17 août 2010

Moteur Stirling

Robert Stirling

Robert STIRLING


Le Pasteur Robert Stirling est né le 25 octobre1790, à Gloag dans le comté de Perthshire en Ecosse. Il est mort le 6 juin 1878 à Galston, ville située à 30 km environ au sud de Glasgow.


 Il était le troisième enfant d'une famille en comprenant huit. Son grand-père paternel fabriquait des batteuses, son grand-père maternel était agriculteur.
Il poursuivit de brillantes études à l'université d'Edimbourg de 1805 à 1808. Ensuite, il se tourna vers des études de théologie à l'université de Glasgow pour devenir pasteur.
Il se maria le 10 juillet 1819 avec Jean Rankin. Ils eurent sept enfants. Quatre garçons devinrent ingénieurs dans les chemins de fer (Patrick, William, Robert et James), un autre choisit de devenir à son tour pasteur (David). Quant aux deux filles, l'une fit profiter ses frères de ses idées (Jane) et l'autre se consacra au métier d'artiste (Agnes).
La vie de Robert Stirling se déroule durant le dix-neuvième siècle qui voit de nombreuses découvertes scientifiques et techniques. C'est probablement ce bouillonnement d'idées, sa curiosité naturelle et son pragmatisme qui pousseront Robert Stirling à inventer "le moteur à air chaud". Le brevet fut déposé le 27 septembre 1816 et fut effectif le 20 janvier 1817.
A cette époque, il arrivait fréquemment que des chaudières à vapeur explosent et fassent des victimes. Les problèmes de conception, la qualité encore médiocre des matériaux, une quasi-absence de règles d'utilisation et de maintenance sont à l'origine de ces sinistres.
Dessin d'un moteur à air chaud du 19ème siècle
Ceci a probablement motivé Robert Stirling à imaginer un moteur sans chaudière soumise à de trop fortes pressions.
Le principe de fonctionnement est relativement simple : la combustion est externe, le fluide principal est de l'air à une modeste pression et est soumis au cycle suivant : chauffage, détente, refroidissement puis compression.
Robert Stirling eut également l'idée d'un régénérateur de chaleur permettant d'améliorer le rendement global de l'installation. En bon écossais, il appelait cet appareil un "économiseur".
Son frère James "industrialisa" ce moteur en 1843 pour une utilisation dans l'usine où il était ingénieur.
Cette invention eut d'autres applications dans le monde agricole et dans l'industrie jusqu'en 1922 pour pomper de l'eau ou entraîner des générateurs de courant électrique. Cependant, elle ne connut pas tout l'essor que Robert Stirling et son frère James auraient pu souhaiter, probablement pour des raisons de compétitivité. La machine à vapeur, pourtant plus dangereuse à cette époque, prit les devants. Puis, à la fin du dix-neuvième siècle , le moteur à combustion interne commença à s'imposer. Ensuite, on vit les premières applications industrielles de la motorisation électrique.
Il a fallu attendre 1938 pour que la société Philips investisse dans le moteur à air chaud, désormais appelé "moteur Stirling". Des applications furent développées dans le domaine automobile. Un moteur compact de plus de 200 chevaux, avec un rendement supérieur à 30% vit le jour. Malheureusement, pour des raisons de compétitivité, cette application ne rencontra pas le succès escompté.
Robert Stirling et son moteur n'ont pas la renommée qu'ils méritent. Il est probable que le vingt-et-unième siècle, avec ses soucis en matière d'énergie et d'écologie, verra la réparation de cette injustice. Robert Stirling a longtemps attendu son heure, celle-ci arrivera, sans aucun doute, plus de deux siècles après sa naissance.
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Le scepticisme vis-à-vis des grandes inventions ne date pas d'aujourd'hui. La preuve en est apportée ci-dessous. Les réticences proviennent, comme souvent, de personnes très éminentes qui redoutent de remettre en cause leur "vérité" :
Un pasteur écossais présente à la Faculté de Londres un moteur que personne ne comprend. Face à lui : Watt, sa notoriété et son moteur à vapeur.
Stirling donne néanmoins un exemplaire de son moteur à la faculté.
Un peu plus tard, il finit à la cave.
Soixante-dix ans plus tard, Lord Kelvin qui faisait du rangement, tombe dessus. Il le prend dans son labo, le répare et réfléchit. Associant ce moteur à l'ouvrage de Carnot, il en comprend le fonctionnement, mieux il l'explique ! Il fonde ainsi le deuxième principe de la thermodynamique. peut être grâce à Robert Stirling, qui sait ?
( infos BBC Londres dans le film " l'Echec du moteur Stirling")

Etude du mouvement d’un moteur stirling de type gamma. Visualisation du déphasage entre les courbes de vitesse du piston et du déplaceur.






Téléchargements :
Schéma (slddrw)
Calculs (mgd)
Animation (avi - divx)






Cet ouvrage s’adresse à un large public, du néophyte à l’expert. Pour ce faire, le livre est structuré en différentes parties : certaines sont assez généralistes, d’autres destinées à un lectorat plus spécialiste du sujet. Chaque partie commence par les choses faciles à comprendre, mais essentielles, pour aller vers des développements plus ardus.
En fin d’ouvrage, d’autres moteurs à air chaud sont étudiés. Le moteur de John Ericsson, le grand rival de Robert Stirling, est plus particulièrement examiné.
Le contenu de cet ouvrage provient en partie du site www.moteurstirling.com. Cependant, il comporte de très nombreux compléments.
Ces deux supports ne se concurrencent pas mais au contraire se complètent. L'un profite de l'autre et réciproquement.
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Caractérisques du livre :
- 192 pages, format A5.
- couverture en quadrichromie, papier 275g, couché, satiné, pelliculage brillant.
- intérieur en quadrichromie, recto-verso, tirage offset, papier blanc 90g.
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