Aleiha's parabolic solar cooker/fr
Le paraboloïde est une forme intéressante aux propriétés étonnantes. Il a le pouvoir de concentrer la lumière, les ondes électroniques, le son, etc., en son centre. Pour trouver le point focal d'un paraboloïde, il faut utiliser la formule suivante :et=p*x2, où p est une constante. La variable y représente la profondeur de la parabole et x mesure la distance entre l'axe central et sa circonférence maximale. Imaginez un axe des x passant par le centre de la base de la parabole et un axe des y perpendiculaire reliant le centre de la base au point focal. Les deux nombres, x et y, représentent un point du paraboloïde, et permettent ainsi de déterminer le foyer (voir calcul de la forme parabolique).
Les cuisinières paraboliques sont utilisées depuis des siècles. L'idée de concentrer la lumière grâce à des miroirs courbes a été développée par les Grecs, les Aztèques, les Incas, les Romains et les Chinois. Les Incas utilisaient le bronze et l'or pour leurs miroirs et construisaient des structures de plusieurs étages. Cette technologie semble être apparue à la même époque pour chacune des civilisations. On pense qu'Archimède a exploité la technologie W pour défendre Syracuse contre l'invasion des flottes romaines en 212 av. J.-C.
Mon cuiseur solaire parabolique
Une brève description
Au début, j'étais ouvert à tout pour construire le cuiseur solaire . J'envisageais de construire mon paraboloïde en cobb , puis d'y insérer de petits morceaux de verre, comme d'autres le font. Cependant, rassembler les matériaux en cobb et construire un paraboloïde avec, et encore plus avec une mise au point précise, prend beaucoup de temps. Une antenne parabolique offerte était viable, mais n'aurait pas la capacité thermique que je recherchais. J'ai donc cherché une autre antenne. Un jour, en fouillant chez Arcata Scrap and Salvage , je suis tombé sur une vieille antenne parabolique en treillis métallique et j'ai su que j'avais trouvé mon cuiseur. Mon mentor, Bart Orlando, et moi l'avons transportée jusqu'à la Bike Library, où mon cuiseur a commencé à prendre forme.
Localisation et aide
La majeure partie de la construction et des tests a été réalisée à la bibliothèque de vélos d'Arcata, avec l'aide de Bart Orlando . Cependant, j'ai réalisé la majeure partie de la découpe de la tôle au laboratoire de sculpture de l'université d'État de Pennsylvanie. Nous avons également utilisé les outils à pédales de cet établissement pour construire la grille de la plaque chauffante.
Matériaux utilisés
- Antenne parabolique (6 pieds de diamètre)
- Feuille d'aluminium
- Conduits de tuyauterie
- Une jante de vélo
- Rivets et rondelles en aluminium
- Écrous et boulons
Méthode
L'idée de base était d'utiliser une antenne parabolique et d'y riveter une feuille d'aluminium. En effet, une antenne parabolique a déjà une forme paraboloïde avec un foyer assez précis. La feuille d'aluminium devait être découpée en morceaux triangulaires, puis percée à trois ou cinq endroits pour les rivets. Ceux-ci épouseraient la forme du paraboloïde et ne compromettraient pas l'intégrité du foyer. Nous voulions que l'aluminium soit aussi précis que possible afin de refléter suffisamment de lumière pour frire des pommes de terre. Je voulais faire plus que simplement bouillir de l'eau avec ma cuisinière.
Le gril à plaque chauffante devait être fabriqué à partir de tubes et de jantes de vélo. Nous avons aplati les extrémités du tube pour faciliter la fixation au tube central et aux jantes, puis nous avons boulonné le tout. Nous avons opté pour un support à cardan, permettant de déplacer la poêle (ou la casserole) dans la direction souhaitée pour un ensoleillement optimal. Cette conception est plus complexe, mais elle offre au plat plus de liberté et une meilleure capacité de chauffage.
Nous avons commencé le projet en testant un plat que Bart avait à la Bike Library. Il était légèrement oblong et peu concave ; nous avons donc décidé de tester la précision de la mise au point. J'ai collé quelques morceaux de mylar dessus et, Bart et moi, nous l'avons exposé au soleil. Il s'est avéré que le plat présentait de nombreux foyers en raison de sa forme oblongue. J'ai dû chercher un autre plat pour pouvoir l'utiliser pour faire frire des aliments. Celui que nous avions n'était tout simplement pas à la hauteur. C'est alors que je suis allé chez Arcata Scrap and Salvage et que j'ai trouvé le plat parfait pour mon projet.
Construction finale
Se préparer
Nous avons commencé par démonter le point focal de l'antenne. Un poteau gênant dépassait du centre, ce qui n'était pas adapté au design recherché. Nous avons utilisé une meuleuse et scié le métal afin de pouvoir transformer le tuyau en grille de plaque chauffante. Comme le poteau était plié près de la base, nous avons pensé que cela pourrait ne pas convenir à notre projet. Heureusement, nous avons découvert qu'il était possible de le retirer en desserrant un boulon à la base, ce qui lui a permis de glisser facilement. Nous avons pu trouver un poteau plus long par la suite, mais à l'époque, nous avions prévu d'utiliser celui fourni avec l'antenne. Nous avons également dû retirer plusieurs tuyaux et accessoires divers qui dépassaient de l'arrière de l'antenne. Ces éléments contribuaient à maintenir l'antenne en place, mais n'étaient pas nécessaires à notre projet. Après cela, l'antenne était prête à être transformée.
Le Hot Plate Grill
L'étape suivante consistait à construire une grille de plaque chauffante. Le point focal initial était situé entre 68 et 79 cm, mais nous avons oublié la valeur exacte. Pour réaliser le support, nous devions connaître sa longueur. J'ai donc décidé de trouver le point focal théorique en utilisant la formule suivante :x2=4*p*et. Nous avons finalement obtenu 29 3/4". Nous avons décidé qu'il serait préférable d'utiliser un conduit pour former un « V », puis d'y insérer quelques jantes de vélo pour la plaque chauffante. Nous avons dû aplatir les extrémités du conduit et nous assurer qu'elles formaient le bon angle pour la mise au point. Nous avons utilisé une pince pour cela et avons pu plier les deux morceaux de conduit simultanément. Les tubes du conduit étaient un peu trop longs, nous avons donc dû les raccourcir avec une scie sauteuse à la Bike Library. Après le dimensionnement, il était temps de percer des trous avec une perceuse à colonne à pédales . Nous avons découvert que le tube central que nous souhaitions utiliser était légèrement plus court que prévu, mais comme nous étions dans un endroit très pratique, nous avons fouillé et trouvé un tube de la taille et de la largeur idéales. L'étape suivante consistait à percer des trous dans les côtés aplatis du conduit et dans notre nouveau tube, puis à assembler les pièces. Elles s'emboîtaient parfaitement. Nous devions nous assurer que les deux tubes du conduit étaient pliés au même angle, sinon la structure serait instable. L'étape suivante consistait à percer des trous dans la jante du vélo afin de pouvoir la fixer à la structure de montage que nous venions de créer. Nous avons percé les trous à l'aide d'une perceuse à colonne au laboratoire de sculpture de l'Université d'État de Pennsylvanie (HSU), et le tout était prêt à être boulonné.
Perçage de trous dans le conduit à l'aide de la pédale.
S'assurer que le conduit est plié au bon angle.
Réduction de la taille du poteau de montage.
Il ne nous reste plus qu'à assembler le tout.
La finition miroir
Bart avait acquis un tas de tôles qu'il souhaitait utiliser pour un projet précédent, mais il a décidé que mon plat pourrait en bénéficier. Il n'y avait pas assez de morceaux découpés pour couvrir toute la surface du plat et j'ai dû apporter des chutes de tôle d'aluminium au laboratoire de sculpture de l'HSU pour les découper en formes triangulaires. Après découpe, il fallait les préparer pour le rivetage. Il a fallu environ une demi-heure pour percer toutes les pièces et elles étaient rapidement prêtes à être fixées au plat. En mettant les pièces en place, nous avons remarqué que les trous percés ne correspondaient pas toujours au motif du treillis, et que, par endroits, le treillis était recouvert de morceaux de métal massif. Ces zones ont dû être traitées différemment. À certains endroits, nous avons pu percer des trous dans le métal pour les rivets, et à d'autres, nous avons trouvé un moyen d'utiliser un fil fin pour fixer les pièces. J'ai utilisé un trombone trouvé par terre et je l'ai enfoncé dans le trou, puis dans le treillis légèrement au-dessus du triangle. À l'aide d'une pince, j'ai torsadé les extrémités du trombone pour bien saisir le métal ; ça a plutôt bien fonctionné. J'ai également pu me procurer des rivets plus larges, ce qui a facilité les zones plus épaisses. Une fois les pièces rivetées, nous avons remarqué un espace : il n'y avait pas assez de tôle pour recouvrir tout le plat. J'ai percé d'autres trous dans les chutes de tôle que j'avais et j'ai pu les fixer au plat. Il reste un petit espace, mais cela n'aura pas d'importance, car le plat est très grand et la majeure partie est déjà recouverte. La dernière étape consistait à polir l'aluminium pour obtenir une finition impeccable.
Mentorat de Bart Orlando.
Le produit final
Le plat est maintenant prêt à cuire. Il pourrait être légèrement poncé avec du Citra-Sol ou un produit similaire, mais même sans ce produit, la surface devient très chaude. Pour installer le plat, il suffit de le poser sur un support. Il y a un support à l'arrière qui permet de le planter dans le sol. Pour cela, il me faudrait un long tuyau d'environ 9,5 cm de diamètre et d'au moins 6 mm d'épaisseur.
Le produit final.
Le gril à plaque chauffante terminé.
Test
Mon cuiseur solaire est idéal pour cuire des hamburgers végétariens et des haricots. À 13 h, le plat atteint 200 ° C. Vers 14 h-15 h, il atteint 175 ° C. J'ai constaté que le cuiseur ne brûle pas trop facilement les aliments. Quand j'oublie quelque chose en train de cuire, le soleil se déplace dans le ciel. Cela réduit automatiquement la chaleur au foyer. Les aliments sont caramélisés, mais il est difficile de les brûler.
Coûts finaux
| Quantité | Matériels | Source | Coût ($) | Total ($) |
|---|---|---|---|---|
| 1 | Antenne parabolique | Déchets et récupération d'Arcata | 40 | 40 |
| 1 | Rivets et rondelles | Quincaillerie Hensel Ace | 25 | 25 |
| 1 | Autres pièces | Donné | 0 | 0 |
| Coût total | 65 | |||
Tout le reste, on le trouvait à la vélothèque et c'était gratuit (écrous et boulons, jantes, tuyaux, outils). Bart m'a donné de la tôle qu'il allait utiliser pour un autre plat afin que je puisse fabriquer le mien.
Conclusions
La première fois qu'on construit un cuiseur solaire, on apprend beaucoup sur les méthodes et les matériaux à utiliser. Le prochain que je construirai sera probablement beaucoup plus facile, car je l'ai déjà fait. La prochaine fois, j'aimerais utiliser un aluminium plus léger pour la finition miroir. Le plat est relativement léger pour sa taille, mais il est certainement difficile à manipuler seul. J'envisagerais également un plat sans structures de renfort. Elles gênaient le rivetage et empêchaient la fixation de l'aluminium à certains endroits. Pour être précis, la finition miroir doit recouvrir toute la surface du plat. Cela augmente la capacité thermique. Mais vu la taille de mon plat, je ne pense pas qu'il aura du mal à atteindre des températures élevées. Et ce n'est pas le cas. Je l'utilise pour préparer mon déjeuner depuis quelques jours, sans faire briller la tôle d'aluminium.
Discussion
Ce projet est la chose la plus cool que j'ai faite de l'année. Cuisiner avec mon cuiseur solaire, c'est la meilleure sensation du monde. C'est génial de voir que ma création fonctionne aussi bien. J'aimerais ajouter un support pour l'arrière du plat. Je peux l'appuyer contre une chaise, par exemple, mais si je dois le placer à un angle prononcé, ça risque d'être un peu plus compliqué. Je vais donc y réfléchir, mais pour l'instant, je m'éclate l'après-midi à cuisiner des burgers et des frites.
Choses à retenir/Erreurs courantes à éviter
- Faites attention aux rayons lumineux parasites provenant de votre cuisinière. Ils pourraient déclencher un incendie si vous n'y prenez pas garde. Ce n'est pas très inquiétant si votre plat est concave, mais plus il est plat, plus vous risquez d'avoir des rayons lumineux parasites.
- Portez des lunettes de soleil lorsque vous cuisinez, car la lumière devient très vive et difficile à gérer pour vos yeux.
- Utilisez une casserole ou une poêle en fonte ou autre couleur noire. Toute autre couleur risque de refléter la lumière, ce qui n'est pas souhaitable. Le noir absorbe la lumière et augmente la température dans la casserole ou la poêle.
Projets connexes
Voir aussi
- Concentrateurs paraboliques composés
- Réflecteurs paraboliques composés pour cuiseurs solaires
- Cuiseurs solaires paraboliques
- Comment construire un paraboloïde Générez le diagramme nécessaire pour construire un paraboloïde à partir d'une feuille plate étant donné la distance entre le sommet et le foyer.