Réchaud à fondue original

Ce réchaud à fondue préfigure le futur. La vitesse de flamme est la somme vectorielle de

La vitesse du front de flamme est {v_f=sqrt(D/\tau)}

avec D une constante caractéristique de la diffusion de l’essence avec l’air (qui contient oxygène) d’environ 0,5 cm^2/s

et \tau le temps de réaction entre l’essence et l’oxygène et haute température (environ 0,001s

Et l’épaisseur de la flamme qui tourne est sqrt(\tau / D).

Ce qui donne e= et une vitesse du front de flamme de …

Si le front de flamme progresse à une vitesse v_f, il faut que les gaz à bruler, ici l’essence, arrive avec une vitesse supérieure ou égale. On est limité par la vitesse d’arrivée de vapeur d’essence.

La flamme ayant brulé la vapeur d’essence d’un côté, le front de flamme ne peut se déplacer que du côté où il y a de l’air frais et de la vapeur d’essence frais. Et ainsi de suite, la flamme se déplace en tournant. Lorsqu’elle revient au point de départ, de nouveaux gaz frais ont eu le temps d’arriver et la flamme peut y repasser.

Les fusées actuelles sont plus simples et amènent les gaz à brûler assez vite pour que la flamme fonctionne en continu au même endroit. Pour cela, le modèle toujours en cours aujourd’hui est basé sur le modèle de la fusée V2 qui fait bruler de l’oxygène liquide avec de l’hydrogène liquide. Les deux gaz doivent arriver assez vite pour ensuite bruler. Les gaz chauds brulées prennent plus de volume et sont donc éjectés plus vite et cela procure une poussée à la fusée. Pour faire arriver les gaz à brûler suffisamment vite, il y a des pompes entre les réservoirs et le moteur où à lieu la réaction chimique. C’est ce qu’on voit sur le numéro 10 du schéma de cette fusée.

Ci-dessous un exemplaire de V2 au musée la Coupole, ancien Blokhaus construit par la construction de V2 dans le nord de la France. En dessous son moteur dans lequel on repère bien les pompes.

Cette fusée a été construite par les prisonniers du camp de concentration de Dora en Allemagne nazi à coté de celui de Buchenwald, et encadrés par le chef nazi SS Wernher von Braun dont l’activité y a conduit à la mort directe de 20.000 morts (dont quelques centaine pendus pour sabotage). Après la guerre, les américains, russes et français ont récupéré discrètement Wernher von Braun et 8000 autres ingénieurs nazis pour copie l’invention nazi et construire leurs propres fusées, celles de la conquête spatiales et les fusées pour lancer les bombes atomiques comme celles de la crise de Cuba.

Ci-dessous usine souterraine dans des tunnels de fabrication des V2 à Dora. Von Braun devant la fusée saturn V qui envoya les hommes sur la Lune, et à côté posant à coté de Walt Disney faisant la promotion de ses fusées à la télévision. En bas, von Braun acclamé par les américains lors du premier pas de l’homme sur la Lune

Aujourd’hui, les moteurs fonctionnent toujours de la même manière avec une onde de déflagration dont la vitesse est inférieure à la vitesse du son. Il existe pourtant un moyen d’être plus efficace. C’est d’avoir une onde de Détonation (vitesse du front plus rapide que la vitesse du son) de plusieurs milliers de mètres par seconde. Cependant cela implique d’amener les réactifs à brûler plus rapidement mais les pompes ne le permettent pas.

Une solution pour l’avenir est d’envisager enfin un moteur d’un nouveau genre, par onde de combustion continue rotative qui permet au front d’onde de flamme vers l’arrière de la fusée de se déplacer plus vite que la vitesse du son. On parle alors de détonation quand la vitesse est supérieure à la vitesse de son et non plus de déflagration.

Les gaz sont éjectés plus vite mais comme on ne peut pas les amener assez rapidement qu’il ne le faudrait, le système tourne laissant le temps aux nouveaux réactifs d’arriver avant que l’onde de détonation n’ait fait un tour. Exactement comme notre réchaud tournant. Ces nouveau moteurs à onde tournante sont un candidat sérieux à l’avenir de la motorisation spatiale. Voilà pourquoi notre réchaud à fromage fondu tournant est d’une grande modernité.

https://www.researchgate.net/figure/2-Schema-de-la-propagation-dune-flamme-laminaire-Borghi-et-Destriau-1_fig4_275202444

Déflagration dans un déplacement de front de flamme ci dessous.

Ci dessous, front d’onde de détonation à gauche et déflagration à droite.