a aussi beaucoup de problèmes liés à la température, et au cycle PV, ce qui devrait être considéré dans un projet d'étude "scientifique" à ce niveau.  
Il existe des logiciels de modélisation qui permettent de visualiser et de bien comprendre les différentes distributions de vapeur et leurs performances.
par ex   http://www.billp.org/Dockstader/ValveGear.html
je connais bien ceux-ci, surtout orientés locomotive, la cinématique est très précise, peut être réglée "en marche", très pratique pour ajuster au mieux les éléments de l'embiellage, et dessine aussi les diagrammes, mais sans aucune thermodynamique, de l'aveu même de leur auteur (décédé maintenant).

Sinon il reste deux possibilités ultra-simples pour augmenter la puissance :
1) Augmenter la pression de fonctionnement
2) Augmenter la cylindrée

3) Passer au diesel