Travail d'initiative personnelle

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joris13
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Travail d'initiative personnelle

Message non lupar joris13 » sam. 22 mars 2014 20:25

Bonjour tout le monde,
je me présente : je m'appelle Joris, je suis actuellement en maths Sup. à la Prépa CPE LYON.
J’ai choisi de faire mon TIPE(travail d'initiative personnelle encadré) sur l'étude du moteur pop-pop.

Etant donné que nous venons d'entamer le cours de thermodynamique je ne peux pas m'appuyer sur mon cours pour étudier le moteur thermodynamiquement, mon professeur de physique m'a suggéré de l'étudier en tant que réacteur ouvert, mais ce n'est pas au programme de cette année ... Je viens vers vous pour comprendre et visualiser le moteur d'un point de vue physique.
Je vous joins mon plan de recherche et vous tiendrez au courant au fur et à mesure de l'avancé du travail. Je pense aussi fabriquer un pop-pop en fin de parcours en utilisant au mieux les recherches effectuées.

Table des matières :

1-introduction

2-fonctionnement
-principe de fonctionnement
(Peut être également expliquer pourquoi ça propulse un bateau (phase d’expulsion vers l’arrière qui produit une force vers l’avant, mais phase d’aspiration de l’eau dans toutes les directions, globalement sans effet, qui donc n’annule pas la propulsion). )
- expérience : faire fonctionner le bateau, tube à essai chauffé.

3-étude thermodynamique :
-description du système physique.
-diagramme pression-volume d'un moteur pop-pop. (je voudrais faire l'expérience mais je ne sais pas comment m'y prendre...)

4-Calcul du rendement du moteur :
-Mesure de la force de poussée du bateau.
-Mesure de la vitesse moyenne.
-Puissance de la bougie.
-calcul.

5-optimisation

-liquide idéal : ?

-volume idéal :
-chambre.
-tuyau.

-type de matériaux :
- transfert thermique des matériaux.

-chauffage :
- bougie ou autre ?
- température idéale ?

- une Question de fréquence ?

6-fabrication du bateau :
-matériel et matériaux nécessaires.
- explication rapide du montage.

7-conclusion
-résultats obtenus.
- ouverture industrielle.

Je serais ravi de rencontrer quelqu'un qui a étudié le pop-pop sur les alentours de Lyon ou Marseille!
Voilà, merci d'avance et à bientôt!

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paterson
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Re: Travail d'initiative personnelle

Message non lupar paterson » sam. 22 mars 2014 21:26

welcome joris13 !!
c'est pas pour moi; mais ici, tu as des CHAMPIONS du pop pop TOP qui sauront te conseiller.
Modifié en dernier par paterson le dim. 23 mars 2014 00:19, modifié 1 fois.
Cordiales salutations vaporistes
Roger31 (CAV 1258)
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Papy pop-pop
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Re: Travail d'initiative personnelle

Message non lupar Papy pop-pop » sam. 22 mars 2014 23:11

Bonjour Joris13 et bienvenue dans le monde pop-pop.
Chaque année je "coache" + ou - plusieurs étudiants faisant un TIPE. Ton programme est très bien mais me parait très ambitieux. Tu pourras trouver réponses à une bonne partie de tes questions sur www.eclecticspace.net
Ce n'est pas mon site (car pas le temps d'être webmaster) mais il héberge bon nombre de mes études et expériences sur les bateaux et moteurs pop-pop. Et quand tu auras digéré tout ça, n'hésite pas à poser des questions. J'ai encore bien d'autres éléments de réponses dans mon PC.
Courage!
Quand on veut on trouve les moyens. Quand on ne veut pas on trouve un prétexte.

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gerard
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Re: Travail d'initiative personnelle

Message non lupar gerard » dim. 23 mars 2014 14:56

Bonjour Loris13,

Tu as certainement fait un bon choix en prenant le bateau pop pop comme sujet de TIPE.
En ce qui concerne le système du moteur thermodynamique, les études de Papy pop-pop sont incontestablement la bible qui te permettra d'orienter méthodiquement et sérieusement ton projet.
joris13 a écrit :......-principe de fonctionnement
(Peut être également expliquer pourquoi ça propulse un bateau (phase d’expulsion vers l’arrière qui produit une force vers l’avant, mais phase d’aspiration de l’eau dans toutes les directions, globalement sans effet, qui donc n’annule pas la propulsion)....... )

A mon avis, la propulsion sous une apparence de simplicité, est en fait le résultat de plusieurs phénomènes dont l'explication paraît souvent évidente mais est parfois piègeuse.
Je pense à ce que tu affirmes en écrivant « phase d’aspiration de l’eau dans toutes les directions, globalement sans effet, qui donc n’annule pas la propulsion ».
C'est en effet le genre de déduction que l'on retrouve largement dans tous les articles traitant du pop-pop, mais qui à mon avis ne s'applique qu'à un bateau immobile au banc d'essai. Tu peux à ce sujet lire l'approche que j'ai faite sous ce lien :
http://bateaupoppop.pagesperso-orange.f ... dusepoppop

Bon courage dans ton travail !

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Papy pop-pop
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Re: Travail d'initiative personnelle

Message non lupar Papy pop-pop » dim. 23 mars 2014 16:32

Bonjour Gérard.
J'avais dû voir une version antérieure de ton document. J'aime bien l'expérience du bas de la page 9 qu'il ne me semble pas avoir vue auparavant.
Je croyais comme toi que le jet dans l'air exerçait une poussée plus importante que dans l'eau, et j'ai défendu cette théorie (nombreux échanges par mail avec un autre passionné) jusqu'au jour où j'ai fait des mesures. On peut effectivement trouver des différences importantes... en fonction des formes arrières du bateau. Mais si la tuyère est éloignée du tableau arrière du bateau il n'y a quasiment pas de différence de poussée.
Sur un navire propulsé par hydrojet (j'ai participé à l'étude et aux essais de plusieurs NVGs avec des hydrojets jusqu'à environ 25MW) le jet se fait en pratique dans l'eau à très basse vitesse et dans l'air lorsque le bateau va vite et déjauge. Ainsi, l'eau n'adhère pas au tableau arrière et ne perturbe pas le jet. On pourrait mettre les tuyères des hydrojets plus haut ou les éloigner davantage du tableau arrière...mais ça voudrait dire des tuyauteries plus longues et donc des pertes de charge plus importantes, + de masse et coût plus élevé. Tout est histoire de compromis.
Quand on veut on trouve les moyens. Quand on ne veut pas on trouve un prétexte.

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Re: Travail d'initiative personnelle

Message non lupar le PIF 30 » dim. 23 mars 2014 18:09

Bonjour

Joris13

Bienvenue sur BloOOo

Le pif il n'a toujours rien compris en Pop Pop :nul:
Mais il s'instruis :roll:
Modifié en dernier par le PIF 30 le lun. 24 mars 2014 08:48, modifié 1 fois.
@ + pif, au plaisir de vous lire
Le flux et le reflux me font marée (Devos)

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gerard
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Re: Travail d'initiative personnelle

Message non lupar gerard » dim. 23 mars 2014 23:36

Bonsoir,
Décidément, le pop-pop est une éternelle énigme ! Comme tu le dit Jean-Yves la meilleure poussée, dans l'air ou dans l'eau, semble dépendre d'un compromis dans la configuration et dans les conditions d'utilisation. Par intuition, on peut penser que l'avantage offert par un hypothétique « appui sur l'eau » lorsque la tuyère est immergée, est compensé par l'absence d'une contre-pression en sortie lorsque le flux est éjecté hors de l'eau.
Quant à l'expérience qui figure en page 9 de mes réflexions, j'en avais parlé dans ce forum dans la discussion « poids puissance » lancée par Fab50 en décembre 2012.

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Papy pop-pop
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Re: Travail d'initiative personnelle

Message non lupar Papy pop-pop » lun. 24 mars 2014 12:59

gerard a écrit :...Quant à l'expérience qui figure en page 9 de mes réflexions, j'en avais parlé dans ce forum dans la discussion « poids puissance » lancée par Fab50 en décembre 2012.

Oui. Je viens de relire. J'avais oublié. C'est l'âge... et ça ne va pas s'améliorer :( .
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Re: Travail d'initiative personnelle

Message non lupar Papy pop-pop » mar. 25 mars 2014 17:15

Gérard, je suis d'accord avec tes conclusions mais pas convaincu par les expériences et les explications des pages 8 et 9. L'approche expérimentale avec les pendules est difficile à interpréter; surtout lorsque le dispositif d'aspiration est placé dans un courant. En effet, la vitesse de l'eau est d'autant plus grande que la distance de l'orifice d'aspiration est courte. Et ça évolue en fonction inverse du cube de cette distance. Pour savoir quelle est la force d'attraction exercée par chaque orifice il faudrait que les boules soient toutes à la même distance des orifices. Même avec un débit bien stable ça demanderait un temps fou pour régler les points de suspension, puis il faudrait mesurer la pente de chaque fil...
Les orifices qui font face au courant sont gavés et aspirent donc un débit supérieur à ceux qui sont de l'autre côté. Mais la delta P est plus grande de l'autre côté. Pas facile d'expliquer dans quel sens va être la résultante. Par contre, pour un débit donné il est évident que la moindre delta P globale sera obtenue lorsque tous les orifices aspireront des débits identiques. Donc l'extrémité du flexible va chercher à se déplacer à la même vitesse que le courant. Mais le tuyau flexible étant fixé en partie haute il va seulement s'incliner davantage. C'est bien ce que tu as observé. Et une fois incliné les orifices ne vient plus le courant sous le même angle. Pas simple de calculer...
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joris13
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Re: Travail d'initiative personnelle

Message non lupar joris13 » mer. 26 mars 2014 00:06

Bonsoir, et merci pour l'accueil!
Désolé de ne pas avoir répondu plus tôt.
J'ai lu entièrement (sûrement quelques incompréhensions) le site de papy pop pop, c'est une vraie encyclopédie !
à quel niveau pensez-vous que mon plan soit trop ambitieux ?
J'ai aussi lu l'autre page, je synthétise tout ceux que j'ai compris sur le fonctionnement Jeudi.
Je voulais faire l'expérience par calorimétrie ( pour la puissance de chauffe de la bougie ), mais mes professeurs m'ont dit que les résultats seront aléatoires... I a-t-il une autre possibilité pour calculer la puissance de la bougie ?
sinon mon professeur de physique m'a dit de faire "un calorimètre en papier" ( capacité thermique plus faible que le récipient en acier ).
Bonne soirée,
Joris.

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Re: Travail d'initiative personnelle

Message non lupar Papy pop-pop » mer. 26 mars 2014 09:17

joris13 a écrit :...à quel niveau pensez-vous que mon plan soit trop ambitieux ?
...
Je voulais faire l'expérience par calorimétrie ( pour la puissance de chauffe de la bougie ), mais mes professeurs m'ont dit que les résultats seront aléatoires... I a-t-il une autre possibilité pour calculer la puissance de la bougie ?
sinon mon professeur de physique m'a dit de faire "un calorimètre en papier" ( capacité thermique plus faible que le récipient en acier ).
Bonne soirée,
Joris.

Chaque année je "coache" + ou - quelques étudiants ou groupes d'étudiants faisant un TIPE sur le moteur pop-pop. Habituellement ça se limite à 3 ou 4. 2010-2011 était exceptionnelle: 17 groupes d'étudiants. Il faut dire que le thème (mobilité & mouvement) s'y prêtait. Cette année 8 ou 9 groupes. Ceux qui veulent trop en faire n'y arrivent pas faute de temps car le TIPE n'est pas le seul sujet des études de prépa. Il ne faut pas négliger le reste! Se concentrer sur un point particulier. Et dans le rapport final faire apparaître à la fois de la théorie (méca flu, thermo...), une démarche logique, les résultats d'expériences et si possible la découverte d'un aspect encore mal connu ou d'une amélioration ou optimisation de performance.
Pour calculer la puissance d'une bougie le + réaliste est de chauffer de l'eau et de suivre la montée en température. Je ne sais pas si j'ai relaté ça sur eclecticspace. Je vais t'envoyer le fichier par MP. Avec un récipient en métal ça marche très bien. J'ai utilisé une mesurette de cuisine gravée jusqu'à 200ml. Une sorte de mini casserole en inox. D'une part ce n'est pas lourd et d'autre part on connait la capacité calorifique de l'inox. Le + gros pb c'est la durée de vie d'une bougie de gâteau d'anniversaire. Il faut remplacer la bougie toutes les 2 à 3mn...sans perdre de temps. C'est + facile avec une bougie chauffe-plat qui tient 3 à 4h et qui fait à peu près la même puissance qu'une bougie d'anniversaire.
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Re: Travail d'initiative personnelle

Message non lupar gerard » mer. 26 mars 2014 16:01

Bonjour,
Jean-Yves, je serais toujours étonné par ta capacité d'analyse ! Et bien oui, je reconnais que mon expérience avec les pendules est difficile à faire ; c'est la seule façon que j'ai trouvée pour mettre en évidence la non isotropie des vitesses aux alentours d'un orifice aspirant placé dans un courant. En fait, c'est le déplacement du point d'attache des pendules qui doivent servir pour déterminer la vitesse, les pendules eux-mêmes restants à égale distance du trou.
En réalité, l'expérience est difficile à mener à cause des turbulences, et j'ai renoncé à faire des mesures, en ne retenant que la tendance des pendules à se rapprocher différemment de l'aspiration en fonction du courant. Plus loin dans mon étude j'écrivais d'ailleurs : « ...cette expérience sommaire demanderait a être perfectionnée en utilisant un canal idéal présentant une section semi-circulaire importante et dont les parois seraient assez éloignées du tube... »

Quoiqu'il en soit, l'expérience suivante faite en page 9 prouve bien l'existence d'un poussée sur un orifice d'aspiration placé dans un courant. Cela infirme la théorie d'aspiration de manière isotrope si souvent avancée dans l'explication de la propulsion du pop-pop.

Joris13, c'est vrai que ton programme paraît ambitieux; peut-être vaudrait-il le limiter, mais en réfléchissant si éventuellement tu abordes la question de la propulsion, et plus particulièrement à ce qui se passe en phase d'aspiration lorsque le bateau est sur sa lancée.

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Re: Travail d'initiative personnelle

Message non lupar Papy pop-pop » mer. 26 mars 2014 16:51

gerard a écrit :...
Joris13, c'est vrai que ton programme paraît ambitieux; peut-être vaudrait-il le limiter, mais en réfléchissant si éventuellement tu abordes la question de la propulsion, et plus particulièrement à ce qui se passe en phase d'aspiration lorsque le bateau est sur sa lancée.

Oui, Joris13, la suggestion de Gérard me plait. ça tout seul ça peut occuper suffisamment pour faire un TIPE. Dans ton plan de TIPE tu as glissé par exemple le cycle pop-pop. Or ce cycle à lui seul représente tout un TIPE...voire +. Un groupe de 3 étudiants travaille là-dessus depuis un an et demi. 2 sur les 3 sont venus chez moi (l'un après l'autre). Le premier pour qu'on modifie/optimise leur moteur et le deuxième pour qu'on fasse des enregistrements avec mon matos de mesure. Et maintenant ils analysent et rédigent. Si tu veux parler aussi du cycle prend des infos sur Internet et dis-le dans ton TIPE. Il n'y a pas de honte à rechercher et utiliser le travail des autres (à condition de ne pas s'en cacher). Pour la partie personnelle il ne faut pas avoir trop d'ambition. J'ai peut-être passé 3000h sur l'ensemble du sujet et je n'ai pas tout découvert. Concentre toi seulement sur un aspect du moteur ou du bateau pop-pop.
Courage!
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Re: Travail d'initiative personnelle

Message non lupar joris13 » mer. 26 mars 2014 23:34

bonsoir, après concertation avec le groupe nous pensons étudier plus particulièrement le mode de propulsion comme vous le suggérez, j'aimerais tout de même calculer le rendement du moteur pour en débattre puis faire une petite partie en expliquant comment aurait-ont pu optimiser tout çà en ce basant sur vos documents ,
ce qui donnerai :
Table des matières

1-introduction

2-fonctionnement :

3- rendement :
- Mesure de la vitesse du bateau
-Mesure de la force de poussée du bateau
-Calcul du rendement moteur
-optimisation

4-conclusion
-résultats obtenus
- ouverture industrielle

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Re: Travail d'initiative personnelle

Message non lupar Papy pop-pop » jeu. 27 mars 2014 08:20

joris13 a écrit :...
3- rendement :
- Mesure de la vitesse du bateau
-Mesure de la force de poussée du bateau
-Calcul du rendement moteur
-optimisation

Il y a rendement et rendement. Mais celui-ci pose un problème. Pour la bougie on a déjà échangé. Mais on ne sait pas mesurer à la fois la poussée et la vitesse. Mesurer la vitesse d'un bateau pop-pop c'est facile. Soit mesure du temps de parcours d'une distance connue. Soit analyse d'une vidéo avec par exemple Avimeca.
Mesurer la force de poussée au point fixe est également facile. Voir sur eclecticspace. Mais on ne sait pas mesurer (avec des moyens de mesure bon marché) la poussée en marche. Elle est inférieure à la poussée au point fixe et décroit à peu près linéairement avec la vitesse et s'annule à 2 ou 3m/s.
Ce qui reste possible c'est d'estimer la traînée du bateau (que la poussée doit vaincre). J'ai mis volontairement le mot estimer car pas facile de mesurer une force si faible. Il faut tracter la bateau à vitesse constante avec un dispositif de mesure. Par exemple faire tourner le bateau dans un grand bassin (tout est relatif. Diamètre de l'ordre du m.) à l'aide d'un bras de levier dont l'extrémité est reliée au bateau par un élastique et mesurer la longueur de cet élastique.
Quand on veut on trouve les moyens. Quand on ne veut pas on trouve un prétexte.


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