Construction d'une girouette à hélice |
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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..., il 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.
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Et dans la foulée, j'ai fait
la version II |