Turbines hélice

[djan]

Bonjour,

super projet
moi je vois trois choses à premiere vue
1: sortir les directrices, (exterieur du bout de pale.)
2: pour la cloche, plus grosse du coup et toujours autour des directrices
3: prendre un autre type d'hélice, pas comme celui des hors bords mais plutot comme celui des jets ski ( cartérisé ) et remorqueur je crois?

j'ai hate de voir ce que cela donne.


puisque l'on est dans les idées brillantes.
le mieux, c'est d'enlever les directrices et de monter une deuxième hélice contrarotative
mais bon , je ne respecte plus le Cahier des charges initial.

[moulino51]

Bonsoir Didier,

Mon avis = le plus simple : une turbine axiale, avec directrices simples en éventail, éviterait la cloche qui est source d'ennuis et consomme de la matière.

La partie "dôme" est complexe a réaliser, et sur le dessin, l'hélice devrait se trouver plus basse, au niveau de l’étranglement avant l'aspirateur.

+1 avec Djan, pour une hélice de jet-ski exemple : http://cgi.ebay.fr/ws/eBayISAPI.dll?Vie ... jwapue7kop

Attention cependant certaine sont coniques.

Palier bronze OK, j'avais envisagé un projet similaire avec paliers bois.

Pour une hélice de hors-bord, le profil extérieur est fuyant, solution prendre une hélice plus grande et la passer au tour pour quelle épouse mieux la forme du tube.

Gérard

[dB-)]

Merci pour ces remarques.

- la section de passage du distributeur est un poil trop faible, je vais ajouter une marge dans les calculs du tableurs.
- pour l'augmenter on peut déporter les ouvertures vers l'extérieur, ou augmenter la hauteur, ou les deux
- concernant l'hélice contrarotative, on est d'accord : bien, mais complexe au niveau transmission ...

Hélice contrarotative.JPG

- la cloche semble pratique pour enlever les feuilles, modifier le débit, et arrêter complètement la turbine
- elle sera bien sûr montée avec quelques mm de jeu radial
- évidemment beaucoup de perturbations dans l'écoulement à ouverture partielle
- mais le fonctionnement normal sera la pleine ouverture
- son coût n'est pas très élevé : simple tôle roulée (*), ou portion de buse métallique
- un distributeur axial avec ailettes inclinées est aussi possible en variante
- l'hélice type Jetski est mieux adaptée au fonctionnement sous carter, mais elle est limitée aux petits diamètres

Hélice Jetski.JPG

- tant qu'à faire acheter la pompe complète et l'utiliser en turbine ( $$$ ...)

pompe axiale jet ski.jpg

- ou même sceller un Jetski complet verticalement dans le béton !!
- le palier auquel je pense n'est pas totalement en bronze, les cannelures intérieures sont en matériau polymère
- leur forme crée une lame d'eau entre l'arbre et le palier, semblable aux anciens pivots hydrodynamiques de turbines

A suivre dès que possible, et plutôt au Mig et au tour qu'à la CAO !

(*) Les tôles et profilés sont moins chers en Allemagne qu'en France, livraison par camion comprise (sur l'Est de la France) ... Mystère.

dB-)

[moulino51]

Bonjour Didier,

A prévoir : un tube de désiphonnage, (simple tube avec un bouchon accessible hors d'eau)

Très utile pour arrêt complet de la turbine.

Gérard

[jpdesm]

Bonjour
Le roulement supérieur encaisse des efforts axiaux : poids du rotor et poussée dynamique. Il serait bon je pense de mettre un roulement à rouleaux coniques.Pour le palier inférieur, un palier inox sur bronze phosphoreux devrait suffire si ça tourne pas trop vite : ça s'auto-lubrifie dans l'eau.
J'ai une question de novice en hydraulique : pourquoi ne pas mettre un contre-distributeur, en dessous de l'hélice, destiné à donner un supplément de moment cinétique par aspiration, comme dans les turbines diagonales ?

[djan]

voici un fichier excel qui reprend les calculs simplifiés (1 dimension) de la trajectoire de l''eau du point M0 au pointM1 puisM2
de l'ouvrage de M. de gourieres pour les distributeurs et turbines à hélices.
fichier très complémentaire au fichier fournit par DB plus haut.

si la solution" acheter une hélice de bateau" n'est pas retenue.
il faudra attaquer le calcul " vrillage des profils naca", puis lissage des profils dans un outil 3D. puis fabrication ??

ou vrillage d'une tole tout court. comme la conception maison de M.Perret sauf erreur ( vu en photo sur le site il y a très longtemps).

afin de se passer du distributeur, on peut concevoir une bache Tourbillon (mais il faut une vanne de garde)
j'ouvrirais bientot un post la bache tourbillon (je recherche les correspondances entre l'angle d'attaque de la spirale et le Ns recherché).

Bien à vous

vitsortiedist sortipale.xls

[jpdesm]

@Djan.
J'essaie de comprendre. D'abord une difficulté de notation. Dans la plus grande partie de la feuille :

- 0 = Sortie des directrices du distributeur (rayon 1,6 m)
- 1 = Sur le moyeu (rayon 0,526 m)
- 2 = Sur le bout de pale (rayon 1 m)

Dans le bas à droite de la feuille :

- 1 = Dessus de la pale
- 2 = Dessous de la pale
- a = Sur le moyeu
- b = Sur le bout de pale

Autre chose, tu introduis un rayon r1 (commentaire, pour calculer v1...) et ce rayon est le même que le rayon du moyeu. Il sert à quoi ?

Ces difficulté étant franchies, je ne vois pas ce que tu peux faire des angles alpha1 et beta1. L'objectif est de trouver les angles en bord d'attaque et bord de fuite des pales, et cela pour un rayon variable de r1 à r2, non ? Donc il faut calculer quatre angles. Avec les secondes notations ci dessus, a1, a2, b1, b2.

Une remarque, pour calculer l'arc tangente d'un angle dont tu connais le sin et le cos, utilise la fonction atan2 d'excel : ça évite d'avoir un résultat borné entre -pi/2 et +pi/2 et ça évite aussi l'erreur de division par zéro.

Enfin une question de fond : l'hypothèse "vitesse tangentielle inversement proportionnelle au rayon", qui peut se déduire de la conservation du moment cinétique et de l'énergie pour des particules élémentaires, n'est elle pas une simplification un peu abusive pour un fluide visqueux, soit de l'H2O bien réelle ?

[djan]

Très bonnes remarques tout cela. Des que je trouve un ordi . Je répond en détail à toutes tes questions. Rapidement pour la notation j'utilise celle des pages 101.102,103. À plus

[dB-)]

Bonjour,

merci pour ces contributions : l'approche théorique est passionnante, il faut juste bien savoir nager dans l'océan des mathématiques.

Pour ceux qui en sont restés à la brasse, comme moi, ce serait sympa de lister sur la feuille Excel les différentes variables, avec leur définition, et l'unité, ou même, luxe suprême, un petit croquis sur lequel sont placées les différentes grandeurs !

En parallèle, je poursuis une approche plus modeste, utilisant les lois de Black et Decker (pour la disqueuse de 230), SAF (pour le poste à souder SaxoMig) et Halbronn (pour l'ancien tour à métaux) Bientôt quelques photos, pour l'instant ce n'est pas beau à voir ! Puis quelques essais et mesures !

Je maintiens pour l'instant l'idée d'une hélice marine, avec si besoin coupe des bouts de pales au tour, c'est je pense la meilleure façon d'avoir une hélice très bien réalisée, équilibrée, standardisée, et très économique.

A propos de pragmatisme, j'ai placé ici http://dbhsarl.eu/forum/viewtopic.php?f ... 1&start=10 un livre qui retrace l'évolution des turbines Francis et Pelton aux Etats Unis : il semblerait que la plus forte avancée soit due non pas à des études théoriques (limitées il est vrai à l'époque), mais bien à la méthode "Cut and try" (en français "taille et essaie") : un peu partout, des chaudronniers, menuisiers, fondeurs, mécaniciens ont essayé de tailler, cintrer ou mouler des roues, les ont testées, ont mesuré le rendement, comparé avec le voisin, et recommencé sans cesse en ajustant ceci ou cela, etc ... cette méthode me plait bien aussi dans le cadre de petites turbines hélices, simples et réalisables par tout "bricoleur", sans pour autant tomber dans un assemblage de 1/2 bouteilles plastiques scotchées sur une roue de vélo !

J'espère que quelques uns vont se lancer et mettre en ligne des croquis, plans, photos, et résultats d'essais ! Voir par exemple ici http://dbhsarl.eu/forum/search.php?st=0 ... &start=130 la réalisation de Gilles21, avec une Banki, qui est je pense plus compliquée à construire que la petite hélice que je présente en début de ce sujet.

dB-)

[jpdesm]

ce serait sympa de lister sur la feuille Excel les différentes variables, avec leur définition, et l'unité, ou même, luxe suprême, un petit croquis sur lequel sont placées les différentes grandeurs !

C'est vrai, et c'est d'autant plus facile qu'on peut inclure une image superposée à une feuille excel. Faut juste avoir un petit logiciel de dessin vectoriel : pas besoin d'Autocad.

il semblerait que la plus forte avancée soit due non pas à des études théoriques (limitées il est vrai à l'époque), mais bien à la méthode "Cut and try" (en français "taille et essaie") : un peu partout, des chaudronniers, menuisiers, fondeurs, mécaniciens ont essayé de tailler, cintrer ou mouler des roues, les ont testées, ont mesuré le rendement, comparé avec le voisin, et recommencé sans cesse en ajustant ceci ou cela, etc ... cette méthode me plait bien aussi dans le cadre de petites turbines hélices, simples et réalisables par tout "bricoleur", sans pour autant tomber dans un assemblage de 1/2 bouteilles plastiques scotchées sur une roue de vélo !

Exact. Les anciens faisaient comme ça parce qu'ils ne pouvaient pas faire autrement. Encore que... les calculs de la feuille de Djan et les fondements théoriques sur lesquels ces calculs s'appuient sont connus depuis deux siècles. C'était juste un peu plus long à faire avec la table de logs, le crayon et le papier, ce qui fait qu'un processus d'optimisation pouvait prendre des jours. En conséquence, il pouvait paraitre plus simple d'expérimenter sur le terrain avec des méthodes artisanales que d'aller chercher un ingénieur très occupé à construire des ponts ou des locomotives à vapeur pour lui demander de noircir des feuillets patiemment sur le problème du meunier du coin.

Si j'en reviens au problème du calcul de l'hélice, la théorie aussi bien que la feuille de Djan montre que la répartition des vitesses le long d'un rayon n'est pas uniforme et que l'hélice d'une turbine ne se calcule pas comme celle d'un bateau. Evidemment ça tournera, mais la question à se poser est "est il légitime de perdre 5 à 10 points de rendement en prenant une hélice inadaptée par nature, parce qu'elle coute 100 euros ?". La question n'a de sens que si on est capable de proposer une solution alternative, à savoir une hélice adaptée au mieux, que tout le monde devrait pouvoir calculer avec un simple tableur, et surtout une méthode économique pour la fabriquer. Si en final on arrive à une hélice à 500 euros, il est alors facile de voir si les 400 euros d'investissement supplémentaire peuvent s'amortir en produisant plus d'électricité.

Ne serait il pas intéressant, dans un projet comme celui ci, de comparer, sur les mêmes bases de calcul et la même contrainte géométrique de fixation de l'hélice, une hélice de bateau à 100 euros et une hélice optimisée réalisée avec une méthode à déterminer ? Des suggestions pour ça ? Consulter un fabricant d'hélices de bateau à qui on donnerait des fichiers 3D ? Comment faire son moule et se couler son hélice sur mesure en bronze dans le jardin ? Ma suggestion perso : comment découper son hélice au fil chaud dans un bloc de polystyrène et combien coute le moulage en acier à partir de ce bloc taillé ?