chauffé par 2 résistances électriques totalisant 7,1 W le moteur tourne ici à 45 tours/min, pour une différence de température de 32°C

A partir des fêtes de fin d'année 2005 on pouvait trouver sur ebay un moteur Stirling qui, à plus d'un titre, m'avait paru intéressant. Il se présentait sous la forme d'un kit inclus dans le n° 10 de la revue "Otona no kagaku" qui, comme chacun sait, veut dire en Japonais "Sciences pour adultes" (vous pouvez visiter la boutique Men's Gangu ou bien vous adresser à la librairie Junku www.junku.fr qui commercialisent ces revues)

Le n° 10 de la revue "Otona no kagaku" étant à présent épuisé, la commercialisation de ce moteur a été reprise par de nombreuses sociétés, dont la très connue revue de vulgarisation scientifique " Science & vie ", dans sa boutique en ligne, pour la modique somme de 45,00 €.

Donc, j'ai découvert avec amusement en 2005 que ce kit reprenait certaines dimensions et caractéristiques des moteurs Stirling simplifiés 1.0 et 1.1 dont les plans ont été publiés ici dès 2002 ! En particulier, toutes les parties actives, le cylindre principal, le déplaceur, semblent d'un point de vue dimensionnel rigoureusement identiques (diamètres, hauteurs et course, au mm près). On peut également trouver des analogies du côté de l'utilisation d'un CD comme volant moteur ou de la membrane moulée ayant le même diamètre utile de 26 mm ( version 1.1 ) !

Je tiens à préciser que je n'ai jamais touché la moindre royalty de la société "Otona no kagaku" et que je n'espère rien non plus de " Science & Vie "...

et il existe même une version automobile à 3 roues...

Pour revenir à la conception de ce moteur, des solutions comme la liaison souple entre la bielle et le déplaceur, les plateaux démontables maintenus par 8 entretoises, l'étanchéité par joints toriques, font plutôt penser à celles adoptées sur le Blue Stirling (publié ici aussi en 2003...).

Autres différences :

- le système de paliers à perles de verre n'a pas été conservé, et l'axe du volant (Ø 1mm) tourne librement dans une pièce moulée en polyamide. Le palier est d'ailleurs livré monté, le déphasage des moyeux préréglé à 90°, ce qui simplifie la mise au point.
- le déplaceur n'est pas en Scotch Brite comme sur la version 1.1, mais réalisé dans une mousse souple.
- l'axe du déplaceur coulisse simplement dans un tube en laiton que l'on peut lubrifier légèrement (ne pas mettre trop d'huile car le faible jeu, à cet endroit, est prévu pour équilibrer les pressions)
- comme sur le Blue Stirling, les axes des têtes de bielles sont constitués de simples vis présentant une partie lisse sous la tête et qui demandent aussi à être lubrifiées pour améliorer le fonctionnement (attention à ne pas les confondre avec celles qui sont entièrement filetées, il n'y a que 2 vis comme celles-ci dans le kit)

déballage du kit

le kit...	... inséré dans la revue,	on trouve à l'intérieur...	... toutes les pièces,
la membrane moulée...	... et sa fixation,	le cylindre injecté,	les bielles, les axes, etc.

l'assemblage (1/2 heure)

fixation de la membrane et du tube de guidage du déplaceur	insertion du joint torique dans la rainure supérieure du cylindre	pose du plateau supérieur sur le cylindre	vue de l'intérieur
montage de l'axe du déplaceur	vissage de la potence sur le plateau supérieur...	... et accrochage de la bielle moteur	pose du plateau inférieur, montage du volant et de la bielle déplaceur

	Sur une tasse d'eau bouillante, avec deux glaçons sur le plateau supérieur, la vitesse de rotation peut atteindre 270 tr/min*, soit des performances intermédiaires entre celles du Stirling 1.0 et celles du Stirling 1.1 - la notice indique une différence de température minimale de fonctionnement de 20°C, donc assez proche des 22°C constatés sur le moteur Stirling 1.0
	* équipé de la soupape de décharge installée sur les dernières versions des moteurs 1.1 , 1.2 , 3.5 et 3.6, il dépasse même les 370 tr/min... (voir aussi les FAQ)

quelques mesures

Les premières mesures réalisées sur ce modèle montrent un seuil de fonctionnement de l'ordre de 25°C, donc un peu plus élevé que les 20°C indiqués par la notice. On en est pas très loin et il est possible, après une période de rodage, que le seuil s'abaisse sensiblement.

Dans ces conditions limites, le moteur tourne à environ 25 tours/min. L'apport de chaleur est réalisé par deux résistances électriques qui totalisent 5.5 W, et l'on considère (arbitrairement) que seulement 50% de cette énergie, soit 2,75 W, sont utilisés par le moteur (le reste est dissipé vers l'extérieur).

La vitesse de rotation étant très faible, les pertes dues aux frottements aérodynamiques sont négligeables et l'on peut admettre que l'énergie de 3,754E-4 J pour 1 tour, donnée par la surface de la courbe (p,V), correspond à celle qui est nécessaire pour vaincre les frottements mécaniques. En comparaison, le Blue Stirling n'a besoin que de 2,46E-4 J par tour, et le moteur Stirling version 3.6 de seulement 6,5E-5 J (près de 6 fois moins). Le diamètre extérieur de la membrane est de 26 mm, mais c'est un diamètre de 13 mm, équivalent à l'action d'un piston mécanique, qui a été pris en compte pour les calculs. Vous trouverez dans les FAQ Stirling, plus de détails concernant le matériel utilisé pour établir le diagramme (p,V). A signaler que le module de mesure de pression utilisé ici est disponible en boutique.

On remarquera aussi que la forme de la courbe obtenue avec cette membrane est finalement assez proche de celle produite par un piston rigide, comme celui du Blue Stirling.

vidéo 1 : version de base

vidéo 2 : version générateur de courant

vidéo du moteur Stirling "Otona no kagaku - Science & Vie", dans sa version générateur de courant
toujours posé sur une tasse d'eau chaude, sa vitesse de rotation varie entre 330 tr/min et 360 tr/min selon les passages de la séquence

je dois cette adaptation à Claude Bonello qui m'a aimablement signalé utiliser avec succès une bobine de moteur Crouzet sur l'une de ses réalisations
la bobine que l'on voit ici provient d'un moteur de programmateur de machine à laver (inductance 4,4 H, résistance 9,8 kΩ)
l'aimant Ø 12 mm est de type Néodyme et sa course de 4 mm suffit à faire briller les deux LED blanches - voir les FAQ
(d'autres moteurs Stirling en version générateur de courant : 1.2 , 3.7 , JAXA)