Bateau mystère

[gerard]

Bonjour,

Oui, Trompi, ce bateau mystère est vraiment une énigme. Tu penses que sa propulsion découle d'une application des formules de Bernouilli ; pourquoi pas ? A une époque je faisais des études hydrauliques, entre-autres pour l'adduction de l'eau potable et pour l'écoulement de l'eau dans les canaux ; j'ai eu l'occasion de me servir de ces formules ; mais là il faut que je me remémore toutes ces théories qui sont bien loin dans ma tête ! En plus, au premier abord, il semble qu'on ne soit pas en présence ici d'un régime laminaire car l'hélice doit engendrer pas mal de turbulences. Donc ce n'est pas du gâteau !
Mais si tu peux établir une démonstration théorique sur ce principe, je suis preneur.

A+
Gérard

[Papy pop-pop]

Je reviens sur le problème de départ posé par Gérard qui rencontre un important sursaut d'intérêt.
L'hélice d'un bateau fonctionne normalement en aspirant l'eau de l'avant et la rejette en arrière. Le déplacement de cette masse d'eau engendre l'énergie propulsant le bateau.
Le fait de positionner un carter enveloppant l'hélice, avec un fond vers l'avant et un tunnel latéral, empêche l'hélice d'aspirer l'eau vers l'avant du bateau. L'hélice agit alors comme le rotor d'une pompe centrifuge et communique à l'eau de l'énergie cinétique. l'eau se trouve freinée par le tunnel encerclant l' hélice, et est dirigée vers la seule sortie possible, l'arrière. Donc si l'on se réfère à l'équation de Bernoulli, la vitesse perdue (énergie cinétique) est transformée en pression et cette pression s'appuie sur le fond de la bouteille. La pression étant plus grande du côté de l'hélice que sur l'avant du fond de la bouteille, cela ne peut que faire avancer le bateau. Ce qui explique que quelque soit le sens de rotation, le résultat reste le même.

D'accord lorsque l'hélice est en marche arrière. Elle refoule dans l'équivalent d'un auget de turbine Pelton. Il faut cependant déduire un peu de quantité de mouvement liée à l'aspiration mais le cône d'aspiration est relativement ouvert donc force peu importante.
En marche avant l'hélice "pousse" comme toute hélice. Flux de sortie à peu près cylindrique. Mais elle n'aspire pas devant de façon classique. Elle aspire de l'eau qui arrive de l'arrière entre le carénage et le flux sortant. La section correspondante étant grande la vitesse est faible et donc la quantité de mouvement aussi.

[Trompi]

Voici un embryon de réponse à la question de Gérard, mais peut_être suis-je hors sujet?[

Equation de Bernouillired.jpg (96.68 Kio) Vu 5463 fois

Pour une tuyauterie horizontale, Z disparaît, puisque Z1= Z2 etc...

[Papy pop-pop]

Voici un embryon de réponse à la question de Gérard, mais peut_être suis-je hors sujet?

BernouilliEquatred.jpg

Pour une tuyauterie horizontale, Z disparaît, puisque Z1= Z2 etc...

Je n'arrive pas à zoomer assez pour lire mais je devine. J'utilise la même chose en divisant par Rho*g et je travaille en Pa. Z disparait de la même façon puisque Rho et g sont des constantes. Donc on est bien d'accord.
Précisons tout de même qu'il s'agit de théorie simpliste pour justifier le fait que le bateau va toujours en avant. La quantification est beaucoup plus difficile car il y a d'une part un vortex (dans le sens de rotation de l'hélice) et d'autre part des frottements visqueux entre ce qui rentre et ce qui sort.

[Trompi]

Il suffit de cliquer sur le document pour l'agrandir
Sujet réédité avec les équations plus lisibles, (et erreurs corrigées) tu devrais bien les voir maintenant Papi pop-pop. Désolé les signes = sont un niveau trop bas, je ne sais pas pourquoi. C'est vraiment dommage que l'on ne puisse pas importer directement les fichiers Word

[Papy pop-pop]

Il suffit de cliquer sur le document pour l'agrandir

Je n'arrive pas à faire du plein écran pour lire comme un document Word ou Writer.
1er clic ça agrandi un peu. 2e clic encore un peu +...mais toujours pas vraiment lisible car le nombre de pixels par lettre ou symbole reste faible. (Avec une loupe ce n'est pas mieux).
Pas grave. Connaissant les formules je les devine.

[gerard]

Voici un embryon de réponse à la question de Gérard, mais peut_être suis-je hors sujet?

BernouilliEquatred.jpg

Pour une tuyauterie horizontale, Z disparaît, puisque Z1= Z2 etc...

Merci Trompi pour ta formule. Mais...heu... comment l'utilise t-on ?
Puisque cette formule ne semble valable que dans le cas d'un fluide parfait en écoulement laminaire, ce qui n'est pas le cas ici où on a turbulences frottements et vortex, ne serait-il pas possible de trouver une autre méthode plus simple et accessible aux non matheux ?
Ainsi, ne serait-il pas judicieux de raisonner en termes de flux entrant et sortant avec pour chacun d'eux son sens, sa vitesse, sa masse, son débit, ou que sais-je ? Le tout pour arriver à une démonstration claire et intuitive du pourquoi ce bateau mystère est propulsé de cette façon.
Mais bon ! c'est vrai que je suis là un peu exigeant...

[gerard]

Bonjour,

Excusez moi de relancer cette discussion qui, c'est vrai, a déjà assez duré !...
C'est surtout pour la clore en vous faisant part avant de ma façon de penser pour expliquer le phénomène du bateau mystère. Cela après avoir bien considéré toutes les sujétions que vous m'avez faites :
ce bateau mystère se propulse suivant un principe qui finalement ne semble pas très différent de celui de la propulsion du bateau pop-pop. Les flux entrants et sortants sont ici concentriques continus et simultanés, alors que dans le pop-pop ils sont pulsés et alternatifs;
l'avancement résulte du flux sortant. En s'appuyant sur l'eau expulsée, le bateau avance par réaction;
lors de l'aspiration, un phénomène plus complexe se produit. Schématisons ce qui se passe à l'orifice de sortie du pop-pop (suivant le principe édité par Papy pop-pop):

Immobile.jpg (48.36 Kio) Vu 5457 fois

Le bateau étant à l'arrêt ou au banc fixe, l'eau est aspirée dans toutes les directions. Au point de convergence, les différents filets ont des vitesses égales V'1, V'2, V'3, V'4, etc...
Leur projection suivant le vecteur unitaire de référence U donne pour V'1 par exemple la valeur
V1= V'1 . Cosinus alpha.
La somme V de toutes ces valeurs discrètes V1, V2, etc...est nulle.
Aucune quantité de mouvement vecteur P = m . vecteur V ne rentre donc en jeux, et le bateau reste immobile même si on le libère sur le plan d'eau;


Après une première éjection, le bateau libre sur le plan d'eau acquiert un élan. Dès lors, les vitesses précédentes ne sont plus égales et prennent une vitesse relative par rapport à la vitesse du bateau.
La somme V de toutes les valeurs discrètes V1, V2, etc...n'est plus nulle, et il en découle que pour embarquer de l'eau une quantité de mouvement P = m . vecteur V est déduite de celle du bateau lancé.
Le schéma précédent devient :

Mouvement.jpg (48.45 Kio) Vu 5457 fois

Le résultat de ce raisonnement rejoint la théorie que je suggérais par ailleurs :
On peut considérer que la propulsion d’un bateau pop-pop, comme celle d’une méduse ou du bateau mystère, peut s’expliquer quel que soit le système de motorisation. L’avancement résulte de la différence des quantités de mouvement mises en œuvre pour échanger de petits volumes d’eau avec le milieu extérieur.

[Trompi]

Certains paramètres ne sont pas pris en compte dans ton explication. Mais j'arrête parce que l'on ne pas en finir.

[Papy pop-pop]

Certains paramètres ne sont pas pris en compte dans ton explication. Mais j'arrête parce que l'on ne pas en finir.

C'est vrai Trompi, mais
1°) cette nouvelle façon de présenter les choses confirme les précédentes.
2°) les expériences ayant montré que la poussée (négative) en phase d'aspiration est de l'ordre de 1 million de fois plus petite que celle de la phase de propulsion cette simplification est justifiée. (Un ordre 10 suffirait. On a de la marge.)

Moi j'espère qu'on ne va pas en rester là. Un forum c'est fait pour informer et pour débattre. Que ceux qui doutent ou ne sont pas convaincus bâtissent des théories et fassent des expériences...et nous communiquent les résultats.

[Trompi]

Dans cette démonstration on reste dans le schéma d'une pompe volumétrique aspirante et refoulante.
Cela ne correspond pas du fait que l'endroit par ou l'aspiration devrait se faire est bouché.
Dans ces circonstances, l'hélice n'agit plus comme "toute hélice".
L'hélice agit ici comme un rotor dans une pompe centrifuge. Quelque soit la forme du rotor, une simple roue à ailettes par exemple, le rotor projette les particules d'eau vers la périphérie et leur communique de la vitesse. En buttant sur les parois de la bouteille, l'énergie cinétique se transforme en pression, et l'eau sort par le coté ouvert de la bouteille. Il ne peut en être autrement. Et par où l'eau arrive-t-elle au rotor sinon par le centre.On a donc 2 veines d'eau concentriques dont l'eau expulsée se trouve à la périphérie.
On se retrouve avec le schéma d'un réacteur avec la pression crée par le rotor s'appliquant sur le fond de la bouteille

[gerard]

Certains paramètres ne sont pas pris en compte dans ton explication. Mais j'arrête parce que l'on ne pas en finir.

Je n'ai pas la prétention de donner une explication exhaustive; elle est au contraire très sommaire et simplifiée, et ne reflète que ma façon de penser !
Mais trompi, à quoi penses-tu au sujet des paramètres qu'il faudrait prendre en compte ? Finalement, ce serait dommage de clore cette discussion sans arriver à dégager un consensus sur le grave problème que pose la propulsion du pop-pop ou du bateau mystère.

2°) les expériences ayant montré que la poussée (négative) en phase d'aspiration est de l'ordre de 1 million de fois plus petite que celle de la phase de propulsion cette simplification est justifiée. (Un ordre 10 suffirait. On a de la marge.)

Tes ordre de grandeur sont certainement bonnes. Au banc d'essai fixe cela doit correspondre à l'orifice de la tuyère qui dans la sphère d'aspiration n'est pas compensée à l'opposé par une force symétrique.

Dans cette démonstration on reste dans le schéma d'une pompe volumétrique aspirante et refoulante.
...On se retrouve avec le schéma d'un réacteur avec la pression crée par le rotor s'appliquant sur le fond de la bouteille

Exactement ! Dans le cas particulier du bateau mystère il s'agit bien d'une pompe, qu'elle soit centrifuge volumétrique ou autre.
Pour ce qui est de la pression qui s'exerce dans un réacteur entre le rotor et le fond de la bouteille, ces deux éléments étant liés mécaniquement, la pression ne devrait pas entraîner à mon avis de déplacement du réacteur.
A+
Gérard

[Papy pop-pop]

L'hélice agit ici comme un rotor dans une pompe centrifuge. Quelle que soit la forme du rotor, une simple roue à ailettes par exemple, le rotor projette les particules d'eau vers la périphérie et leur communique de la vitesse.

Trompi, regarde bien la première photo. L'hélice est très loin du fond de la bouteille. En marche avant rien ne l'empêche d'aspirer axialement de l'eau qui arrive tranquillement vers le fond de la bouteille après avoir "léché" les parois.
Il y a une grosse différence entre une pompe à hélice et une pompe centrifuge. On emploie par exemple les pompes à hélice sur les navires pour transférer très rapidement de l'eau d'un ballast dans un autre. Gros débit, mais faible HMT.

En buttant sur les parois de la bouteille, l'énergie cinétique se transforme en pression, et l'eau sort par le coté ouvert de la bouteille. Il ne peut en être autrement. Et par où l'eau arrive-t-elle au rotor sinon par le centre.On a donc 2 veines d'eau concentriques dont l'eau expulsée se trouve à la périphérie.
On se retrouve avec le schéma d'un réacteur avec la pression crée par le rotor s'appliquant sur le fond de la bouteille

Tout à fait d'accord pour ce qui concerne les veines concentriques et pour le fait que ça ne peut sortir que par derrière. Mais, jusqu'à preuve du contraire le sens des 2 flux s'inverse avec celui de l'hélice. En marche avant (de l'hélice) c'est la veine centrale qui sort. En marche arrière c'est le contraire.

Nota: dans une vie antérieure j'ai été spécialiste de pompes. Quand j'écris HMT c'est de l'hébreu pour certains, mais c'est une caractéristique archi classique pour une pompe. HMT=hauteur manométrique totale=différence entre la pression de refoulement et la pression d'aspiration. Généralement exprimée en m de colonne d'eau.

[gerard]

Je sens que Papy pop-pop va nous sortir une théorie sur les tuyères concentriques !
De mon côté, je pense expérimenter ce système sur le bateau bizarroïde à flotteurs que je vous ai présenté par ailleurs; mais après les fêtes ! Je vous tiens au courant.
Bonnes fêtes.
Gérard

[Trompi]

Ca m'étonnerait beaucoup que l'eau puisse redescendre entre les pales de l'hélice et vaincre la force centrifuge pour ressortir à l'axe. Dans le meilleur des cas le débit serait pratiquement nul, si l'on accepte ta théorie.