Construction d'une girouette à hélice


   ar un bel après midi de juillet, sentant le désœuvrement venir sournoisement sous l'idée à peine avouée d'une bonne sieste à l'ombre d'un arbre, je me décidais pour toute autre chose : la réalisation d'une girouette pour le plaisir de ma filleule (6 ans) et de son petit frère. Je suis donc allé sous l'appentis voir ce que je pouvais trouver comme bois disponible. Le but du jeu était de ne rien acheter. Hélas tout y était pour la parfaire. Adieu la sieste.

Voici donc la construction d'une girouette eque une hélice qui s'anime au vent.
Le texte qui suit n'est qu'un schéma à titre indicatif pour la réalisation. En aucun cas, il faut prendre les côtes à la lettre. Toutes modifications sont possibles en fonction des matériaux dont vous disposez.

Vous trouverez néanmoins un plan de découpe au bas de cette page, pour ceux qui ne voudront pas improviser.

Durée : Un après midi (définition : entre le café du midi et l'apéro du soir)

Outillage  : trusquin, réglet, crayon, marteau, râpe, maillet, scie sauteuse ou à ruban, plane ou rabot, perceuse à colonne (better) ou perceuse à main. Scie à onglet si vous avez, scie égoïne, colle époxyde.


Clous d'équilibrage

Dans son environnement

et pourtant, elle tourne!!!

 

'hélice
En premier lieu, commençons par l'hélice. Elle fait environ 700mm de diamètre pour une épaisseur de pale de 18mm. 
Elle est composée de deux pales et d'un axe. Chaque pale à une longueur de 320mm pour une largeur de 50mm.
Si vous disposez d'une planche de 10 à 18mm ça fera largement l'affaire.
Nous allons construire une hélice à faible rendement pour raison de facilité. Pour simplifier le pas n'est pas constant tout au long du rayon de la pale.
Nous allons reproduire la technique ancestrale du moulin à vent, c'est à dire une surface plane inclinée. Il y aura donc de la traînée près de l'axe et en extrémité de pale.
Pour le profil, exit le CLARK Y et autres NACA. Ici nous appliquons le profil dit au "feeling" qui suffit largement. Il faut terminer en 4 heures!

Les pales

Pour la facilité du façonnage, j'ai choisi un bois tendre genre pin du brésil pour les pales. Préférez du bois massif, car en cas de panneaux assemblés, ils risquent de se décoller aux intempéries.

* Commencez par découper à la scie sauteuse ou à la scie à ruban les deux pales. Il est important de s'appliquer sur cette partie, car l'équilibrage de l'hélice en dépend. Une trop grosse dissymétrie d'une pale par rapport à l'autre engendrera un surpoids d'un côté.
* Ensuite, tracez à l'aide d'un trusquin le milieu de l'épaisseur sur l'ensemble de la périphérie. 
* Pour la fixation des pales, sur la base, percez deux trous profondeur 40mm sur le trait d'axe. diamètre de perçage 3mm pour des clous de 3,5*80.
* Amincissez sur les deux larges faces, l'extrémité des deux pales afin que l'hélice soit esthétique. Cette opération peut se faire à la scie à ruban (attention aux doigts) ou à la plane, ou encore à la ponceuse à bande (pour les fainéants). Conserver la symétrie de la pale.
* à partir du bord d'attaque, à un tiers de la corde estimée, dégrossissez le bord de fuite à la plane ou au rabot.


* Arrondissez les bords d'attaque tour en gardant le trait d'axe visible, toujours à la plane ou au rabot.
* Finissez par un ponçage générale afin de gommer les angles et autres imperfections.

* Couper les têtes de quatre pointes 3,5 * 80. Ébarber la coupe.
* Insérer de force, les pointes dans les trous tête en tête ( la pointe à l'extérieur )

L'axe
* Dans un tasseau 30 * 40mm ou bien ce que vous trouverez qui fasse environ 50mm de diagonale, découpez un morceau de 60mm de long.
* Sur une des deux grandes faces, tracez les deux diagonales pour trouver le centre
* Percez un trou de 1mm supérieur au clou qui servira d'axe ( 5mm pour une clou de 4 * 100 )
* Sur les deux petites faces tracez une des deux diagonales ( axe des pales ) comme vu sur le schéma ci dessous..

 L'assemblage de l'hélice

* Présentez une pale sur une des deux diagonales des petites faces de l'axe et appuyez fortement afin que les pointes marquent leur futur emplacement
* Faire de même avec l'autre pale en faisant attention à conserver les deux bords d'attaque du même côté d'une des grandes faces (voir schéma ci dessus).
* Percez avec le même foret que pour les pales sur les traces faites.
* Assembler les pales à force en collant celles ci à l'axe à l'aide de colle époxyde. Finissez d'assembler au maillet.

Équilibrage

*Passer un clou dans l'axe et tenez celui ci horizontal.
* Regardez la pale qui descend naturellement.
*Lester la pale du dessus à l'aide de clous tenus à l'aide de ruban adhésif à l'extrémité de celle ci. (attention à les positionner comme ils seront insérés)
* Une fois le poids correct de clous trouvé pour que l'hélice ne bouge pas quelle que soit sa position, planter ceux ci dans l'hélice la plus légère. (Sur une des photos, vous pouvez voir la tête d'un clou en extrémité de pale).

a queue

Cette partie, est à proprement parlé la girouette. C'est celle qui va positionner l'hélice dans l'axe du vent. Si possible faites la dans un matériau mince. Pour ma part, je n'avais que du 18mm. Elle fonctionne quand même bien, mais du coup, du fait de son poids le centre de gravité est très centré. Il est préférable d'avoir l'axe d'orientation plus près de l'hélice que de la queue afin que le bras de levier soit en faveur de la queue et non de l'hélice.

* Découpez la forme indiquée (fleur de tulipe) ou bien celle que vous voudrez, ça n'a aucune importance.
* Cassez les angles à l'aide d'une queue de rat ou du papier de verre.

* Dans du tasseau de 32*32, coupez un morceau de 600mm.
* Percez au centre un trou du diamètre du clou servant à l'axe de l'hélice (diam 4mm pou une pointe de paris 4 * 100) pour mon cas..
* Tronquez les angles à 45° à l'avant à l'aide d'une scie à onglet ou à la scie à ruban. Ceci permet de diminuer la surface de frottement avec l'hélice.
* Découpez à l'arrière sur une profondeur de 40mm environ, une encoche de l'épaisseur de la queue à la scie à ruban ou à la scie sauteuse.

Le support axe de rotation

Une petite pièce supplémentaire est à réaliser. Dans les lois de la mécanique moderne, il est dit qu'un guidage correct doit au moins avoir une longueur supérieure à 2 fois le diamètre. Ceci est vrai si le jeu est minime. Or dans notre cas le jeu fonctionnel sera énorme du fait que le bois peu gonfler ou pas suivant l'humeur du Seigneur météo. J'ai donc préféré mettre un facteur de sécurité confortable.
* Dans le même tasseau que la tige, découper un morceau de 80mm.
* A l'aide d'une scie sauteuse ou à ruban, découpez les arrondis juste pour l'esthétique.
* Repérez le centre comme déjà décrit et percez y un trou de 1,5mm supérieur au diamètre de la tige qui servira d'axe d'orientation. Pour ma part j'ai trouvé un vis à tête hexagonale de 8 * 120mm, j'ai donc percé à 9,5mm.

Détermination de l'axe d'orientation

* Insérer la queue dans la tige horizontale et clouez la à l'aide de petit clous ( attention à ne pas fendre le bois).
* Passez un clou dans l'hélice et insérer le dans la tige à force.
* Positionner la tige sur votre index de manière à ce que celle ci se trouve à l'horizontale.
* Repérez cet endroit à l'aide d'un coup de crayon.
* positionnez le support d'axe de rotation de manière à ce que son trou corresponde à la marque faite

* Clouez celui ci sur le support de queue
* Contre percez le support de queue dans le prolongement de celui du support de l'axe.

e mât
Pour ma part, installée dans une région de vent, je n'ai pas eu besoin de la placer très haute. Le mât fait donc un peu plus d'un mètre.

* Coupez dans du tasseau ou dans une solive, la longueur désirée.
* Percez en son centre un trou correspondant à la vis d'orientation diminuée d'un pouième  pour que le filet morde dans le bois. ( pour ma part j'ai percé à 7 pour une tige de vis de 8).
* Tronquez les angles au sommet.
* Passez la vis dans la girouette, insérez deux rondelles afin de minimiser les frottements, et vissez la dans le mât sans serrer à fond (1mm de battement) afin de lui laisser libre cours à son orientation.

* Deux couches de lasure plus tard..., i
l ne vous reste plus qu' à trouver l'endroit ad hoc et à la fixer solidement.


Voilà j'espère qu'elle vous donnera autant de satisfaction qu'à ma filleule.

 


Moulins à vent
Voici le plan à imprimer sur une feuille A4 après l'avoir enregistré sur votre disque. Normalement, il doit sortir imprimé à l'échelle 1/2. Pour l'avoir à l'échelle 1, voici un astuce parmi d'autres :

Découpez les formes, puis collez les sur une feuille quadrillée 5*5.
Sur une autre feuille 5*5 quadrillez tous les 2 carreaux ce qui fera 10*10 puis reportez les points intersections du quadrillage avec le collage sur la nouvelle feuille 10*10.

Et dans la foulée, j'ai fait la version II
à 600km de distance...