Le moteur pop-pop est un moteur à vapeur servant à la propulsion de petits bateaux jouets. Sa dénomination provient du bruit caractéristique qu'il produit en fonctionnant.
Il semble bien qu'il fasse le même bruit pour les anglophones. Mais l'on rencontre aussi des appellations différentes qui font supposer que son bruit n'est pas exactement identique selon les pays : Put-Put-Boot, Knatterboot, Putt-Putt boat, Pop-Pop boat, Toc-Toc boat, Puf-Puf boat, Phut-Phut, Pouet-Pouet.[1] Cela vient certainement des avancées techniques réalisées dans chaque pays en matière de propulsion maritime de type pop-pop. Le bruit produit par le moteur est très important pour les utilisateurs. Le seul engin connu qui ait un bruit comparable, mais avec un volume plus important, est la fameuse moto Harley Davidson.
On peut considérer que le moteur pop-pop est une sorte de chaudière à vapeur dont la dilatation sert à expulser l'eau d'une conduite et que sa condensation sert à aspirer l'eau, par la dépression créée, dans la même conduite. Le résultat de l'opération d'un cycle est que le bateau avance. Pourquoi ? Les avis diffèrent. Certains vont même jusqu'à avancer que c'est uniquement parce que, le bateau étant pointu devant et large à l'arrière, la différence de pénétration dans l'eau entre la marche-avant et la marche-arrière explique que le bateau avance. Mais ceux qui ont vu une boite de thon en conserve transformée en bateau à moteur pop-pop avancer, pourront témoigner que cette explication ne peut pas être scientifiquement correcte, puisqu'invalidée par l'expérience.
Avant d'en détailler le fonctionnement, il faut savoir que l'inventeur initial se nomme Désiré Thomas Piot, qui, alors qu'il était londonien, déposa deux brevets n°20081 (en 1891) et n°26823 (en 1897). Cet ingénieur français, spécialiste en génératrices électriques, s'est illustré au concours Lépine, et sa première action notoire en " technologie pop-pop " est une demande de brevet sur un perfectionnement des chaudières à vapeur. Il semble cependant si peu convaincu par son invention qu'il mentionne que son moteur pourrait être utilisé à la propulsion de jouets.
Le moteur est constitué par un serpentin, contenant de l'eau, chauffé par une source de chaleur. Les deux extrémités du serpentin aboutissent à la poupe (l'arrière) du bateau sous le niveau de la flottaison. Le serpentin doit être rempli d'eau avant le démarrage du moteur. Si le moteur est correctement réalisé, il ne s'arrête qu'à l'extinction du foyer.
En 1924, C.J. Mc Hugh prit en Amérique le brevet n° 1,598,934 (Juin 1924). Il consistait à améliorer l'invention de l'ingénieur Piot, en créant une chambre d'évaporation munie d'une membrane flexible à sa partie supérieure. Même si certains spécialistes de la technologie pop-pop dénigrent cet artifice qui diminuerait d'après eux le rendement de la machine, il est important de noter que le bruit généré par cette capsule flexible est à l'origine du nom de pop-pop, le moteur Piot étant quasiment silencieux.
Nous pouvons donc considérer que le nom scientifique du moteur pop-pop est le moteur Piot-Hugh. Mais cette appellation a eu peu d'écho dans la presse scientifique.
Le schéma 1 représente un moteur pop-pop classique. On peut le réaliser avec une seule tuyère, le résultat est similaire mais le remplissage de l'évaporateur avec de l'eau est plus complexe. Il faut disposer d'une seringue pour bien vider l'air. Esthétiquement parlant, les modèles à deux tuyères sont parfaits, le bruit est identique au même moteur équipé d'une seule tuyère.
Comme nous l'avons vu plus haut, il s'agit d'une chaudière, constituée par l'espace entre deux lamelles de métal, sur laquelle sont racordés deux tubes de faible diamètre. L'extrémité des deux tubes est immergée dans l'eau à l'arrière du bateau. Une source de chaleur (bougie, alcool) chauffe régulièrement la chaudière.
Sur les bases d'une observation attentive des utilisateurs, puis après avoir essayé soi-même, on peut en déduire trop rapidement qu'il suffit d'amorcer le processus en introduisant de l'eau dans l'un des tubes, de poser le bateau sur l'eau et de placer la source de chaleur sous la chaudière. Au démarrage, l'air chauffé s'échappe par le tube libre qui offre une moindre résistance, entraînant par aspiration de l'eau dans la chaudière. Cette dernière, portée à ébullition s'échappe à son tour par le même chemin (voir le schéma 2), créant une force de réaction qui fait avancer le bateau. Ce circuit se perpétue tant que la source de chaleur est en œuvre.
C'est presque vrai. Cette description du fonctionnement figurait dans l'article " Moteur à chaudière ouverte ", par analogie avec les chaudières ou les moteurs fonctionnant en milieu ouvert. Cependant le moteur fonctionne aussi s'il n'est muni que d'une seule tuyère. Ce n'est donc pas une circulation d'eau dans un sens unique qui provoque la réaction propulsive.
Le schéma 3 représente une coupe d'un ensemble bateau-chaudière-tubulure(s).
Quelques experts en thermodynamique, mécanique des fluides, et moteurs à réaction se sont penchés sur la technologie pop-pop. Parmi ceux-çi nous pouvons nous référer sérieusement aux travaux scientifiques, essais, mesures et calculs théoriques effectués par un professionnel de la construction navale et de la propulsion maritime. [2]
Il en ressort, après étude appronfondie, qu'il est plus facile de définir comment ne marche pas un moteur pop-pop, que de préciser son véritable fonctionnement. Cependant un consensus semble se dégager parmi les très respectables ingénieurs qui, sans aide ni subvention, ont réalisé des essais longs et coûteux, au péril de leur vie (brûlures, explosions) mais dans le louable esprit de faire avancer la science. Donc, partant d'un certain nombre de constatations qui peuvent être reproduites par toute personne équipée d'un banc d'essai (un réservoir, une cuve, une baignoire etc.), on peut vérifier que :
Toutes ces constatations, et encore bien d'autres qu'il serait fastidieux d'énumérer ici, associées aux résultats de calculs de thermodynamique ne pouvant être contestés, permettent d'envisager, avec toutes les précautions qui s'imposent, que le fonctionnement typique du moteur pop-pop peut être défini comme suit :
Le moteur pop-pop est de ce fait un moteur alternatif deux temps à combustion externe à vapeur à échange thermique diphasé.
Sachant ce qui fait du bruit, la membrane, sachant qu'un tube d'eau effectue un va-et-vient dans la tuyère, le problème de la propulsion n'en est pas pour autant éclaici. Sur ce point les avis divergent :
Même si l'on peut se procurer assez facilement un bateau pop-pop prêt à l'emploi, il est amusant de le construire soi-même. Quelques passionnés conseillent les constructeurs amateurs, il est utile de s'en inspirer :
Il semble cependant prudent de se souvenir que ces jouets peuvent s'avérer dangereux, parce qu'ils brûlent, et ne doivent pas être laissés entre toutes les mains.
Les principaux chantiers se situent en Inde. La matière première utilisée pour la coque est le fer-blanc, parfois le laiton pour la cuve de la chaudière et la tuyauterie. On peut s'en procurer facilement en ligne, quelques magasins de jouets et certains bureaux de tabac.
La grande compétition de bateaux à moteurs pop-pop, dite Championnat du monde de Loguivy-de-la-Mer de bateaux à moteur pop-pop se déroule chaque année à Loguivy-de-la-Mer. [5]