Loco "vapeur" avec électro aimants et inversion de marche ?

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GuyFr
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Loco "vapeur" avec électro aimants et inversion de marche ?

Message par GuyFr »

Quand j'étais jeunot dans mon club d'informatique ou je faisais joujou avec une machine appelée Apple II, j'avais croisé un vieux Centralien (ingénieur, pas prisonnier) qui m'avait parlé avec des trémolos dans la voix, de ses cours de mécanique à l'école Centrale Paris quand il était lui même jeunot.

Il parlait notamment d'un mythique mécanisme permettant aux locomotives de faire marche arrière.

Je me demandais si un modèle de loco à vapeur avait déjà été réalisé qui intégrait des électro-aimants en guise de cylindre et un mécanisme d'embiellage (/ embiellement ?) intégrant cette fameuse inversion de marche.

Ah si j'avais beaucoup plus de temps et de courage ...

 
Modifié en dernier par GuyFr le 06 juil. 2022, 22:49, modifié 1 fois.

epine43
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Re: Loco "vapeur" avec électro aimants et inversion de marche ?

Message par epine43 »

c'est du vieux classique , pour l'embiellage il y en a 10 dans ce forum , pour les electros aimants  pourquoi pas , allez courage ....

Rouletabille
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Re: Loco "vapeur" avec électro aimants et inversion de marche ?

Message par Rouletabille »

Je pense que la réponse (pour l'embiellage) se trouve dans cet article:
https://fr.quora.com/Comment-fonctionne ... %A0-vapeur

GuyFr
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Re: Loco "vapeur" avec électro aimants et inversion de marche ?

Message par GuyFr »

Merci pour ces 2 pistes

GuyFr
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Re: Loco "vapeur" avec électro aimants et inversion de marche ?

Message par GuyFr »

Avec le mot clef "Embiellage", je trouve sur le forum :
  • Un moteur à électroaimant fonctionnel à 4 cylindres qui fait tourner un arbre via des mécanismes bielle / manivelle déphasés à la façon d'un moteur a explosion, c'est très chouette.
  • Des embiellages de locomotives mais qui ne sont pas moteurs (la force motrice est fournie par un moteur électrique rotatif, le mouvement est transformé en mouvement du piston via l'embiellage, c'est très joli mais ce n'est pas ce que je recherche.
Mais j'ai peut être mal cherché.

Ce que je cherche, c'est un mécanisme de piston à électroaimant réellement fonctionnel :
- Le cylindre de la locomotive est un électromaimant (peut être 2 pour avoir l'équivalent d'un piston double effet)
- Cet électroaimant via un mécanisme bielle / manivelle fournit réellement le mouvement de rotation aux roues de la locomotive.


Les explications de l'article sont très intéressantes, ça donne une bonne première idée.

Je comprends que l'inversion de sens se fait par une modification du déphasage biellette de commande du tiroir / bielle motrice (qu'il faudrait transposer en commande électrique dans mon cas)

On sent cependant qu'il y a "quelques subtilités" :020: pour qu'un tel mécanisme fonctionne :

Exemple :

Si l'on veut que ça marche, il faut de légers "temps morts" sur la commande de la bielle sinon on est bloqué (comme le gamin qui ne sait pas encore faire de la voiture à pédale), la commande doit par exemple : 
- de un peu après Point Mort bas à un peu avant Point Mort haut : Pousser (la bielle)
- de un peu avant PM haut à un peu après PM haut : Laisser tourner (la roue par inertie, pour ne pas tout bloquer et tout casser)
- de un peu après PM haut à un peu avant PM bas : Tirer (la bielle)
- de un peu avant PM bas à un peu après PM bas : Laisser tourner

Le problème avec la commande précédente, c'est qu'on ne peut pas démarrer la loco si la roue est au PM haut ou au PM bas (car on fait alors Laisser Tourner).

Là aussi c'est comme le gamin dans sa voiture à pédale il ne peut pas démarrer en appuyant sur la pédale qui est déjà à fond)

Une solution pourait être d'avoir 2 mécanismes déphasés de 90° sur les 2 roues opposées du même axe (le gamin appuie sur l'autre pédale :011:  ).


 

GuyFr
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Re: Loco "vapeur" avec électro aimants et inversion de marche ?

Message par GuyFr »

Bon ... 

J'ai fait une 1ère "maquette" sous VM. Pour l'instant je m'intéresse à la transmission du mouvement des électroaimants vers les essieux (pas de circuit de commande)
  • Les électroaimants ne peuvent que tirer (contrairement à 1 piston de loco vapeur), j'en ai donc mis 2 de chaque côté qui tirent alternativement dans chaque sens. Donc en tout 4 électroaimants
LocoElectroA-4.JPG

LocoElectroA-2.JPG
  • La puissance est transmise à la roue du milieu qui est couplée par une bielle aux 2 autres roues, on a donc 3 essieux moteurs.
LocoElectroA.JPG
 
  • Pour que ca ne bloque pas (style voiture à pédale) les positions des bielles gauches et droites sont déphasés de 90°(les roues gauches et droite d'un même essieu étant solidaires), je pense c'est comme ça que marchent les vraies locos à vapeur.
LocoElectroA-3.JPG

Je n'ai jamais vu un électroaimant Mecanno de ma vie, donc aucune idée de leur force et pas bcp plus de l'amplitude maxi qu'ils peuvent accepter, j'ai donc fait au pif au mieux et j'ai réduit la mécanique au strict minimum pour que ce soit léger.

Pour les roues à boudin et leur positionnement je me suis inspiré des modèles de monsieur Biet en espérant que mon truc puisse un jour rouler sur le même type de voie.
Comme on l'aura compris la mécanique est plus mon truc que l'esthétique, alors ca donne un machin très schématique  :011: .

En espérant que je n'ai pas fait de grosses bourdes de raisonnement (ce ne serait pas la 1ère fois)

Bien à vous


 
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Modifié en dernier par GuyFr le 10 juil. 2022, 12:28, modifié 1 fois.

GuyFr
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Re: Loco "vapeur" avec électro aimants et inversion de marche ?

Message par GuyFr »

Pour la commande, j'ai fait une sorte de  petit "chronogramme" (ça ne préjuge pas de la façon dont ça pourrait être implémenté) mais ça donne la logique de commande :
  • D1 tire jusqu'un peu avant le point mort
  • G2 se trouve alors un peu avant la mi course, il tire jusqu'un peu avant le point mort
  • D2 se trouve ...
  • G1 se trouve ...
LocoElectroA-8.jpg

Mais là je suis pris d'un doute  :026:  Est ce que même si ce machin fonctionne, les essieux ne vont pas tourner à toute vitesse avec très peu de couple et la loco soit caller, soit mouliner sur le rail sans avancer  :025:  

Est ce que quelqu'un d'expérimenté (ou pas) pourrait me donner un avis :007:  ?

Je suis aussi preneur d'idée sur la façon d'implémenter la commande :007: .

Bien à vous
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n.biet
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Re: Loco "vapeur" avec électro aimants et inversion de marche ?

Message par n.biet »

Bonjour, l'idée de remplacer des piston vapeurs par des électroaimants peut sembler intéressante, mais il y a un hic. En effet, les électro aimants Meccano ne sont pas puissant du tout, et il est déjà pas simple de faire un moteur qui tourne dans le vide, avec, malgré l'aide d'un volant d'inertie. Pour une locomotive sur rail cela me semble faible. mais peut être une petite loco à chaudière verticale et deux pistons qui tournant très vite actionnent un volant d'inertie et une démultiplication, un peu à la façon d'une machine Mamod( voir sur le web en fonctionnement). Un autre problème existe, c'est la bielle qui relie les roues entre elles. Comme les pièces de Meccano ont des tolérances assez large, si l'on relis deux essieux par des bielles, il y à de forte chance d'avoir un point dur, parce que les bras de manivelles ne seront pas très parallèles. Pour éviter ce point dur sur mes petites locomotives, je crée, avec une lime un léger oblong sur ces bielles (mes modèles sont entrainé par des pignons sur chaque essieux et non pas par les bielles) car mon objectif est de faire gigotter l'embiellage, et non de le rendre actif. Je crois que des essais pourraient prouver ou non la faisabilité de ce genre de montage. Qui a déjà essayé?

GuyFr
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Re: Loco "vapeur" avec électro aimants et inversion de marche ?

Message par GuyFr »

Merci M. Biet pour les retours.

Pour les électroaimants : C'est bien ce que je craignais, mais ça se tente (le chassis est très léger), sinon peut être faudrait il que je trouve des modèles plus modernes et donc plus puissants

Pour les points durs : Bien vu, je n'en étais pas encore là.

Parfait votre solution du trou oblong pour les montages à vis sans fin que vous décrivez. Le problème est en effet de savoir si ça marcherait également pour mon montage ou les bielles sont réellement motrices.

A défaut, je supprimerai la bielle d'accouplement et ne transmettrai le mouvement que sur un seul essieu.
Modifié en dernier par GuyFr le 11 juil. 2022, 08:20, modifié 1 fois.

GuyFr
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Re: Loco "vapeur" avec électro aimants et inversion de marche ?

Message par GuyFr »

Bonjour,

Point durs des bielles d'accouplement : Deux documents qui me semblent intéressants

Un traité de 1913 sur les locomotives à vapeur    https://www.google.com/url?q=https://www.tassignon.be/trains/legein/legein.htm&sa=U&ved=2ahUKEwjn4eusgvD4AhUW4oUKHcrkDPUQFnoECAwQAg&usg=AOvVaw39ci3WUtYqt_bqhgNWk_uk

      => Deuxième Partie, Chapitre XIII, paragraphe 2 : Les bielles d'accouplement


Un petit cours de théorie des mécanismes   
[Tdm][CO]Theorie_des_mecanismes(1).pdf
[/size][/b]

J'ai étudié ça quand j'avais un peu plus de 20 ans. Ca me semble être une base, même si aujourd'hui le détail de la théorie semble un peu compliqué à mon vieux cerveau.

       => Pour moi : les Points durs viennent du fait que le mécanisme de bielles d'accouplement est fortement hyperstatique

FAUX ! :014: :

En fait IL SEMBLE :
. Isostatique si il y a 1 bielle,
. Hyperstatique de degrés 1 si il y a 2 bielles dephasees de 90 ° (surdeterminaion de la position angulaire).

Pour le cas 1 bielle, les points durs (les points singuliers des equations du mouvement) se situeraient plutôt aux PM car a ce moment il faut imperativement que
. Entraxe essieux = Entraxe bielle + Longueur manivelle 1 - Longueur manivelle 2
. Longueur manivelle 1 = Longueur manivelle 2

Ce qui stricto sensu est impossible à implementer. A defaut il faut que les tolerances sur les dimensions soient inferieures aux jeux : delta entraxe essieux + delta manivelle 1 + delta manivelle 2 + delta entraxe bielle < jeux axes essieux / chassis + jeux maneton de manivelle / bielle).

Bien à vous
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Modifié en dernier par GuyFr le 11 juil. 2022, 14:18, modifié 7 fois.

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