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Coque en polystyrène et brûleur d’un tube d’acier

Les bateaux pop-pop, appelés également put-put ou puff-paff, existent au moins depuis la fin du 19e siècle. Après la Deuxième Guerre mondiale, ils sont tombés dans l’oubli en Europe ; en Inde ils sont toujours un jouet apprécié. Par chance, nous pouvons fabriquer notre propre bateau pop-pop à l’aide des instructions ci-dessous.

Traditionnellement, les bateaux pop-pop étaient construits en tôle – mais il ne faut pas freiner son imagination. Le polystyrène, des boîtes de lait ou des sabots hollandais conviennent également. Les bateaux pop-pop avancent grâce à la propulsion de l’eau ; le « moteur » se compose d’un tuyau et d’une source de chaleur et n’a pas besoin de composantes électroniques. Malheureusement, l’efficacité est plutôt petite : le principe a donc été rapidement abandonné dans l’industrie de construction des moteurs. Il est néanmoins parfait pour des bateaux jouets faits maison.
 

Réalisation

Confection de la cheminée
Dans un premier temps, on formera le brûleur : faire tourner le tube en son milieu autour du manche en le serrant fort : un tour et demi suffit. On doit obtenir une espèce de cercle plat avec 2 tubes saillants. Les tubes en acier sont faciles à déformer ; il faut toutefois travailler avec minutie pour éviter des coups dans le tube sans quoi la propulsion ne sera pas activée. Si le manche est fixé dans un étau, la tâche est plus simple, mais ce n’est pas indispensable. Si l’on travaille en groupe, une personne peut tenir le manche.

Il faut à présent encore courber 2 fois légèrement chaque côté : une fois dans le premier tiers derrière la spirale et une fois dans le deuxième tiers derrière la spirale (cf. illustration). La longueur des tubes sur le côté de la spirale jusqu’à la fin du tube doit être comprise entre 12 et 15 cm. Il est souhaitable de marquer les deux tubes aux endroits de pliage, afin de les plier de manière égale. Couper ensuite les deux tubes à l’aide de la scie à métaux et d’ébavurer les extrémités à l’aide de papier de verre. Il ne reste plus que le costume : emballer la spirale dans du papier aluminium.

Confection de la coque du bateau
A l’aide d’un couteau acéré ou d’un cutter, découper d’abord la coque en polystyrène. Enfoncer les buses de la chaudière de manière oblique dans le polystyrène. Il faut faire attention à plusieurs choses : la spirale doit être assez éloignée de la coque pour pouvoir encore y placer une bougie à chauffe-plat en dessous. Les buses doivent toujours rester sous la surface de l’eau, idéalement elles seront encore légèrement pliées vers le haut : l’eau pourra ainsi entrer plus facilement dans le tube – indispensable au fonctionnement du « moteur ». La dernière étape consiste à monter un gouvernail au bateau. Il suffit de faire une encoche à l’avant du polystyrène et y coincer un petit morceau de Tetrapak – c’est fini.

Si l’on confectionne la coque avec des matériaux plus fins, il faudra éventuellement un support pour la spirale ; il est facile d’un bricoler un à l’aide d’un morceau de Tetrapak rectangulaire. A l’aide d’un objet pointu, faire 2 trous d’environ 3 mm dans le support. La distance entre eux sera déterminée par la cheminée en spirale ; les trous seront assez petits pour qu’elle soit fixe dans le support. La cheminée traversera le support et la coque, et le support sera collé à la coque, de manière à rester fixé dans la position souhaitée.

Mise en service
Avant le départ, remplir complètement le tube en acier d’eau et placer le bateau dans la baignoire, une grande bassine, un étang... Allumer ensuite la bougie à chauffe-plat placée sous la spirale. Après environ 30 secondes, le bateau devrait bouger de manière saccadée et après 30 secondes encore, une propulsion régulière sera observée : le bateau pop-pop peut en théorie naviguer durant plusieurs heures – jusqu’à ce que la bougie s’éteigne…

Principe

Les bateaux pop-pop sont des bateaux à propulsion à eau. Avant le départ, tout le tube en acier est rempli d’eau : si l’on place le bateau sur une surface d’eau, l’eau contenue dans le tube ne peut pas s’échapper. Lorsqu’on allume une bougie à chauffe-plat sous la spirale, l’eau est toutefois chauffée jusqu’au point d’ébullition. Le mélange de vapeur et d’air qui en résulte a un volume plus important et fait sortir de l’eau de l’extrémité du tube : le bateau démarre d’un coup.

Pendant que la bougie continue de faire chauffer la spirale, le niveau de l’eau dans les tubes augmente à nouveau doucement. Par ailleurs des éléments de la vapeur se condensent dans la partie non chauffée du tube et redeviennent ainsi de l’eau liquide. Une dépression se forme lentement dans la spirale – de la nouvelle eau est à présent aspirée de l’extérieur. Lorsqu’elle approche la partie chauffée du tube en laiton, elle s’évapore à nouveau : il se forme une légère surpression qui pousse l’eau hors des tubes. Le principe est le même que pour le premier coup, mais en moins puissant, car le système est à présent équilibré. Une oscillation faible, mais régulière aspire et rejette de l’eau dans les tubes.

Mais pourquoi le bateau avance-t-il, les quantités aspirées et rejetées sont-elles tout de même égales ? C’est très simple : lors de l’aspiration, l’eau s’introduit de toutes les directions dans les tubes, c’est un mouvement neutre. Par contre elle est rejetée dans la même direction ; la force ne va donc que dans une seule direction et propulse ainsi le bateau.

Au quotidien

La propulsion à eau est peu utilisée au quotidien, mais elle actionne des bateaux jouets sous cette forme depuis plus de cent ans.

Conseils

Parfois le bateau pop-pop ne fonctionne pas comme on le souhaiterait…

- Les buses à jet ne fonctionnent pas de manière régulière, le bateau fait un tourbillon d’un côté : il suffit alors souvent d’emballer les buses dans du papier aluminium. Il agit comme une tôle de refroidissement et assure une température égale dans les deux buses.

- Le bateau a navigué longtemps et s’immobilise soudainement : si la bougie brûle toujours, la cause en est souvent de la suie sur l’aluminium. Il suffit de la nettoyer et de relancer le bateau.

- Le bateau a navigué longtemps, subit une forte propulsion et s’arrête : le moteur est sec, la bougie a trop fait chauffer la cheminée. Dans ce cas, il faut remplir à nouveau les tubes et placer la bougie un peu plus loin de la spirale. On pourra aussi placer les buses légèrement vers le haut pour permettre à de la nouvelle eau de s’y introduire plus facilement.

- Le bateau pop-pop n’avance pas du tout : la bougie ne chauffe pas suffisamment la spirale ; soit la distance entre celle-ci et la cheminée est trop grande, soit la mèche est trop petite.

Expérience

Les bateaux pop-pop peuvent être construits avec les matériaux les plus divers. Ils doivent juste pouvoir flotter. Le polystyrène convient certes très bien pour la construction d’un bateau, mais absorbe malheureusement le bruit tellement typique. Si l’on veut construire un bateau pop-pop typique et bruyant, le mieux est d’utiliser une coque en métal. 

Lien

www.andreadrian.de/knatterboot/
 

Auteur: Joseph Rodesch (FNR), Liza Glesener

Infobox

Matériel: **

(par bateau pop-pop)

- un tube en acier d’1/2m avec idéalement un diamètre de 3,5 mm et si possible fin (disponible en magasin de modélisme)
- du papier aluminium
- 1 plaque de mousse dure (polystyrène) (10 mm d’épaisseur, un morceau de 30 cm x 10 cm suffit)
- du carton imperméable, p.ex. d’une brique Tetrapak
- 1 bougie chauffe-plat
- outils : 1 petite scie à métaux, du papier de verre (grain 200 à 400), un couteau acéré ou un cutter
- pour déformer le tuyau, il faut un étau, un manche à balai et une fine planchette en bois. Le manche à balai est en tout cas un must (ou tout autre bâton rond de diamètre pas trop important)

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