construction d'un ballon de 4.5 mètres

sommaire

BALLON de 4,5 mètres

Construction d'un ballon solaire de 4,5 mètres

ballon captif soumis au vent.

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1--- Pourquoi réaliser un ballon solaire de 4,5 mètres :

Le ballon précédent de 4 mètres était un support pour le TIPE avec des élèves de classe préparatoire.

Celui ci sera un support possible pour l'illustration des cours de BIA ( élèves pilotes ) concernant l'aérostation en général. Voir CIRAS.

Nos objectifs en construisant ce nouveau modèle sont :

--- connaître la technique de fabrication par soudage. ( gabarit, découpage, soudage ).

--- trouver la relation entre la température interne et la poussée, connaissant les conditions météorologiques et suivant plusieurs périodes de l'année.

--- trouver la masse optimum de la charge utile constituée d'une nacelle de mesure avec émetteur pour la transmission des données.

Les expérimentations se poursuivront avec la réalisation de ballons de tailles différentes jusque 14 mètres environ, de façon à bien maîtriser les calculs. Les phases de ces projets sont donc dans l'ordre :

conception, calculs, réalisation, tests, mesures, et conclusions.

--- expérimenter la technique des soupapes de type "parachute" sur les petits modèles et sur le grand modèle.

--- expérimenter la technique des soupapes d'un autre type, comme les servo-moteurs.

2--- Volume d'un ballon solaire :

La poussée d' Archimède est fonction du volume d'un ballon. Il faut gonfler un ballon au volume maximum, si on désire une poussée suffisante pour soulever la charge utile au décollage et à coup sur. Un ballon sous gonflé, ne décolle pas ou alors retombe peu après le décollage surtout si le manchon à la base est d'un diamètre insuffisant pour laisser entrer suffisamment d'air.

Un ballon doit être gonflé au maximum possible à l'aide d'une soufflerie de débit suffisant. Un ventilateur de 200 m³/h est une bonne solution.

Exemple : Un ballon de 4,5 mètres de diamètre a un volume de 47,71 m³.

Le temps de gonflage avec le ventilateur de 200 m³/h sera de : 200/60 = 47,71/t

t = ( 47,71 / 200 ) . 60 = 14 minutes ce temps est tout à fait correct.

Il n'est pas nécessaire de chauffer l'air introduit dans le ballon, la température de l'air interne va augmenter naturellement si le soleil est présent. La poussée augmente ou force ascensionnelle. Il est possible de mesurer celle ci et de lâcher le ballon quand la valeur optimum est atteinte. La poussée se mesure avec une tare, ou un ressort étalonné, mieux un dynamomètre.

En résumé, un ballon sera gonflé à son volume normal et porté à la température interne la plus forte possible. Le vent va contrarier le gonflage en écrasant le ballon et en refroidissant celui ci par convection. Il sera plus difficile de lâcher un ballon sous un vent trop important. Et même IMPOSSIBLE : il faut se rendre à l'évidence et ne pas persister quand le vent est trop fort. L'idéal étant bien sur, de gonfler un ballon par vent nul et un temps ensoleillé à 100% déjà haut le matin.

Il est impossible de lancer un ballon solaire par grand vent sauf en utilisant un abri. Mais dans ce cas, le ballon décolle et ensuite il chute pour remonter ensuite. Il faut faire attention de ne pas lâcher un ballon dans la direction d'un obstacle ( arbres, bâtiments, pylône électrique haute tension ... ).

gonflage d'un ballon de 6 mètres sous aucun vent ( St-Aignan ).

Le volume Vb est fonction du rayon R suivant la relation bien connue :

Vb = 4/3. Pi . R³ ou 4,1888 ( D³ . 8 ) = 0,5236 . D³

Par exemple : D= 4,5 mètres d'où Vb = 0,5236 . ( 4,5 ) ³ = 47,71 m³

Le volume Vb d'un ballon augmente très rapidement en fonction du diamètre car celui ci est élevé au cube !