 Patrick a réuni et continue à rassembler une documentation exceptionnelle. Après l'avoir partagée avec moi, il accepte d'en faire état dans cet album.
Selon le modèle, des réalisations facilitées grâce :
. à une animation qu'il a réalisée et qui montre bien le fonctionnement
. des croquis ou photos
. des liens vers des constructeurs
. des liens vers la source des plans
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|  | | Je ne peux résister à la tentation de vous livrer une présentation rédigée par Patrick, une approche du modélisme mécanique à méditer ... Bien belle philosophie que celle-là ! |
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 du rêve à la réalité | Un rêve peut en cacher un autre
On peut considérer deux grandes étapes dans ma récente (1) démarche vers le modélisme mécanique : l'extinction d'un rêve d'enfant non réalisé puis l'engagement dans le modélisme mécanique. Un rêve peut en cacher un autre. Je suis chanceux car mes « rêves-désirs » ne sont ni des fantasmes, ni des utopies, ni des refuges. Ils m'ont servi et me servent de dynamique pour m'enraciner encore plus dans le monde réel. Le modélisme mécanique en fait partie.
(1) cela a démarré vers 2007
Le faux collectionneur
Voilà la première étape de mon chemin. Celle où je souhaite monter une collection de machines à vapeur, donnant suite à une « rêve-désir » d'enfant. J'ai assez vite compris que je n'avais pas un tempérament de collectionneur, je n'avais d'ailleurs pas non plus les moyens de mes envies. C'était autre chose qui motivait le rêve.
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J'ai vite vu que les petits jouets ne m'intéressaient pas, mon intérêt s'orientait vers les modèles mécaniques de taille plus conséquente.
J'aime les belles pièces de mécaniques pour leur beauté fonctionnelle et leur ingéniosité technique et non pour leur rareté. Mais là aussi j'ai compris que cela n'était pas raisonnable, les budgets auraient atteint des sommets. |
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|  | | Comme je cherchais un loisir pour la retraite ... qui arrivera un jour... j'ai pensé, pourquoi pas les fabriquer, ces petits joyaux mécaniques? J'ignorai dans quelle aventure je m'embarquai. |
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Selon ma tendance irrépressible de boulimie de savoir et de connaissances, j'ai commencé à récupérer tout ce qui avait trait au modélisme mécanique. Cela a duré une bonne année jusqu'à arriver à un questionnement fondamental : est-ce que je voulais être archiviste technique ou bien faire de la mécanique ? Finalement je me suis décidé à franchir le pas et à investir dans des petites machines outil d'établi. Coup du hasard l'association Vapeur45 organisait un stage d'initiation à la mécanique. Cela m'a mis le pied à l'étrier et d'erreurs en erreurs, de petits succès en grandes satisfactions, de conseils en or en conseils foireux j'ai avancé.
Ce cheminement est résumé dans les quelques lignes et quelques images qui suivent. J'ai rendu l'histoire linéaire pour ne pas éreinter le lecteur, mais il y a a eu des aller et retour entre différents mini projets ; des moments de lassitude, des moments de désintérêt total, des moments d'excitation ; peu à peu le tracé du parcours s'est affiné. |
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|  | Je me suis éloigné du ferroviaire à cause de la contrainte réseau bien que je trouve certaines locomotives en 5'' ou 7''1/4 de purs joyaux.
Les tracteurs à vapeur anglais à l'échelle 2'' ou 3'' sont magnifiques aussi, mais trop complexes à usiner avec en plus énormément de chaudronnerie. |
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 L'outillage
Assez curieusement je me suis mis à prendre plaisir à réaliser de l'outillage et je comprends mieux les modélistes et les mécaniciens qui passent beaucoup de temps à cela. |
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Je ne suis pas non plus un intégriste de la vapeur pour la vapeur, d'autant que la réalisation des chaudières me rebute. Mais les moteurs à combustion interne c'est pas du gâteau même en mono-cylindre.
Finalement la réalisation de petits moteurs me convient assez, mais en ce monde « rien ne dure toujours » alors il y aura certainement une évolution. Dans quel sens cela m'importe peu. |
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Le détour par l'utilisation de fonderies
Cela me chatouillait depuis longtemps. J'ai voulu essayer d'utiliser des fonderies pour réaliser un petit atelier à l'échelle 1/12ème (échelle des maisons de poupée).
Cela tient presque de l'horlogerie et j'ai passé énormément de temps à fabriquer de petits gabarits et de petits mannequins de maintien pour usiner les pièces. Ce fut vraiment difficile et le résultat est tout juste acceptable. Lorsqu'on se spécialise dans les petites échelles ( ce n'est pas ma tendance naturelle), il faut vraiment mettre au point tout l'outillage et disposer de machines outils bien adaptées. Cependant la connaissance acquise a été immédiatement réinvestie dans les projets qui ont suivi. C'est cela aussi qui est très riche d'enseignement dans ce loisir. Lorsqu'on en fait pas une affaire d'égo (orgueil, déception,...) , on s'aperçoit que les succès comme les demi succès ou les ratages francs et massifs sont pleins d'enseignements : non seulement en termes techniques, mais aussi en termes de comportement et de connaissance de soi. Comme on ne dépend de personne et que l'on est pour l'essentiel responsable du résultat, pas d'alibi, pas d'excuses, pas de rejet de responsabilité! On se voit tel que l'on est ! |
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 La transmission Scotch Yoke est un mécanisme qui convertit, comme le système bielle manivelle, un mouvement linéaire en mouvement de rotation. Les origines de l'invention n'ont pas été clairement identifiés. Le piston, ou tout autre pièce en translation alternée (aller-retour), est attachée directement à la glissière conformément au dessin ci-contre. Le joug rainuré (yoke) entraîne un maneton.
Par rapport au système bielle manivelle les avantages sont nombreux :
. possibilité d'avoir un couple élevé grâce à la course possible. Un moteur de petite cylindrée délivrera ainsi beaucoup de couple.
. très peu de pièces en mouvement
. le mouvement linéaire, par exemple piston, est strictement sinusoïdal. Cela signifie que le piston passe plus de temps aux abords du point mort haut et du point mort bas. C'est très favorable pour les moteurs à combustion interne
Un handicap cependant, il faut une étude soignée de la glissière pour en limiter l'usure.
Assez curieusement ce dispositif n'a jamais connu de succès sur les moteurs, en particulier à combustion interne. Le seul développement réel a été celui du moteur Bourke vers 1920.
On voit de loin en loin un certain regain d'intérêt de la part de petits organismes de recherche pour le développement du concept Bourke.. |
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Ce type de transmission a par contre été utilisé sur les machines-outil, dont les étaux limeurs.
Aujourd'hui il est utilisé pour le contrôle et le positionnement de vannes où le couple de fermeture/ouverture est très élevé (pipeline, gaz à haute pression).
Son utilisation est assez développée dans les pompes et compresseurs alternatifs.
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 Le projet
J'avais envie d'expérimenter un peu sur un projet court. Je suis parti comme base du moteur d'Elmer Verburg « Scotty » .
http://www.john-tom.com/ElmersEngines/08_scotty.pdf
Le Scotch Yoke s'accommode très bien des bi-cylindres horizontaux comme en témoigne cette belle réalisation. |
|  Ci-contre, la distribution est assurée par deux excentriques et deux tiroirs cylindriques.
Finalement j'ai opté par souci de simplification pour une distribution par lumière sur l'arbre et un échappement Uniflow, appelé en français équicourant.
La vapeur circule toujours dans le même sens : de la lumière d'admission (au point mort haut du piston) vers la lumière d'échappement (au point mort bas du piston).
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Ci-dessus un moteur double effet à écoulement Uniflow avec admission et échappement par soupapes.
Ce type d'écoulement vapeur a été beaucoup utilisé sur des moteurs vapeur rapides en général à simple effet, par exemple dans les stations de production d'électricité. |
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du projet à la réalisation |
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Le projet est illustré ci dessous .
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| La coupe du bloc support suffit à expliquer la distribution vapeur.
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 la réalisation de Patrick
L'usinage des pièces n'a rien de compliqué et elles sont peu nombreuses.
Le système est facile à usiner et facile à régler. Le problème n'est pas le glissement yoke-maneton comme je le pensais avant de démarrer le projet . Un jeu de 1/10 donne un glissement (laiton-acier) impeccable. Le problème est plutôt le guidage d'appui vertical du "yoke" sur le volant de maneton qui lui aussi doit être monté avec un jeu de 1/10ème. Or j'ai remarqué qu'il faut être très soigneux pour avoir un jeu de coulissement de l'axe très réduit. De la même manière, l'équipage mobile et son alignement avec l'axe des cylindres ne souffre aucun à peu près. J'ai percé les trous de fixation des vis sur le bâti 2/10 ème au-dessus de la cote pour permettre l'ajustement de cette cinématique. Cela a parfaitement fonctionné.
Après essai à l'air comprimé le fonctionnement du moteur n'est pas très satisfaisant.
Comme pour beaucoup de systèmes à distribution axiale, il y a des fuites. Jeu minimal = trop de frottements le moteur ne démarre pas, jeu plus important = des fuites. Je n'ai pas trouvé la martingale gagnante.
Les distributions axiales sont difficiles à mettre au point. Sur ce petit prototype l'angle d'ouverture est apparemment trop important et le calage final laisse à désirer.
Tout cela fait que le moteur ne fonctionne pas en dessous de 5 bars en air comprimé et plutôt bien et vite au delà.
Petite découverte : le fonctionnement en Uniflow est difficile à comprendre (taille et emplacement de l'évent d'échappement). Cela est peut-être dû au facteur d'échelle sur ces modèles réduits. Toujours est-il, que parfois il se forme un by-pass direct entre l'admission et l'échappement du piston provoquant l'arrêt immédiat du moteur, l'air comprimé s'échappant alors en continu. Cela signifie que l'admission devrait être coupée beaucoup plus tôt. Ce dysfonctionnement est la conséquence certaine d'un angle d'admission trop grand pour ce type d'échappement.
Je m'arrête là pour ce moteur. Je pense qu'il vaut mieux avoir une distribution plus classique par excentrique et piston. Pour le fonctionnement en Uniflow il faudra peut-être regarder du côté des moteurs de compétition utilisés il y a bien longtemps sur les hydroplanes.
(Nota : j'avais oublié lors du tracé que les cylindres étaient symétriques, ce qui me vaut un échappement vers le haut et un autre vers le bas... )
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Les plans d'un moteur similaire sont disponibles en format Pdf en cliquant sur l'image (origine Web inconnue). |
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moteur à distributeur rotatif sur le vilebrequin |
Un premier document qui concerne l'OPEN COLUMN WITH REVERSE
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| lefonctionnement du distributeur | |
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un oscillant de haute précision | | Le V4 Wobbler inspired by Jan Gunnarson's V4 de Elmer Verburg |
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 et une autre, celle du moteur de Jan Gunnarson.
> Deux manières de solutionner le montage des cylindres : en haut, sur le plan de Elmer, les cylindres sont plaqués de l'intérieur ; en bas, les cylindres sont plaqués classiquement par ressort sur le pivot. |
| | le moteur avec sa pompe en action, une animation de Patrick | |
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des dossiers | | cliquer sur l'image pour accéder au fichier pdf. |
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 | | moteur Hit and Miss |
| |  | Moteur Dake
étude et plans |
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des outils ... | Patrick a mis au point quelques tableurs qui évitent bien des calculs, les voici. Pour s'en servir, il suffira de sa rendre dans l'album où ils sont rangés.
cliquer sur l'image pour y accéder |
| | | tableur pour la conversion des mesures anglaises |
|  | | tableur pour la détermination des lumières sur un distributeur rotatif sur le vilebrequin |
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 tableur pour le calcul de la démultiplication à appliquer à une pompe d'alimentation
Il faut aussi être conscient qu'il s'agit d'une approche théorique valable pour une pression constante. En fait c'est le rapport (masse volumique de la vapeur)/(masse volumique eau) qui domine l'affaire.
Comme la masse volumique de l'eau varie peu car sa température va peu varier, la variable qui pilote c'est finalement la masse volumique de la vapeur donc la pression.
Je me suis amusé à faire une feuille de calcul pour dimensionner une pompe alimentaire avec le logiciel issu de ce site :
http://www.x-eng.com/
Pour accéder au fichier ODS que l'on peut copier, il faudra activer les macros.
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|  tableur pour établir le bilan thermique d'une chaudière : il suffit pour cela d'avoir une balance de précision ...
Tableur ODS que l'on peut copier en se rendant dans la page des téléchargements (documentation) |
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un frein à air
pour limiter la vitesse d'un moteur tournant à vide
mais aussi pour apprécier sa puissance.
Construction d'un modèle dans cet |  |
|  | | le frein à air |
|  | | tableur |
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des trucs | dont celui-ci qu'on connaît mais auquel on ne pense pas toujours !
"Pour couper à longueur un boulon ou l'usiner au tour,il suffit d'un trait de scie sur un écrou et de serrer. Rien ne bouge. A partir du M10, il faut commencer à serrer dur , ce qui est facile à l'étau mais moins au 3 mors.
La fente peut se faire sur la fraiseuse avec une fraise scie surtout pour les petits écrous, sinon à la scie à métaux.
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oscillant sans ressorts
Voilà qui sort de l'ordinaire ... Fin du mystère ! |
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 Tiens encore un bi-cylindre oscillant ....
Oh, mais où sont les ressorts pour maintenir les cylindres ? Peut-être de l'autre côté... |
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 Le jeu d'entrefer doit être faible de 0,1 à 0,2 mm car la force d'attraction diminue à l'inverse du carré de la distance des centres des aimants . Si les pivots sont en acier il n'est pas nécessaire de coller les aimants dans leur logement. |
|  On trouve des Supermagnet aussi petits que 1mm de diamètre. Un seul aimant de D=4mm et e=4mm a un force de placage de 500g environ.
Le moteur fonctionne bien entre 1,5 et 6 bars.
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Il est basé sur l'Elmer n°2 sur lequel j'ai apporté quelques modifications.
L'idée est venue de la lecture d'une réalisation sur le forum Home Model Engine Machinist (HMEM), d'un V4 oscillant réalisé par Ken IRWIN. |
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comment fabriquer des courroies plates | |
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un moteur diesel bi-cylindre | Certes ce n'est pas de la vapeur mais les amateurs de petite mécanique sont de plus en plus nombreux.
Patrick a déniché ce magnifique moteur construit par Gail GRAHAM.
En allant sur ce lien :
http://www.homemodelenginemachinist.com/f31/lobo-pup-twin-1-6-cc-diesel-5207/
on trouvera toute la construction mais aussi les plans ( 8 pages) qui sont offerts en téléchargement.
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une cintreuse | | D'inspiration anglaise, voici une cintreuse vraiment pratiqua avec des plans re-dessinés par Patrick |
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Dans le même ordre d'idées, une autre astuce pour fabriquer de faux écrous minuscules est de prendre une clé Allen 6 pans mâle, couper la partie droite, la chauffer pour la détremper, la percer au tour et la découper "en rondelles" à la demande.
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 pour dessiner et réaliser un volant
un lien déniché par Patrick : |
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des études et des recherches sur la vaporisation instantanée | | Ces documents à télécharger sont disponibles au bas de cet |  |
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 YATES FLASH STEAM : une re-compilation ... à partir de l'ouvrage de Yates (Model making), sur le flash steam.
C'est de la vulgarisation typique des années 1920.
Voici l'adresse de l'ouvrage complet
https://archive.org/details/modelmakinginclu01yate
Pour télécharger, il suffit de cliquer sur la photo. |
|  un dossier qui fait le point sur ses recherchesà lire avant d'aborder cette discipline.
La photo qui en est extraite correspond à la vision que l'on se fait généralement du Flash steam ! |
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 un tableuroffert par Patrick Leclere pour ceux qui veulent se lancer ...
Ne pas oublier d'activer les macros pour pouvoir l'utiliser ! |
|  et un autre ... |
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 un mémo sur les turbines
34 pages à lire et à télécharger ... |
|  et un tableur
pour l'accompagner ... |
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Le SAVANNH est équipé d'une turbine : plans dans le même album.
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|  | pompe radiale
pour la vaporisation instantanée :
une étude, des plans ... |
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un dossier et les plans du 20 B de Gems SUZOR |  |
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un dossier et les plans du 45 B de Gems Suzor |
| | ou avec le GEMINI de Westbury |  |
|  | | dont voici la _pompe_ |
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 autres dossiers établis par Patrick les dossiers qui suivent sont disponibles dans cet
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 | La brasure à l'argent
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|  | Filetage aux repères |
|  | Petite équerre de précision tournée |
|  | Les outils de tour |
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 introduction à la distribution axiale
un fichier en format PDF dans l'album : Généralités sur la distribution rotative |
|  Evaluation des performances des chaudières en modélisme
un fichier PDF à télécharger :
. le bilan thermodynamique
. les données |
|  les forets hélicoïdaux :
on s'en sert journellement mais on sait bien peu de choses sur ces outils indispensables, une lacune comblée désormais ! |
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 Les plans refaits de l'Etheromane de Gems Suzor : plans corrigés en deux fichiers pour les amateurs de petite mécanique ... |
|  | dimensionnement d'une chaudière
ou comment partir de son moteur pour concevoir la chaudière et le brûleur
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|  | l'étamage
ou comment faire pour ne pas se rater ... |
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 | Les pompes à engrenages
un fichier Pdf et un fichier de plans. |
|  | Un montage
pour l'usinage des têtes de bielle et des rainures circulaires
. un fichier Pdf avec les plans |
|  On utilise souvent des joints toriques sans toujours bien les connaître ...
Un étude de Patrick va combler cette lacune ! |
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 | | Régleur de tour |
|  | | Tout sur le Teflon |
|  | mandrin pour reprise de vis
dans petit outillage 18 -cliquer pour le lien
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|  | | Construire et utiliser un Finger Plate Clamp |
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 | les moteurs à balanciers latéraux
avec, en fin de document des plans pour réaliser la machine en fonctionnement sur la vidéo de gauche. |
|  | un dossier sur les moteurs oscillants
suivi de l'étude approfondie d'un moteur d'atelier dont il a tiré une liasse de plans. |
|  | Un dossier et des plans pour ce table-engine :
documentation et plans en métrique inspirés du moteur 29 - mine engine d'Elmer Verburg |
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 dossier "sifflets" :
documentation et plan. |
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Ce dossier est accompagné d'un tableur pour vos recherches personnelles.
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pour construire "a donkey engine" : une mule à vapeur |
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 | documentation
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|  | plans chaudière et accessoires
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|  | moteur et accessoires
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 | croquis d'ensemble
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les plans du HUKLA HULA
moteur oscillant en étoile.
"Voici un moteur intéressant à construire et destiné à alimenter la conversation et les commentaires. C'est une étape utile pour se mettre à rationaliser la production en petite série et apprendre à utiliser un plateau tournant. Pour un usage vapeur sur modèle, un 3 cylindres serait à mon avis tout aussi efficace et plus rapide à construire.
Le design original est dû au modéliste américain Philippe Duclos. Les moteurs en étoile sont difficiles à concevoir et à mettre au point car chaque piston a des points morts décalés par rapport à son voisin. Le tour de force de Ph. Duclos est d'avoir décalé les cylindres pour que toutes les pièces sur les six cylindres soient identiques. La distribution de points morts semble assez homogène. Il a su aussi trouver de bons compromis pour que les composants ne soient pas trop complexes à usiner.
Le nom Hula-Hula vient d'une danse hawaïenne en vogue à son époque, danse dans laquelle les danseuses "frétillaient" rapidement et vigoureusement du bassin...tout un programme. "
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les plans d'un TWIN POPPET
dossier pdf avec documentation et plans en cotes métriques inspirés du Elmer 13
que l'on trouvera | | album 3 |
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|  | UNIFLOW à soupape de décharge
étude et plans |
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 | | Etude sur les treuils et plans en métrique de celui d'une grue LBSC |
|  | | inverseur à piston |
|  | grue Tubal Cain
documentation |
|  | grue Tubal Cain
plans |
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 | | drake square piston |
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autres dossiers | | Cliquer sur l'image pour ouvrir et télécharger. |
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dossier les camions à vapeur |  |
| Un dossier pour accompagner les plans de Julius :
A MODEL OF RICHARD TREVITHICK'S LONDON
STEAM CARRIAGE OF 1802/1803
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 la spirale d'Archimède
ou une façon d'obtenir la surchauffe sur les chaudières verticales ...
fichier PDF à télécharger |
|  un tableur pour calculer une spirale d'Archimède
fichier ODS que l'on peut copier |
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 | les carrières d'ardoise et les engins qu'on y utilisés : "Slate Quarry De WINTON"
documentation | |
|  | le traitement d'image pour
dessiner nos plans | |
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| Quelques mots sur le modélisme mécanique |
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le meilleur du Web | | Le meilleur du Web grâce aux lectures de Patrick ... |
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|  | |  | | | Si vous voulez contacter Patrick, |  |
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