Turbines hélice

[djan]

Bonjour Messieurs
Cela fait plaisir de vous relire M.Perret et de voir vos photos.
Pour ceux qui veulent se lancer dans l’aventure,
Voici le fichier 3D d’une hélice en tôle plié. Qui devrait répondre au cahier des charges rendement 70% ???
dont le dimensionnement est basé sur la méthodologie des triangles des vitesses. Entrée et sortie de pale…
Mais bon attention, personnellement je pense que bien que certains constructeurs dont je ne citerais pas le nom l’on fait, et bien que l’on retrouve dans les meilleures littératures des turbines francis en tôle plié, on ne trouve pas dans la littérature (je n’ai évidement pas tout lu) de turbines hélices en tôle plié. D’après l’ouvrage de A.Tenot, les turbines hélices low cost avaient quand même un profil d’aile fabrication maison.

Le fichier 3D est fait sous le Logiciel Sw 2011, avec l’outil de tôlerie qui permet de déplier la pale à plat pour la découpe et le roulage future. Pour cette raison technique afférentes aux capacités du logiciel, seul 4 angles pilotent la pale.
Si l’on ne cherche pas absolument à obtenir un déplier automatique de la pale par le logiciel. On peut gagner en rendement si on rajoute des angles qui pilotent le profil du moyeu au bout de pale (ce qu’on appelle les turbines partielles, car la les angles Beta n’ont pas une évolution linéaire…. Comme dans le fichier ci-joint.
Pour l'instant, le fichier se pilote par
• les quatres angles beta :
entrée et sortie au diamètre moyeu
entrée et sortie au diamètre manteau de roue
• nb de pales
• ouverture angulaire amont de la pale (en vue de dessus)
• ouverture angulaire aval de la pale
• ouverture angulaire de la pale en contact avec le moyeu.
• épaisseur pale.
Pour info le profil utilisé est un léger arc de tôle épaisseur constante.
Si vous utilisé Solidworks 2011. A partir de cette 3D rien ne vous empêche de mettre ce modèle à vos dimensions de faire vos mises en plan 2D ( quasi automatique) pour votre fabrication.

confussius:
j'écoute: j'oublis
je vois: je comprends
je fais : j'apprends
Sur ces belles paroles, c’est la rentrée et les dès du destin viennent de me faire avancer sur la case DDT, du jeu du producteur d’hydroélectricité.
Cordialement

Pale tole plié.zip

[dB-)]

Bonjour,

je viens de jeter un oeil (et de le reprendre) sur le fichier 3D de Djan.

Pales forgées.JPG

Très très intéressant bien sûr, MAIS je pense que ce n'est pas de la tôle simplement pliée.

Je tape de temps en temps sur de la ferraille, j'adore ça, c'est bon pour évacuer le stress :

forge.gif

Quand on plie ou cintre une tôle, on obtient simplement et localement une portion de cylindre (tube), ou une portion de cône par une succession de cintrages avec un décalage angulaire entre chaque "pli".

Mais ici, ce n'est ni une portion de cylindre, ni une portion de cône, plutôt je pense une tôle déformée au niveau même de son maillage : certaines zones sont étirées, d'autres sont contractées. Faites un test simple, essayez de donner cette forme à une feuille de papier ! La seule façon de donner à une tôle plane cette forme, c'est je crois de la chauffer à la forge, puis de la marteler sur un gabarit.

Un tel gabarit peut être réalisé par un amateur, mais c'est du travail :

- imaginez que vous enfoncez le modèle 3D de l'hélice, à plat, sur un bloc de plâtre mou (laissez sécher)
- enlevez l'hélice, et découpez le bloc comme une tarte en 3 parts égales, une pour chaque pale
- maintenant prenez un des 3 tiers, et découpez le en tranches verticales de 10 mm d'épaisseur
=> on obtient évidemment directement toutes ces tranches à la CAO, pas besoin de tout ça, c'est juste pour imager
- reproduisez chacune de ces tranches dans de la tôle de 10 mm ...
- placez ces tôles côte à côte
- et vous obtenez une matrice, sur laquelle vous pourrez forger par martelage une pale d'hélice massive, dans de la tôle de 5 mm ...

C'est à mon avis la seule façon d'obtenir 3 pales identiques, ayant la bonne forme.

Prévoyez ensuite un second gabarit pour découper correctement le contour des pales, puis un troisième gabarit pour souder les 3 pales en position sur le moyeu : intéressant mais gros travail, et bien ingras pour réaliser une seule hélice.

Pour l'instant je crois que mon hélice toute faite à 80 € est beaucoup plus simple, même si elle a un moins bon rendement (?)

Il y a bien sûr d'autres solutions :

- envoyer le fichier 3D à un centre d'usinage numérique : à part un lycée technique qui fera ça presque gratuitement, vous allez pleurer en voyant la facture !
- réaliser une hélice en composite moulée
- imprimer en 3D : j'ai commandé il y a quelques mois une petite imprimante 3D justement pour ça, et je suis impatient de la recevoir : les modèles réalisés sont censés être fonctionnels, et devraient convenir pour des petites hélices peut chargées.

A suivre

dB-)

[jpdesm]

Hum, je n'ai pas encore eu le temps d'ouvrir le fichier SW pour voir la méthode de construction, mais d'après ce que dit Djan, il utilise le module de tolerie de SW 2011. Et à moins que les ingénieurs de Dassault Systèmes se soient plantés, ou que Djan ait utilisé une construction nécessitant une déformation du maillage de la tôle, il faut bien que la surface qu'on voit soit développable. Contrairement à ce que dit DB-), il n'y a pas que les cylindres ou les cônes qui soient des surfaces développables.

Si réellement la surface est développable et que SW réussit à la contraindre, sans déformation du maillage, en respectant les contraintes R-min / R-max / Alpha1, Alpha2, Beta1, Beta2, alors c'est une réelle performance. Je vais prendre le temps de trouver un SW 2011 et voir la méthode d'esquisse, les contraintes, la génération surfacique de Djan. Je reste convaincu que sur le plan du rendement, on doit pouvoir faire mieux avec une vraie génération 3D, mais l'hélice de Djan me parait déjà bien supérieure à une hélice de bateau, d'abord parce qu'elle est faite pour tourner dans un cylindre et non en pleine eau, ensuite parce que les angles et donc la concavité sont dans le bon sens alors que l'hélice de bateau a une concavité inverse entre le bord d'attaque et le bord de fuite.

Au fait Djan, pourquoi trois pales et pas quatre ?

[PERRET]

Bonjour,

DB confirme bien mes difficultés de réalisation.

Bien que mon beau-père, qui m'avait aidé à l'époque, était - très bon - forgeron, mettre en forme une tôle épaisse en inox, même à chaud, me semble pratiquement impossible pour l'amateur.

D'où l'intérêt pour une réalisation personnelle, d'avoir un gros moyeu, ce qui conduit à moins déformer la tôle.
Mais il faut bien relativiser les choses, c'est la simplicité et la facilité de réalisation qui compte, le rendement vient au second plan.

[dB-)]

Encore moi !

@jpdesm : localement, on ne peut rien faire d'autre sur une tôle (sans déformer le maillage) qu'un pli ou cintrage, qui est une portion de cylindre. Ensuite on peut réaliser des formes complexes, par pliages ou roulages successifs avec des angles différents.

Bon, admettons que la surface d'une des pales ci-dessus soit par exemple une hélicoïde, je n'ai pas vérifié.

Problèmes :

- je rappelle ma modeste idée de départ : "le but n'est pas de réaliser la Rolls des turbines, nécessitant l'usinage sur machine 5 axes d'une roue Kaplan dans un laboratoire Suisse, mais plutôt de permettre à un bon "bricoleur" de réaliser lui-même une petite turbine hydraulique, produisant quelques kW, pour exploiter une petite chute d'eau, et en évitant les grosses erreurs"

- chacun doit donc pouvoir réaliser facilement une turbine, adaptée à son site (débit, hauteur)

- je doute que la plupart des bricoleurs concernés utilisent SolidWorks ou autre CAO 3D : il faudra donc proposer aux amateurs toute une série de tracés de gabarits différents, avec différents diamètre d'hélices, et plusieurs inclinaisons de pales ...

- et ensuite, même avec une surface développable, il faudra bien un jour quitter le PC et prendre des outils pour réaliser cette hélice

Hélice.JPG

Hélice b.JPG

Hélice c.JPG

- j'attends de voir les photos des premières réalisations

dB-)

[djan]

le but du travail était de pouvoir utiliser l'outil de dépliage automatique de la tole par le logiciel.
vous ne pouvez l'utilisez que si vous avez le logiciel sw 2011 et travailler sur le fichier .sldprt.
le fichier joint.exe Edrauwing n'est que le vieuwer du modèle 3D.
Enuite pour le formage de la tole, il faut voir avec votre chaudronnier local et ses compétences, de quels informations il a besoin pour replier la tole aux bons angles. dans notre cas, le modèle 3 D n'a aucune utilité, il ne sert qu'a faire les plans 2D correct entièrements cotés ( parfaitement) dont votre chaudronier local a besoin pour rouler la tole. (chacun son metier :? )


la 3D seule ne sert si l'on veut faire de l'usinage, ou du prototypage, mais dans ce cas, autant construire la pale suivant la méthodologie de l'aile portante.
Mais cela est une autre histoire
lorsque j'ai le temps je vous envoie le plan 2D de la tole déplié de la pale de l'hélice ci-dessus pour exemple.

[djan]

tout à fait Db pour le cahier des charges de départ.
à un moment, ce n'est plus possible de faire de miracle. pour moi , aller voir le chaudronier local rentre dans le cahier des charges

sauf si on baisse les exigences du cahier des charges en terme de rendement

et puis, pour Solid works, c'est relativement facile à trouver, au moins en version d'évaluation...
d'autre part, j'ai préparé le fichier afin qu'il soit utilisable par un novice.
si on veut aller jusqu'au bout, quand le fichier excel est pret, vous n'avez meme pas à utiliser de manip sw . vous ne rentrez les valeurs que dans le fichier excel et la 3D se remet à jour toute seule. et les plans 2D aussi!!!

la seule chose que je ne peut pas préparer dans le l'automatisation du process, c'est les plans 2D car ils dépendent beaucoup de ce que le chaudronnier local attends comme infos sur les plans par rapport à sa façon de travailler.

et puis si le chaudronier utilise SW et en plus les outils de tolerie sous Sw, alors là il n'a rien à rien à faire, il se débrouille.

mais pour cela, les tutoriaux pour generer les plans 2D sous sw sont assez bien fait .
et en quelques heures les plans sont faits. ( apprentissage comprit)

@jpdesm

le nombre de pale et le rapport diametre moyeu et diametre manteau de roue est lié au Ns, tout simplement.

ici, le modèle 3d n'est pas fait pour une chute est un débit donné, tu le pilotes (les cotes) et il s'adapte à ton cas de figure.
il faut terminer le fichier excel global (dimension génerals de db, dimension de la pale Djan, rajouter les calcules de résistances qui te donne l'épaisseur de la pale) et tout piloter par les données chute et débit et NS ( ou N) uniquement. et reconstruire la 3D automatiquement.


par contre en ce moment, j'ai pas trop le temps, j'ai les docs de DB mis en ligne à lire (pas mal les docs du Mylab!!) et les tenot à copier

[jpdesm]

la seule chose que je ne peut pas préparer dans le l'automatisation du process, c'est les plans 2D car ils dépendent beaucoup de ce que le chaudronnier local attends comme infos sur les plans par rapport à sa façon de travailler.

et puis si le chaudronier utilise SW et en plus les outils de tolerie sous Sw, alors là il n'a rien à rien à faire, il se débrouille.

Là on est vraiment dans un cas de figure où le numérique (SW 2011) est en avance par rapport aux outils disponibles (plieuses, rouleuses...) et au savoir faire des chaudronniers. Quoique... ça fait longtemps que les chaudronniers des constructions navales savent mettre en forme gauche des tôles de bordé avec des appuis successifs à la presse avec des cales en bois disposées suivant des droites génératrices : toute surface développable contient une suite infinie et continue de génératrices. Dans le cas présent, je verrais bien la mise en forme des pales en usinant des blocs d'appui en bois (fraisage 2D1/2 avec trajectoires sur des cylindres). Il y a aujourd'hui des machines à bois à CN qui font ça très bien. Autre solution : usiner une rainure dans le moyeu, à la CN 4 ou 5 axes, pour y planter le bord intérieur de la pale, puis mise en forme progressive de la pale (marteau, presse) jusqu'à ce qu'elle vienne en contact exact sur une tôle calibre (au bord en forme d'hélice) enroulée sur le cylindre extérieur, le tout immobilisé avec quelques points de soudure. Une fois soudée au moyeu, les contraintes géométriques tiendront les courbures en place et on pourra virer la tôle gabarit externe.

Pour le nombre de pales, est on sur que la pratique "métier" avec les Kaplan (détermination en fonction du ns) s'applique aux hélices simples ?

[jacques 1215]

Bonjour à tous,

Je vous signale que j'ai fait rouler des spires en tole dans une entreprise spécialisée qui se nomme SPIRES rue du bois de la Chocque à Saint QUENTIN 02100.

Cette maison est spécialisée dans la fabrication de ce genre d'article, et il faudrait les questionner (avec un plan de pièce) pour savoir si c'est dans leurs cordes

[jpdesm]

Je vous signale que j'ai fait rouler des spires en tole dans une entreprise spécialisée qui se nomme SPIRES rue du bois de la Chocque à Saint QUENTIN 02100.

Rouler des spires à pas fixe doit se faire sans trop de problème avec une rouleuse à rouleaux coniques inclinés. Mais dans le cas de l'hélice qui respecte la progressivité des angles alpha/beta, le pas est variable le long de la pale... On peut toujours leur demander si Djan peut fournir une mise en plan 2D (découpe tole, vues face/dessus, coupes cylindriques).