Moulin à ventilateurs de Tesla

S'inspirant de Nikola Tesla, on peut réaliser une sorte de moteur en s'appuyant sur la poussée exercée par des petits ventilateurs fixés à l'extrémité d'une croix. Ici, la construction étonnante d'un moulin à 4 ventilateurs est révélée dans les lignes qui suivent. Pourquoi construire cela ?

La construction d'un moulin à 4 ventilateurs permet d'illustrer une construction historique et presque légendaire. Il s'agit du moteur à hannetons de Nikola Tesla, parfois aussi appelé moteur à insectes.

Référence historique : le moteur à hannetons de Nikola Tesla

Une des premières inventions de Nikola Tesla est le moteur à hannetons qu'il a créé quand il avait neuf ans. Nikola Tesla a fixé deux bouts de bois ensemble, fins comme des cure dents, pour faire une sorte de croix et sur chacune des extrémités des bouts de bois, il y a collé quatre hannetons. Au total, le moteur à hannetons était propulsé par 16 hannetons collés. Si les insectes avaient été libres, ils se seraient envolés tout simplement mais comme ils étaient fixés à leur morceau de bois, ils mettaient en rotation la croix de bois. Les insectes étaient tous collés dans la même direction pour que chacun contribue à faire tourner le moulin à insectes dans le même sens.

Le moteur à insectes de Nikola Tesla a pu tourner pendant plusieurs heures. Nikola Tesla a ensuite pu montrer sa nouvelle invention à son entourage. On raconte que le fils d'un officier de l'armée autrichienne a vu le bocal où restaient des hannetons et qu'il a mangé ces hannetons. Nikola Tesla en a été tellement écœuré qu'il a détruit son moteur à hannetons alors qu'il projetait d'en réaliser un avec une centaine de hannetons.

Construction d'un moteur à ventilateurs

Pour reproduire une construction basée sur le même principe que le moteur à insectes (le moulin à hannetons) de Nikola Tesla, on réalise ici une croix dont la rotation est créée par la poussée de 4 ventilateurs alimentés par des piles. Des LED complètent la réalisation du moulin en souvenir des hannetons collés aux extrémités des bouts de bois du "moteur à insecte" qu'il avait inventé.

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Eléments de construction du moulin à ventilateurs

Les morceaux de bois sont en contreplaqué de 10 mm. Les ventilateurs qui propulsent le moulin sont des ventilateurs 12 Volts de 8 x 8 cm de côté. Ils ont été récupérés d'anciennes alimentations d'ordinateur.

Les LED sont ajoutées pour donner un effet visuel et représenter les hannetons collés.

Réalisation du moulin à ventilateurs

Les ventilateurs sont fixés à chacune des extrémités en contreplaqué :

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Ventilateur fixé au contreplaqué pour la propulsion du moulin

Les deux morceaux de contreplaqué sont fixés par des vis. L'axe passe à travers les deux morceaux et une rondelle métallique est fixée de chaque côté. C'est dans cette rondelle que l'axe du moulin à ventilateur passera. Un roulement à bille aurait été plus performant, mais cela suffit. Il est essentiel de percer l'axe parfaitement au centre pour équilibrer la masse et éviter que le moulin ne retombe toujours à une position, le bras le plus lourd retombant vers le bas.

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Axe du moulin à ventilateur

L'axe doit être aussi centré que possible pour équilibrer la répartition des masses de chaque bras du moulin.

Alimentation des ventilateurs et des LED du moulin

L'alimentation des ventilateurs se fait par deux piles de 4,5 Volts montées en série pour obtenir 9 Volts. Cette tension est suffisante : elle permet au moulin à ventilateur de tourner. Il est difficile d'utiliser trois piles pour obtenir 13,5 Volts. Avec trois piles, l'équilibrage des masses semble difficile. Avec quatre piles, la tension est excessive et l'ensemble du moulin est beaucoup alourdi.

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Alimentation des ventilateurs du moulin avec deux piles de 4,5 Volts

Ajout des LED pour représenter les hannetons du moulin

Les LED sont ajoutées sur chaque branche. Deux LED blanches montées en série et en série avec une résistance de 100 Ohms illuminent l'extrémité d'un bras. Ce montage est reproduit deux fois : il y a donc à chaque extrémité 4 LED et deux résistances. Cet ensemble est reproduit quatre fois pour chacune des extrémités du moulin.

Les quatre LED représentent les quatre hannetons collés du moteur à hannetons de Nikola Tesla.

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Montage des LED blanches sur un morceau de carte à trous

Le morceau de carte à trous pour prototypage en électronique est fixé au contreplaqué et les LED passent dans des trous pour éclairer vers la face opposée à la carte à trous. Le rendu des LED est plutôt esthétique et suggère les hannetons collés. Hannetons abstraits et lumineux pour l'instant poésie.

L'axe peut être la partie métallique d'un tourne vis qu'on tient à la main ou un support créé pour cela.

Un interrupteur permet d'allumer ou d'éteindre le moulin à hannetons.

Equilibrage du moulin à ventilateurs

Ceci est la phase délicate lors de la mise au point du prototype du moteur à ventilateurs. L'équilibrage des masses doit être fait pour que le moteur à ventilateurs n'ait pas une tendance à revenir sur une position en étant entraîné par le bras le plus lourd. Le centre de gravité doit être exactement au niveau de l'axe du moulin.

Pour équilibrer le moteur à ventilateurs, on peut décaler légèrement les piles ou fixer un morceau de bois sur le bras le plus léger en guise de contrepoids. Deux contrepoids suffisent pour équilibrer parfaitement le moulin à ventilateurs.

Moteur à ventilateurs achevé

Le rendu du moteur (moulin) à hannetons en fait un accessoire spectaculaire si on souhaite illustrer la propulsion issue des ventilateurs, ou des hannetons de Nikola Tesla. Accessoire pour théâtre ou cinéma par excellence, le moulin à ventilateurs ressemble à ceci :

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Moteur à ventilateurs (en guise de représentation du moteur à hannetons)

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Moteur à ventilateurs et à LED (pour représenter les hannetons de Nikola Tesla)

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Moteur à ventilateurs, vu du côté des ventilateurs

Le moulin à ventilateurs peut tourner en position verticale, horizontale ou toute inclinaison. Le plus simple est de tenir le tourne vis dans la main et d'y mettre le moulin à ventilateur.

Mot de la fin

Le moulin à ventilateurs permet de réaliser quelque chose qui reconstitue en quelque sorte - en revisitant - une des nombreuses inventions de l'enfant qu'a été Nikola Tesla vers 1865 : le moteur à insectes où étaient collés seize hannetons. Les ventilateurs sont alimentés par deux piles de 4,5 Volts et propulsent les bras qui entrent en rotation. Dans toutes les positions, le moulin à ventilateurs se met à tourner quand on le met sous tension. L'effet visuel est spectaculaire et offrira une jolie démonstration de physique qui est aussi surprenante que réjouissante.

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Moulin à ventilateurs : quand les hannetons deviennent lumière...

Références

John J. O'Neill, Le Génie Prodigue : L'Incroyable Vie de Nikola Tesla

Jacques Grimault, Mes inventions par Nikola Tesla

http://www.apophtegme.com/SPICILEGE/SCIENCES/tesla01.htm

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