Conception d'une répulsine

La répulsine de Schauberger est l’évolution de la turbine auto-entretenue à eau. J’imagine que l’inventeur à du dans un premier temps exploiter toute son expérience dans le domaine des fluides, pour le transposer dans le domaine pneumatique. Les systèmes à eau ou bien à huile (turbine Richard Clem), sont très efficaces, en revanche il souffre d’un défaut majeur qui est la gestion d’un liquide. La turbine doit être enfermée dans un caisson, le plus étanche possible, même si le liquide est recyclé "perpétuellement", il va changer de caractéristiques. L’eau va produire une oxydation, l’huile va se saponifier et devenir épaisse. Pour finir le sens de fonctionnement sera induit par la réserve de liquide, soumis à la gravité. A savoir réserve en bas rotation du rotor, axe vertical. Une turbine pneumatique n’exige pas de stockage, pas d’étanchéité, le médium en mouvemente ne changera pas de caractéristiques, le sens de fonctionnement n’à aucune importance. En terme d’exploitation, à la lecture de ces arguments, il devient clair que la version pneumatique est bien plus attractive. Dans la turbine auto-entretenue à eau, l’inventeur à pris beaucoup de soin optimiser la vitesse de déplacement du fluide, Pour se faire il à utiliser des tubes en forme de cornes spiralées, qui on pour particularité de laisser un trou d’air en leur centre. Cette forme empêche la formation d’un bouchon auto freinant la progression du flux. La vitesse d’expulsion du flux en bout de buses créer par la force centrifuge, peut donc être maximale. L’impact sur les becs de buses transmis par la forme périphérique de la cuve est d’autant plus important. Dans la turbine à eau on ne fait pas appel à une addition secondaire de flux. Le volume de flux pompé est identique au volume de flux expulsé. Seule l’accélération du flux produit le couple, raison pour laquelle Schauberger à optimiser la vitesse de propagation du flux. Dans la turbine pneumatique (répulsine), l’inventeur fait usage d’addition de flux. Le moyen utilisé est l’effet Venturi appliqué dans des conditions particulières ou là encore, L’objectif est d’avoir un parcours ou le flux n’est jamais freiné, La quantité de flux expulsée n’est pas égale à la quantité de flux aspirée au centre de la turbine. Au fur et à mesure que la force centrifuge produit son effet, le flux progresse le long des ondes concentriques du rotor. Le rotor étant continu à l’inverse du rotor de la turbine à eau formé de tube. La section d’expulsion augmente avec le diamètre du rotor, d’où la nécessiter d’augmenter le flux. C’est la raison pour laquelle des ouïes d’entrée d’air sont pratiquée afin que les dépressions créé par les ventres des ondes aspirent un flux extérieur. Le flux est en constante progression de volume, sous une pression constante produite par la force centrifuge. En sortie du rotor compresseur, un flux important et puissant est disponible afin de créer une poussée maximale sur le rotor intermédiaire. Le rotor intermédiaire à pour fonction l’orientation et accélération du flux. Habituellement l’expulsion du flux produit une réaction sur le milieu élastique ambiant. Les molécules d’airs étant très élastiques lorsqu’elles reçoivent un choc puissant elles le renvoient, out comme un ballon de football. Cette réaction de poussée produit une rotation dite de réaction. Ce modèle n’à pas été exploitée par Schauberger, il à fait exactement le contraire. Les buses d’expulsions tournent dans le même sens que l’expulsion, un rotor reçoit cette poussée c’est le principe moteur exploité par Schauberger C’est un principe que l’on retrouve un peu plus tard dans les coupleurs hydro cinétiques. Le coupleurs sont des systèmes entièrement fermé oléopneumatique munies de trois éléments mécaniques irréductibles. 1 le compresseur émetteur du couple,  2 la turbine récepteur du flux issue du compresseur,  3 le réacteur qui recycle le flux sortant de la turbine pour le réinjecté sur lecompresseur. Le compresseur est mené d’une part par le couple moteur primaire, et d’autre part par la vélocité du flux réorienté par le réacteur. Se système est bien connu pour pouvoir restituer un couple sortant entre deux et trois fois plus élevé à basse vitesse, que le couple initiale injecté par le moteur sur le compresseur. Ce système a le défaut de travailler en mode radial, et centripète. Le flux sortant du compresseur est vectoriellement radial, il entre dans la turbine qui doit le redresser dans deux sens. Primo le sens radial s’inverse il arrive du compresseur produit sont effet et repart vers le compresseur. Secundo passe de la périphérie vers le centre afin de passer par le réacteur, ce parcours grève le rendement global du système. Schauberger à utiliser un concept similaire sur sa répulsine à la différence que sa machine respect totalement les principes naturels. Le travail se fait toujours sur le trajet centrifuge, le rotor primaire au centre est le compresseur, le flux sortant produit une poussée sur le rotor intermédiaire. Le rotor intermédiaire en périphérie du rotor central, redresse et accélère le flux, Vient ensuite un dernier rotor en périphérie de second qui reçoit la poussé du flux. Le dernier rotor est lié mécaniquement au premier, c’est ainsi que parvenu à une certaine vitesse le moteur primaire n’est plus utile, la turbine s’auto-entretien.

Je vais tenter de réaliser une répulsine donc une turbine pneumatique.

le compresseur primaire:
le compresseur primaire ou central aura pour tâche de pomper le flux au centre pour l’amener en périphérie,  il ne faut pas perdre de vue que le flux doit être amplifier, pour se faire je vais utiliser l’effet Venturi. N’ayant pas les moyens de concevoir un disque alvéolé, je vais devoir recourir à un design plus simple à réaliser. La forme approximative sera la suivante.
 
Le fonctionnement:
La turbine est munie de pales en gris clair, sa rotation produit l’expulsion du flux par effet centrifuge. Le flux choc la forme, cela produit une contrainte il s’en suit un effet Venturi unilatéral. Identique à se qui se produit sur le bord d’attaque d’une aile d’avions. Cet effet provoque une accélération en surface de profil donc une dépression laminaire. Cette dépression entraine avec elle une certaine quantité de flux ambiant ce qui grossi le volume accéléré. Pour résumé: la turbine centrale produit la compression primaire, le volume axial est transformé en pression périphérique intense, vis-à-vis de l’étroitesse de la veine de sortie. Le flux intense va être sur-compressé par la forme du profil périphérique de ce rotor. Cette surcompression va produire un fort effet Venturi entraînant avec lui un flux secondaire abondant, ayant sensiblement la même vitesse et le même direction vectoriel de déplacement. Avec se design simple nous avons rempli les conditions décrites par Schauberger. Le dessin ci dessous montre le fonctionnement du système La turbine primaire draine un maximum de flux afin d'obtenir une forte compression à basse vitesse. L'aspiration est faite de manière centrale et axial, ensuite par effet Venturi, il va se produire un drainage du flux ambiant, qui va s'ajouter sans dépense d'énergie supplémentaire.
 

De nouveau test on été fait car je ne parvenais pas à trouver de solution compacte et simple, pour orienter le flux, j'ai donc repris une solution déjà évoqué plus haut. Une vidéo montre le comportement du flux sur le couvercle dont la forme est bien adaptée aux tests Le flux est projeté avec un angle, sur la surface supérieure plate du couvercle, suit la surface puis de la zone arrondie, il se retrouve orienté perpendiculairement à la surface. Mais pas que, il est pourvu d'un angle de projection équivalent à l'angle formé par la direction du flux initiales vis-à-vis de la tangente médiane incidente à l'angle de projection. Le dessin ci-dessous à gauche symbolise se qu'il se produit.


Je vais me servir de la forme décrite pour que le flux issue de la turbine primaire soit accéléré, amplifier, orienté.
 - Accéléré grâce au choc du flux suivi de la forme arrondi effet Coanda.
 - Amplifier grâce à l'effet Venturi le passage du flux sur la forme va le comprimer, la dépression inhérente va produire l'aspiration de l'air    ambiant.
 - Orientation car le flux va suivre la forme qui représente un angle de 90 degrés entre la zone supérieur et la zone latérale.
A la suite un test sur un capot dont le diamètre de coin est plus faible de l'ordre de 1.5 mm de rayon. Le fonctionnement reste identique.


Le développement à évolué vers un système très intégré reprenant le principe testé ci dessus. La turbine primaire va être usinée dans une plaque de PVC de 5 mm d'épaisseur selon une forme particulière mettant en application toute les fonctionnalités de la turbine centrifuge étudier et décrites dans la page correspondante.
Les disques à usiner sont décrit par les dessins ci dessous. Tout d'abord une vue du disque centrale usiné dans du PVC de 5 mm d'épaisseur. Puis une vue du disque inférieur et de la collerette supérieure. Le disque inférieur fini de diriger le flux issue du compresseur vers le plateau amplificateur et orienteur intermédiaire. La collerette supérieure va faire le blocage du flux afin qu'il ne ressorte pas lords de la surcompression centrifuge. Un habile usinage du plateau central va permettre d'obtenir la synthèse technique voulu pour créer tous les phénomènes aérodynamiques recherchés.
 

Une fois les différentes strates de la turbine assemblées, nous obtenons une galette compact, munie de tous les éléments nécessaires et suffisants pour remplir la fonction.
 

L'aspect global du concept va prendre la forme désiner ci dessou, composé de la turbine primaire ou compresseur, suivit du profil orienteur amplificateur, du rotor de pales libres sur-accélératrice, et du rotor terminale de récupération du couple. Cliquez sur l'image pour obtenir l'originale.


Voici le gabari de perçage des trous, posé sur la plaque de PVC qui va devenir la turbine.







La turbine centrale est réalisée l'usinage à été long les outils que je possède ne sont pas parfaitement adapter au besoin. Cela se résume à une Dremel munie de fraises de petite taille. La finissions c'est faite à la lime et au papier de verre. L'objectif est d'avoir une finesse de finition correcte, afin que l'air circule dans les alvéoles sans créer de turbulences.


La plaque de fond est fini au niveau des buses de sorties d'air elles ont l'orientation correcte de 30°, ainsi le flux d'air va être projeté sur le plateau amplificateur avec l'angulation exacte. La suite des usinages passera par l'ajout d'un guide d'axe qui prendra place sur la plaque de fond au centre de la turbine centrale,


Le disque amplificateur avec son bord arrondi et ces trois points d'encrages. je rappel qu'il aura la triple fonction de guider, orienter, et amplifier le flux par effet Venturi. Trois bras de fixation entre le châssis et le plateau vont maintenir ce dernier, il est percé d'un large trou en son centre.



La turbine à gagner son disque d'étanchéité périphérique il ne lui manque que les pales. Le paliers haut et bas sont commencés, les roulements sont implantés. les bras de liaison vers les pieds sont en cours de réalisation.


Les supports de châssis montés sur un socle d'ébauche retiré ensuite.


L'ampli muni des ces trois support de fixation sur les tiges filetées, et la turbine en premier assemblage afin de localiser les défauts d'encombrements. La collerette en pvc couleur crème va servir de fixation des capteurs optiques de mesure de vitesse des deux turbines réceptrices à venir. La première mesure consistera en un relevé de la vitesse différentielle turbine primaire / turbine d'accélération / turbine terminale.


La turbine accélératrice est découpée tout comme la turbine terminale les roulements sont intégrés, le perçage des alvéoles va débuter.


Les rotors (accélérateur et terminal) sont percés près pour être usinés. J'ai trouvé une poulie de courroie cranté, pile poil aux bonnes cotes, elle est maintenant montée, c'est prématuré certes mais c'est toujours pour vérifier les encombrements.


Le compresseur à du être modifié car les pales que j'ai prévu ne pouvaient pas être implantées, trop difficile à coller précisément, le rotor n'aurais pas été équilibré cela aurait induit trop de vibrations. L'option d'utiliser un ventilateur des plus courants ayant le bon diamètre c'est donc imposé.



L'aspect global de la turbine se précise les différentes pièces sont définies au niveau design Les schémas de fabrications vont être émis, avec les cotes définitives. Le concept à fini par se simplifier pour donner place à un emboitement simple et logique de différents éléments. L'amplificateur est lié au châssis, l'axe central le traversant. Ainsi dans cette première version le compresseur est lié au rotor terminal, et à l'axe sur lequel est implanté une poulie de transmission. Deux roulements haut et bas sont fixés sur le châssis, ils assurent le maintient de l'ensemble de la turbine dans l'espace. La rigidité de l'ensemble garantira de très faibles vibrations en fonctionnement, une rigidité globale accru, donc une fiabilité optimale. La génératrice implantée à l'extérieur de l'enceinte de la turbine, va récupérer le mouvement de rotation. Elle aura deux rôles distincts,
1- Le démarrage de la turbine pour l'amener jusqu'à la vitesse critique.
2- La turbine parvenue à la vitesse critique la génératrice va récupérer le couple excédentaire et produire du courant.


Le schéma du dessous représente la turbine avec un étage supplémentaire. Un rotor est intercalé entre l'amplificateur et le rotor terminal. Sa fonction est de récupérer le flux amplifier en volume issue du disque statique orienteur amplificateur, le flux choque les pales de se rotor intermédiaire totalement libre en rotation, il va donc accélérer sous l'action combiné de la vitesse du flux additionné de sa vitesse d'éjection propre et de la vitesse de rotation du rotor, puis l'amplification en volume du flux grâce à l'ampli. La forme des pales de ce rotor est adaptée afin que le flux soit à la fois moteur, mais également réacheminé par la forme arrondi des pales. En sortie le flux va avoir une vélocité encore augmenter, il va finir sa trajectoire sur les pales du rotor terminal, lui-même relier au compresseur primaire.


Le schéma nu avec les légnedes pour ne perdre le lecteur.


J'ai rassemblé l'ensemble de dessins dont j'ai eu besoin, pour faire les différentes pièces de la machine, sur ce document.