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Tout le monde le sait : pour faire fonctionner un ventilateur de table, il faut une prise électrique ou au moins une batterie. Mais pas toujours.

L'éventail a été fabriqué par des étudiants de l'école technique de l'ingénieur japonais Koishi Hirata.

Ce Stirling fonctionne grâce à la chaleur de la main

Ventilateur alimenté par une bougie

...et une tasse de café suffit pour que ça marche

L’appareil est très élégant d’un point de vue technique et n’est pas du tout inutile. Vous pouvez l'emmener en randonnée et le mettre dans une tente, ou l'utiliser dans un jardin à la maison où il n'y a pas d'électricité. Si l’on considère également qu’un tiers de l’humanité vit aujourd’hui avec des lampes à pétrole, alors un ventilateur alimenté par une bougie devrait avoir un énorme marché.

Le moteur du ventilateur se compose de deux cylindres. L'un d'eux, appelons-le le principal, est une boîte cylindrique plate. Son fond est chauffé par une bougie et le couvercle supérieur dégage de la chaleur dans l'air ambiant. Le couvercle et le fond sont constitués de métaux qui conduisent bien la chaleur, comme le cuivre ou le laiton.

La paroi cylindrique qui les relie est par exemple constituée de matériaux peu conducteurs de chaleur, comme le verre ou le plastique.

Un cylindre de puissance est monté sur le couvercle dont le piston est relié à l'une des manivelles du vilebrequin à l'aide d'une bielle.

Il y a un déplaceur en mousse à l’intérieur de la boîte. Sa tige est reliée à la deuxième manivelle du vilebrequin. Ces deux manivelles sont situées à un angle de 90° l'une par rapport à l'autre.

Dispositif de ventilateur : 1 - hélice ; 2 - vilebrequin ; 3 - bielle du plongeur ; 4 - couplage; 5 - bielle ; 6 - cylindre de puissance ; 7 - douille; 8 - déplaceur

C'est ainsi que fonctionne le moteur. Imaginons qu'au premier instant le piston du vérin de puissance se trouve au point mort bas (1). Dans ce cas, le plongeur, relié au moyen d'une bielle à une autre manivelle, sera en position médiane.

L’air en dessous va se réchauffer et se dilater. Cela fera monter le piston du cylindre de puissance, effectuant le travail (2). Dans le même temps, le plongeur commencera à se déplacer vers la position la plus haute et le processus de chauffage ira encore plus vite.

Bientôt, le piston moteur atteindra son point mort haut (3). Le déplaceur sera à nouveau en position médiane. (Notez que presque aucun travail n'est consacré à son mouvement, car l'air, grâce à l'espace, circule librement sur ses bords.)

Lorsque le plongeur est en bas (4), le refroidissement par air commence à travers le couvercle supérieur du cylindre. La pression diminuera et le piston commencera à se déplacer vers le point mort bas. Et ainsi de suite sans fin. La partie la plus complexe du moteur est le maître-cylindre, qui se compose de deux plaques maintenues ensemble par des boulons et des écrous, entre lesquelles est pris en sandwich un anneau en plastique d'un diamètre de 120 mm. Il peut être découpé dans une bouteille d’eau minérale. Les bords de la bague doivent être parfaitement lisses et parallèles entre eux, sinon vous n'obtiendrez pas d'étanchéité dans le cylindre. (Afin de couper soigneusement l'anneau, il est préférable de fabriquer un simple dispositif de coupe, illustré sur la figure.)

Principe de fonctionnement du moteur Stirling

Les plaques inférieure et supérieure - les couvercles du maître-cylindre - sont mieux en laiton ou en aluminium d'une épaisseur de 1 à 2 mm. Il ne vaut pas la peine d'utiliser de l'acier, notamment de l'acier inoxydable, en raison de sa faible conductivité thermique.

Chaque couvercle comporte six trous de 3 mm de diamètre pour les boulons, et le dessus en comporte deux supplémentaires. L'un est destiné à la bague à travers laquelle doit passer la tige de déplacement, l'autre est destiné à l'installation du vérin de puissance.

Comme douille de tige de vérin, vous pouvez utiliser un morceau de crayon dont la tige en graphite a été retirée. Utilisez une aiguille à tricoter courte comme tige de déplacement.

Si son diamètre est supérieur au diamètre du trou, faites-en ce qu'on appelle une « perceuse à canon ». Placez-le dans une perceuse et percez le trou du manchon à basse vitesse. Si ce travail est effectué avec soin, vous obtiendrez un trou dans lequel la tige se déplacera facilement, mais sans quasiment aucun jeu. Vous pouvez utiliser un crayon graphite comme lubrifiant.

Couper un anneau dans une bouteille en plastique

Perceuse à canon et son fonctionnement

Fabriquer un piston sans l'aide d'un tour : 1 - cylindre de puissance ; 2 - insert en étain

Schéma d'une machine simple pour découper la mousse plastique : 1 - transformateur 12/220V avec enroulement secondaire isolé ; 2 - fil nichrome

Fabriquez le cylindre de puissance à partir d’un morceau d’étui en laiton provenant d’une cartouche de fusil de chasse. Si le couvercle est en laiton, le manchon peut y être soudé. S'il est en aluminium, soudez une bride en étain sur le manchon et vissez-la au couvercle avec des vis autotaraudeuses.

Il est préférable de faire tourner le piston sur un tour, mais s'il n'y a pas de machine, vous pouvez le souder en étain. Pour ce faire, découpez une bande de fer blanc et étirez-la plusieurs fois autour d'une tige lisse. En conséquence, il acquerra de l'élasticité et la capacité de s'enrouler en spirale. Insérez deux morceaux d'une telle spirale dans le manchon et, en le retirant progressivement, soudez-y la couture. Soudez le couvercle au cylindre obtenu, limez-le, percez un trou et vous aurez un piston.

Découpez le plongeur dans du plastique mousse à l'aide d'un fil nichrome chaud. (Le nichrome peut être extrait d'un vieux fer à souder.) Un schéma du dispositif permettant de fabriquer un déplaceur est présenté sur la figure.

Le piston et la tige de déplacement, comme déjà mentionné, sont reliés à la manivelle par des bielles.

Le vilebrequin est plié en fil d'acier. Il est installé sur des supports en tôle. Fixez une hélice appropriée à une extrémité. Pour éviter un déplacement longitudinal de l'arbre, placez-y des accouplements avec des vis provenant d'un jeu de construction pour enfants.

Auteur : L. Ilyin

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