De l'interet de la détente dans nos machines et du Compound.

Hallo!
Je vous invite à lire le sujet développé par Roockie concernant l’intérêt de la détente (ou non) dans nos machines, ainsi que l'explication du Compound à notre échelle.
C'est très pédagogique et même pour ceux que les chiffres et autres formules rebutent, le travail est accessible à tous!
J'arrive à comprendre, alors, pour vous, ça ne laissera pas de traces!  
Merci Rookie , d'avoir pris le temps pour nous proposer cet exposé des plus intéressants.  

https://modelismenavalradioc.forumactif.com/t10880-machines-compound-en-modelisme

Bonne lecture et bien cordialement.

Hello!
Encore un brillant exposé qui nous éclaire sur des points que nous subodorions plus ou moins, au fil des discussions.
Tes démonstrations et commentaires me (nous) confortent dans l'idée que la détente sur nos machines, n'apporte rien et que le principe du compound non plus.
Sinon pour la beauté du geste comme tu nous l'écris. Ce qui n'est pas négligeable pour autant.
Tu nous confirmes donc que c'est bien le cylindre BP, qui fait tout le boulot.
si la pression d ‘échappement du cylindre HP est sensiblement la même que celle à l’admission, la contribution du cylindre HP tend vers zéro

Le double cycle de Carnot proposé par Porter-Allen me semble trop parfait pour être honnête et compte tenu des différents coefficients de ratio calculés, on a une marge d'erreur ...................très juste!

C'est une sacrée recherche que tu nous présentes! Il y a du boulot derrière tout ça.
Tu auras su mettre en chiffres et nous faire comprendre ce que l'on n'arrivait pas à expliquer.
Sois en remercié.
Bien cordialement.

Un sujet sur le sujet ?

Bonsoir.
Le sujet est verrouillé dans la librairie du Forum, mais il est aussi présenté et soumis à discussion dans le menu principal.
Ceci , afin de pouvoir en discuter et de poser toutes les questions que l'on souhaite.
Redondant certainement, mais moins confus pour le confort de tous..............je pense.
Du moins je l'espère.
Cordialement!

un sujet très intéressant qui va dans le sens de ce que je pensais de l'efficacité du compound sur nos modèles réduits.
la confirmation qu'il y a une limite à la réduction tout en conservant les propriétés physiques.
merci à roockie pour ce brillant exposé.
cordialement
jacky

Bonjour à tous,
Je tire mon chapeau à Rookie pour son excellente analyse des problèmes liés aux machines compound mais j'aimerais apporter ici quelques remarques à ce propos.
Quand les fabricants de moteur avouent admettre de la vapeur sur 85 à 95 % de la course, on peut raisonnablement penser qu'il n'y a pas de détente réelle de la vapeur, néanmoins cela ne veut pas dire que le cylindre HP ne fourni aucun travail. Tout ceci ne tiens pas compte des mesures réelles de pression et du séquençage d'admission/échappement entre HP et BP. En réalité si la pression à l'échappement du HP est égale à l'admission, la pression moyenne dans la conduite entre HP et BP est toujours inférieure à la pression d'échappement du HP à cause de l'ouverture à l'admission du BP. Toutefois si le séquençage est mal calculé ou mal réalisé il peut y avoir une contrepression, à certains moments, nuisibles au bon fonctionnement de la machine.

A mon humble avis le gros problème vient surtout d'une pression chaudière beaucoup trop faible. Si l'on fonctionne avec une pression de 2 bars et que l'on n'ouvre pas à 100% sur la vanne de registre, compte tenu des pertes de charge de la tuyauterie et du laminage au niveau des tiroirs, la pression arrive à l'entrée du HP entre 1.5 et 1 bar. On peut espérer admettre à la BP à une pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique. Si la température extérieure est un peu fraîche on arrive vite à une pression inférieure à la pression atmosphérique et l'étage BP marche en compresseur. Je n'ose même pas évoquer le cas des moteurs à triple expansion ! Si l'on veut espérer faire marcher un moteur (machine) compound à peu près correctement il faut au minimum une pression chaudière de 5 à 6 bars, à plus forte raison s'il s'agit d'un triple expansion.
Sur les machines à triple expansion réelles, l'étage MP (moyenne pression) échappe à la pression atmosphérique vers l'étage BP. Ce dernier étage échappe vers le condenseur qui est SOUS VIDE grâce à une pompe à vide dont le piston est actionné par une brinquebale connectée à la crosse du cylindre BP. Le gros avantage d'avoir un condenseur sous vide est de pouvoir récupérer presque un bar de pression supplémentaire pour une faible dépense d'énergie.

Autre inconvénient (et de taille) de la machine compound, est que si l'on stoppe la machine on n'est pas sûr du tout de repartir ni dans un sens, ni dans l'autre à cause du séquençage d'admission/échappement des différents cylindres. Si le cylindre HP stoppe au point mort (supérieur ou inférieur) la machine n'est plus du tout alimentée en vapeur; On pallie à cet inconvénient en modèle réduit en ménageant un petit orifice dans le tiroir HP de manière à ce que la vapeur puisse franchir le premier étage si celui-ci est au point mort. Inutile de dire qu'un tel dispositif détruit définitivement l'avantage que l'on pourrait tirer d'une admission fractionnée ! Sur les machines réelles si la machine ne repartait pas après un arrêt, il suffisait au mécanicien d'ouvrir des soupapes additionnelles sur les étages MP et BP pour la faire repartir. Ces soupapes étaient refermées après le redémarrage. J'ai pu voir une telle machine sur un cargo russe en escale à St Malo en 1976.

Dernier inconvénient : le système de distribution. Si les machines compound sont équipées d'une distribution à l'aide d'une excentrique dont la bielle attaque directement le tiroir, il faut caler cet excentrique non pas à 90° mais à un angle compris généralement entre 110 à 120° par rapport à la manivelle du piston. Cet angle est dit "angle de toc". Il permet l'admission de la vapeur jusqu'à 60 ou 70% de la course piston (sur machine réelle). Au delà de 60 à 70% le tiroir qui est a recouvrement ferme l'admission pour laisser la vapeur se détendre. Le gros problème : la course admission est symétrique à la course échappement. Autrement dit les lumières sont fermées durant 40 à 30% de la course avant que la lumière d'échappement ne commence à s'ouvrir. Ceci correspond à de la compression et donc à un travail négatif du piston.
Sur les machines réelles le problème a été contourné (tardivement) en adoptant une distribution par cames et soupapes. En concevant une came ayant une loi de levée asymétrique il était alors possible de commencer à échapper dés le début de la course d'échappement. A noter que ces cames étaient oscillantes et non pas rotatives, elles étaient actionnées par la bielle d'excentrique. On peut voir un tel dispositif sur la machine du remorqueur à vapeur conservé au Port Rhu, le port-musée de Douarnenez.

En conclusion : Les machines compound en modèles réduits doivent plus être considérés comme un exercice de style plutôt qu'un moyen d'économiser de la vapeur. Quel modéliste audacieux va nous construire une machine équipée d'un condenseur et de sa pompe à vide opérationnelle ? Sur les installations réelles la norme était que l'appareil de manoeuvre ainsi que la vanne de registre étaient placés à tribord, la pompe à vide et le condenseur étaient eux placés à babord.

Une dernière remarque : Les navires à vapeur ont de tous temps produit leur propre eau distillée en évaporant l'eau de mer dans des appareils appelés "bouilleurs" (fresh water generator pour les Anglais, boiler signifiant chaudière). Cette "distillation" se faisait (et se fait encore) sous vide à une température avoisinant les 60°C pour limiter la formation de "tartres incrustants" dans l'appareil.

bonjour à tous,
il y a  sans doute des modélistes  "audacieux" qui ont réalisés une machine équipée d'un condenseur et de sa pompe à vide mais de là à être opérationnelle !
j'ai été tenté par cette aventure mais chaque fois que j'ai posé la question de savoir si le résultat pouvait être vraiment fonctionnel et supérieur à un ensemble classique ,je n'ai jamais eu de réponse concrète.
comme tu le dit JPA et je le pense aussi  cela reste un exercice de style.
pour réussir ce type de machine il faudrait probablement  atteindre un niveau de précision hors du commun dans tous les ajustages.
cordialement
jacky

Salut JPA,

Tout ça est bien juste, il y aurait de quoi écrire plusieurs centaines de pages sur les détails d'une compound. Ce n'est pas une bête simple...

Marcel.

Bonjour à tous,
Il y a déjà un bon moment de cela j'avais fait une épure circulaire de la régulation d'une machine compound à deux cylindres équipant la chaloupe Lemarchand pour mon ami Graine au vent.  Je profite du sujet qui est en cours pour la présenter ici.
Tout d'abord il faut se familiariser avec l'appellation conventionnelle des différents cylindres (voir le schéma "appellation cylindres)

Epure circulaire de régulation :

Interprétation de l'épure circulaire :
Elle se présente sous la forme de quatre cercles concentriques, chaque cercle correspond à une révolution complète  et correspond à chacun des cylindres noté HP BV, HP HV, BP BV et BP HV (soit un cylindre HP comportant une partie haut vapeur et bas vapeur et un cylindre BV comportant une partie haut vapeur et bas vapeur).

Commençons par le cylindre HP BV (soit HP bas vapeur, côté opposé à la tige du piston), c'est le 1er cercle intérieur. On part de 0° soit piston HP au point mort supérieur. La manivelle se déplace vers 90°, le piston HP descend. L'admission se fait de 0° à 144° (trait rouge). A 144° le tiroir ferme le cylindre et la vapeur se détend jusqu'à 162°(trait pointillé rouge). A partir de 162° le tiroir ouvre sur l'échappement, le piston continu de descendre jusqu'à 180° (point mort inférieur), puis remonte jusqu'à 342°. A ce moment le tiroir ferme le cylindre et de 342° à 0° se produit une phase de compression (trait hachuré). A 0° le piston HP est revenu au point mort supérieur. On notera au passage que cette phase de compression n'est pas symétrique par rapport à la phase de détente, ceci est du au fait que l'excentrique n'est pas calé à 90° comme sur les machines où admission et échappement se fait sur toute la course, et aussi parce que les barrettes du tiroir sont à recouvrement. Cette phase de compression correspond à un travail négatif et élimine une grande partie de l'avantage du à la détente.

Pour le cylindre HP HV (soit HP haut vapeur, côté tige de piston), c'est le deuxième cercle en partant de l'intérieur, on recommence la lecture au même point 0°, soit le point mort supérieur du piston HP. Le cylindre est déjà en échappement (trait bleu), le piston descend vers 90°, à 162° fermeture du cylindre par le tiroir. De 162° à 180° (point mort inférieur) phase de compression. A partir de 180° le tiroir ouvre sur l'admission et le piston remonte. A 324° le tiroir isole le cylindre, c'est la phase de détente de la vapeur jusqu'à 342°. A ce moment début d'échappement, le piston continu sa course jusqu'au point mort supérieur

Le cylindre BP BV va se trouver, lui, au point mort supérieur à 270° car la manivelle BP est décalée de 90° par rapport à la manivelle HP. Début d'admission (trait rouge), on tourne toujours dans le sens des aiguilles d'une montre. A 54° détente jusqu'à 72°. Ensuite échappement, passage au point mort inférieur à 90°, jusqu'à 262°, puis phase de compression avant retour au point mort supérieur.

Pour le cylindre BP HV, le point mort supérieur se trouve à 90° et je vous laisse le soin d'interpréter toujours en tournant dans le sens des aiguilles d'une montre

A quoi sert un tel schéma ?

Il n'y a qu'un seul tuyau qui va de l'échappement HP pour alimenter la BP, l'intérêt est de savoir comment est alimenté ce cylindre BP et à quel moment !
On voit d'après l'épure que les deux parties du cylindre HP échappent en continu (trait bleu) tout au long d'une même révolution MAIS à l'instant 162° et à l'instant 342° il y a un bref instant où la circulation de vapeur est interrompue et comme les variations de pression ne sont pas instantanées on va avoir une variation de couple à ce moment là; C'est pour cela que sur certaines machines on a une capacité tampon entre HP et BP pour atténuer cette variation.

Bonnes cogitations

Bonsoir!
Je viens juste de voir le sens de rotation. Ça aide!
Je sais ce que je vais faire ce soir!
Bonne soirée!

Bonsoir JPA,
ma machine fonctionne à merveille. et j'espère avoir l'occasion en 2015 d'aller du coté du 22 faire les premiers essais des améliorations apportées à cette chaloupe. chauffe phase liquide, régulateur à aiguille, radiateur de refroidissement du gaz après le serpentin du bruleur, , condenseur à l'échappement pour alimenter le "P'tit cheval" en eau, et donc l'alimentation de la chaudière par le "donkey"

Graine au vent

bonjour à tous,
voilà un essai qui promet !
dommage que le 38 soit si loin du 22 , j'aimerai vraiment voir çà de près .
il y aura certainement des enseignements importants pour tous.
cordialement
jacky

mon boulot actuel, c'est le réchauffeur du petit cheval, en permanence. mais je pense qu'il pompera en continu.
GAV