Aéronautique: ballon dirigeable à vide?

[Moinsdewatt]

http://forums.futura-sciences.com/as...pheriques.html
.

ce fil est un tissus d' absurdité dont j' approuve la fermeture par la modération. (JPL)
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[invite23876543123]

et bien grossisons le probléme .

1m2 : la pression atmosphérique applique 10 tonnes. (1kg/cm2)

du gigantisme?

100 m2 --> 1000 tonnes de pression.

alors vos bouts de carbone .......

Tout dépend de la différence de pression, on est pas obligé de faire un ultravide !

Un vide poussé pourrait suffire !

[Mr_Moutmout]

Une fois vérifié que l'ordre de grandeur des calculs de cette structure sur la résistance en flambage des poutres creuses de carbone de 8mm de diamètre d'épaisseur 1mm est tenu...on en reparle ensemble.

J'ai bien compris l'idée de l'intérêt de l'augmentation de l'échelle.
Mais je soulignai la difficulté de la chambre à vide vs hélium.

Prenons un exemple en chiffres.
Pour un ballon de rayon R exprimé en mètres, on a:
V = R/3 ou V est le volume en mètres cubes pour un mètre carré de surface d'enveloppe
Pour un ballon de 30 mètres de rayon, on a V = 30/3 soit 10 m3 de volume par m2
Si je prends une masse d'air de 1,190 kg/m3, la masse maxi de l'enveloppe sera de 11,9 Kg/m2 pour une chambre à vide.
SI je remplis le ballon avec de l'hélium, la masse maxi sera de 10 * (1,190 - 0,190) = 10 Kg.
L'option chambre à vide ne sera rentable en charge utile que si le surpoids n'exede pas 1,9 Kg, sans parler du surcoût.
On comprend mieux le problème vu comme ça.
La pression à supporter par la chambre à vide avoisine les 30000 tonnes.
Tu peux essayer une simulation si tu n'est pas convaincu.

[invite23876543123]

C'est pas aussi simple :

Si tu veux des calculs il faut = masse a trimballer ! voilà !

Sinon tout dépend de la RdM : et je ne comprend toujours pas, le vide n'est pas un absolu !

[deadcorpse33]

Moutmout, je comprends ton impression mais le but d'un tel ballon n'est pas de résister à la pression atmosphèrique mais plutôt stratosphérique, voire mesosphérique.

Cela fait une immense différence de pression.
La plus grosse erreur serait en effet de vouloir faire s'envoller un tel ballon depuis l'altitude 0.

Je penserai même à une complémentarité ballon hydrogène/vide.

J'explique, la structure serait portée dans la haute atmosphère par un ballon à hydrogène.
Le ballon tiendrait assez longtemps pour que la structure fasse assez de vide pour assurer sa stabilité.
On coupe alors le lien et hop, notre sonde est indépendante du reste.

[Mct92mct]

J'ai bien compris l'idée de l'intérêt de l'augmentation de l'échelle.
Mais je soulignai la difficulté de la chambre à vide vs hélium.

Prenons un exemple en chiffres.
Pour un ballon de rayon R exprimé en mètres, on a:
V = R/3 ou V est le volume en mètres cubes pour un mètre carré de surface d'enveloppe
Pour un ballon de 30 mètres de rayon, on a V = 30/3 soit 10 m3 de volume par m2
Si je prends une masse d'air de 1,190 kg/m3, la masse maxi de l'enveloppe sera de 11,9 Kg/m2 pour une chambre à vide.
SI je remplis le ballon avec de l'hélium, la masse maxi sera de 10 * (1,190 - 0,190) = 10 Kg.
L'option chambre à vide ne sera rentable en charge utile que si le surpoids n'exede pas 1,9 Kg, sans parler du surcoût.
On comprend mieux le problème vu comme ça.

Bonjour, là ,vous ne regardez que le problème de la charge instantanée mais le point de vue est tout à fait différent si vous souhaitez maintenir votre engin stratosphérique pendant plusieurs années à 20 km d'altitude par exemple... les problèmes de fuites d'hélium ne sont plus du tout négligeable et c'est justement à cela que sert la rigidité de la structure... cela sert à économiser de l'hélium.

La pression à supporter par la chambre à vide avoisine les 30000 tonnes.
Tu peux essayer une simulation si tu n'est pas convaincu.

Oui une pression de 30 000 tonnes répartie sur une surface de 8mm de largeur environ la largeur des poutrelles et sur une longueur de 2 PI X30M soit une pression relativement faible quand même compatible avec le module du carbone...

[Mct92mct]

ce fil est un tissus d' absurdité dont j' approuve la fermeture par la modération. (JPL)

si tu appliques le calcul de RDM suivant à une géométrie de géode de type V 38 0 de 28 m de diamètre
A l'arrache...(d'aprés Gillesgamesh )

Avec une pression à 20 km de 55 hPa, la sphère supporte une force totale F=13,5 MN (1380 tonnes). Supporté par une structure de 384 kg formé de 43320 tiges de longueur l=0,44 cm, rotulées au deux bout, de masse linéaire 20g/m (je reprend juste tes données). Soit une longueur totale de L=19 km de tiges, soit une charge C = F/L = 710 N/m.

La force limite de flambage des tiges est :



E module d'Young du matériau
I moment quadratique de la tige

E = 640 000 MPa (Fibre de carbone haut module)
sauf qu'au lieu de tige pleine il faut utiliser des tiges creuse de 8mm et d'une épaisseur de 1mm

[deadcorpse33]

Salut à tous et en particulier à Mct et Deadcorpse !

Jadis il fut un temps où je pensais pouvoir construire un cube d'aérogel sous vide, et donc flottant : http://forums.futura-sciences.com/as...ogel-cube.html !

Malheureusement j'ai fait les calculs mais pour un truc qui maintient 2000 fois son poids (eh oui je me suis leurré vous comprendrez) ça fait pas bézef et j'ai fait les calculs et évidemment ça craque !

Néanmoins je suis toujours dispo pour construire un ballon à vide car je pense que c'est l'avenir !

Alors si je pouvais m'inclure dans votre projet ... ?

Bon c'est juste que plus on est nombreux à y croire (et ça serait le premier programme collectif scientifique de l'histoire !) et plus il y a de chance de concrétiser ... vous avez tablez sur 10 000 € mais même pour un particulier c'est pas donné quand on est seul ... évidemment si le projet est calculé et tout et tout je serai bien enclin à délivrer quelques € !

Bon allez au boulot !

@ +

As-tu calculé avec la pression atmosphérique ou la stratosphérique?

[deadcorpse33]

Aussi une autre question: Un cube d'aérogel vide recouvert d'un matériau anti-infiltration lancé depuis l'espace
va-t-il descendre et se briser ou flotter dans la haute atmosphère?

[Mr_Moutmout]

Moutmout, je comprends ton impression mais le but d'un tel ballon n'est pas de résister à la pression atmosphèrique mais plutôt stratosphérique, voire mesosphérique.

Si le ballon est conçu pour se maintenir à une pression de 55hPa,il suffit d'appliquer une dépression de 55 hPa pour le faire décoller et de vider l'air progressivement jusqu'à ce qu'il atteigne son altitude de croisière (la différence de pression se maintiendra à 55 hPa si la structure est rigide).

Mais tu ne fais que déplacer le problème.
Si je reprends les données de Mct92mct, un diamètre de 28m, tu obtiens:
V = 28/6 soit 4,6m3/m2 d'enveloppe.
Avec une masse d'air de 60g/m3 à 55hPa, tu as droit à 276g/m2 d'enveloppe, moins la charge utile.
Et l'enveloppe doit résister à 600Kg de pression au m2.
La structure en géode permet de résister à une surpression, pas à une dépression.
Regardes ce qui ce passe si tu aspires l'air dans une bouteille en plastique, elle s'écrase sur elle-même.

Si j'avais à réaliser un ballon stratosphérique économique à longue durée de vie, j'opterais pour le ballon à air chaud.
Voir "Les ballons infrarouges" sur Wikipédia:
http://fr.wikipedia.org/wiki/Ballon-...ballons-sondes
Il y a des ballons de radioamateurs conçus sur ce principe.

[vanos]

My bad pour les 100 x 1000 mais pour le Hindenburg, le nombre des "ballonnets" était de 16 :

wiki
"La coque, construite en duralumin, était constituée de 15 cadres circulaires séparés de près de 15 m et d'entretoises longitudinales. Entre les cadres et aux extrémités on trouvait les 16 ballons destinés à contenir le gaz de sustentation. "


En tout état de cause, il n'est pas question nécessairement de construire si gros (on parlait dans la discussion d'une enveloppe sphérique de diamètre ~ 25-30 m si je me souviens bien), ni surtout d'embarquer des passagers (vu que l'intérêt serait de laisser l'engin plusieurs années en l'air), ce qui réduit drastiquement les contraintes en terme de sécurité. En n'étant pas trop timoré, on pourrait même embarquer de l'hydrogène en remplissage transitoire, ce qui réduirait sensiblement le coût du lancement.

Oui, il y avait seize ballonnets, mais ces ballonnets contenaient 50.000 baudruches individuelles, voir pour cela en cliquant ici.
Je maintiens mon opinion, si l'affaire est techniquement pensable, pratiquement c'est irréalisable sinon cela aurait déjà été fait, les gaz de remplissages coûtent fort cher (hélium) ou sont fort dangereux (hydrogène).

[Mct92mct]

Si le ballon est conçu pour se maintenir à une pression de 55hPa,il suffit d'appliquer une dépression de 55 hPa pour le faire décoller et de vider l'air progressivement jusqu'à ce qu'il atteigne son altitude de croisière (la différence de pression se maintiendra à 55 hPa si la structure est rigide).

Mais tu ne fais que déplacer le problème.
Si je reprends les données de Mct92mct, un diamètre de 28m, tu obtiens:
V = 28/6 soit 4,6m3/m2 d'enveloppe.
Avec une masse d'air de 60g/m3 à 55hPa, tu as droit à 276g/m2 d'enveloppe, moins la charge utile.
Et l'enveloppe doit résister à 600Kg de pression au m2.
La structure en géode permet de résister à une surpression, pas à une dépression.
Regardes ce qui ce passe si tu aspires l'air dans une bouteille en plastique, elle s'écrase sur elle-même.

Si j'avais à réaliser un ballon stratosphérique économique à longue durée de vie, j'opterais pour le ballon à air chaud.
Voir "Les ballons infrarouges" sur Wikipédia:
http://fr.wikipedia.org/wiki/Ballon-...ballons-sondes
Il y a des ballons de radioamateurs conçus sur ce principe.

Bonjour, pourriez vous justifier un peu la phrase mise en rouge s'il vous plait ?

[Mct92mct]

Pour les intervenants et afin que les choses soient claires
Créaventeur le rédacteur de l'article les nefs cathédrales stratosphérique et MCT92MCT sont le même intervenant...
J'ai simplement perdu le code de Créaventeur qui était stocké dans la mémoire de mon précédent ordinateur. et j'ai donc dû, à regret, me créer une nouvelle identité.

[Mr_Moutmout]

@Mct92mct
J'ai donné l'exemple de la bouteille en plastique, je ne vai pas y passer des plombes.
Fais ton expérience en modélisme, expérimente par toi-même et observe le résultat, c'est la meilleure façon de comprendre.

[Mct92mct]

@Mct92mct
J'ai donné l'exemple de la bouteille en plastique, je ne vai pas y passer des plombes.
Fais ton expérience en modélisme, expérimente par toi-même et observe le résultat, c'est la meilleure façon de comprendre.

Alors, comment expliquez vous que le calcul de la résistance de la Nef stratosphérique aie été établi autour de la contrainte de flambage des tubes de carbone de la structure alors que les contraintes d'élasticités sont des milliers de fois plus grande... Bien entendu que le calcul prend en compte l'expérience de la bouteille en plastique !!!
Il y en a assez de se faire prendre pour un bennet par des imbéciles paresseux. Je suis ingénieur en aéronautique et je me suis tapé le calcul RDM d'une stucture de type géode V 38 0 de 28 m de diamètre... C'est un sacré boulot!!! Et qu'est ce que je vois défiler... une bande de paresseux incapables de se coltiner le calcul qui n'ont de cesse de dire" t'ain à vue de nez, ça doit pas le faire"...
Bein si, ça le fait... comme "Gillesgamesh" faites le calcul et vous verrez que je ne dis pas de conneries.

[Moinsdewatt]

Pour les intervenants et afin que les choses soient claires
Créaventeur le rédacteur de l'article les nefs cathédrales stratosphérique et MCT92MCT sont le même intervenant...
J'ai simplement perdu le code de Créaventeur qui était stocké dans la mémoire de mon précédent ordinateur. et j'ai donc dû, à regret, me créer une nouvelle identité.

et bien j' espére que la modération va bien voir ça.
Parce que creaventeur s' était fait fermer son fil

[Jypou]

Bonjour,
les calculs argumentant en faveur/défaveur d'un ballon/dirigeable à vide sur ce fil, partent d'une hypothèse d'une atmosphère terrestre à 55hPa.
Les arguments contre une structure géode tombent à l'eau: une telle structure est viable techniquement. Mais ce n'est pas la seule solution pour obtenir une poussée Archimède par du vide.

N'y a-t-il pas aussi d'autres applications judicieuses/incontournables ailleurs?

Là ou l’atmosphère est essentiellement composée d’hydrogène, sur les géantes, il ne peut y avoir de poussée d’Archimède qu'avec du vide (au moins partiel). (Les sondes infra-rouges sont inopérantes par manque de rayonnement infra-rouge?)

Sur Titan, on peut recourir à un ballon sous vide (éventuellement rempli de aérogel) pour éviter de transporter du gaz.
Dans la basse atmosphère de Venus une sonde planante ne pourrait-elle pas terminer sa course en flottant dans le CO2 sous 90 bars pour ensuite larguer des ballon-sondes ou des sondes au sol?

[Moinsdewatt]

Bonjour,
les calculs argumentant en faveur/défaveur d'un ballon/dirigeable à vide sur ce fil, partent d'une hypothèse d'une atmosphère terrestre à 55hPa.
....

c' est 1013 hPa sur Terre.

[Jypou]

... partent d'une hypothèse d'une atmosphère terrestre à 55hPa à une altitude de 20km.

[Jypou]

Les dirigeables à vide pourraient être pas forcement de taille gigantesque.
Voici le projet VEP de l'ESA avec de micro-dirigeables largués depuis un ballon à 50km du sol vénusien (à cette altitude 30°C et 0.5bar) destiné à faire une trajectoire verticale vers le bas:

Pièce jointe 223821Pièce jointe 223822

L'image de droite donne l'échelle des 15 micro-sondes. Masse unitaire 0.1kg. A vu de nez, elles font 20cm de long, et un volume 0.6litre.
Au sol la densité de l'air (CO2) avec P=92bars est de 0.184kg/l (attention, calcul mental)
Si la sonde était étanche avec du vide, sa densité serait de 0.1/0.6=0.144kg/l

L'électronique serait assez rapidement grillé avec la température dans la basse atmosphère, mais l'objet pourrait continuer de flotter sans s'écraser au sol et l'observation de sa dérive pourrait donner des informations sur les vents au sol.

Pour l’empêcher d'imploser les moyens sont de la remplir avec:
- de l'aérogel pour rigidifier la structure
- d'hélium sous pression (inférieur à 92 bars) pour limiter la dépression,
... mais je ne suis pas assez bon en rdm pour plus de précision.

[Mct92mct]

Bonjour, on pourrait même imaginer la construction de ce type de structure dans l'espace à l'aide d'un stock de tubes de carbones embarqués et d'une imprimante 3D pour fabriquer les nœuds... resterait ensuite à appliquer la toile contre la structure... par collage. Même pas besoin de créer le vide... Enfin un boulot pour la station spatiale!!!

[Jypou]

Une fois construit en orbite terrestre, il faut lui adjoindre des voiles solaires (le Japon s'est lancé dans la construction de ces voiles) ou un moteur ionique pour rejoindre une planète géante.
Pour Vénus et Titan, c'est moins intéressant car la masse molaire de l’atmosphère est beaucoup plus importante: le ballon peut être gonflé d'azote par exemple, les fuites sont moins importantes qu'avec des molécules plus petites.

Mais comment se passe le voyage entre l'orbite (terrestre par exemple) et l'arrivée au point final dans la stratosphère? La rigidité serait-elle suffisante? ou ne faudrait-il pas gonfler le ballon pour les besoins de la traversée? Si oui, cela ne remettrait pas en cause le projet.

Concernant la conception de la toile et sa fixation sur la structure, il y a la même problématique que pour faire des voiles solaires: résistance, légèreté et (très) grandes surfaces (mise en œuvre et test dans un grand hall avec vide partiel) ... et intégration de cellules photovoltaïque. Les japonais ont certainement une compétence/expérience intéressante...

[deadcorpse33]

Aussi, une autre compétence que l'on pourrait utiliser avec ces ballons à vide serait simplement de flotter sur notre atmosphère pour nous permettre de hisser les premiers étages d'un ascenseur spatial.
Une question, la pesanteur est réduite de combien à la limite de notre atmosphere?
Théoriquement, ce qui pose problème à la construction de cet ascenseur ne rèside pas dans la perte de vitesse du sattelite en orbite dans la force donnée au cable frottant avec l'atmosphère?
Ce problème d'ammarage serait ainsi réglé.

[Moinsdewatt]

Aussi, une autre compétence que l'on pourrait utiliser avec ces ballons à vide serait simplement de flotter sur notre atmosphère pour nous permettre de hisser les premiers étages d'un ascenseur spatial.
Une question, la pesanteur est réduite de combien à la limite de notre atmosphere?
Théoriquement, ce qui pose problème à la construction de cet ascenseur ne rèside pas dans la perte de vitesse du sattelite en orbite dans la force donnée au cable frottant avec l'atmosphère?
Ce problème d'ammarage serait ainsi réglé.

On est dans le n' importe quoi, la.

[Jypou]

flotter sur notre atmosphère pour nous permettre de hisser les premiers étages d'un ascenseur spatial.

Pour hisser les premiers étages, il faut forcement un contrepoids en utilisant la force centripète.
Donc, si on veut hisser quelquechose, ce sera forcement en s'amarant depuis l'orbite géostationnaire.

La faisabilité d'un tel projet est douteuse et seule certitude le ballon à vide n'a pas d’interet évident pour sa réalisation.
Et la construction d'un ascenseur spatial est hors sujet de ce post.

Mais c'était tenté...

[deadcorpse33]

Pour hisser les premiers étages, il faut forcement un contrepoids en utilisant la force centripète.
Donc, si on veut hisser quelquechose, ce sera forcement en s'amarant depuis l'orbite géostationnaire.

La faisabilité d'un tel projet est douteuse et seule certitude le ballon à vide n'a pas d’interet évident pour sa réalisation.
Et la construction d'un ascenseur spatial est hors sujet de ce post.

Mais c'était tenté...

J'ai lancé ce post il y a un an et des poussières sur une idée qui me tenait à coeur.
Alors c'est vrai j'essaie de trouver une utilité au dispositif dans plusieurs innovations.
Mais des fois, c'est vrai que c'est un peu trop fantaisiste.

[JLB29]

"des centaines de milliers de ballonnets" me semblent totalement irréaliste

Je ne suis pas matheux; mais je pose la question à ceux qui le sont.
La paroi externe doit être assez résistante pour ne pas être écrasée par la pression atmosphérique, soit.

Mais des ballonnets contenant d'autres ballonnets, chaque niveau ayant une pression interne plus faible ?
Les membranes nécessiteraient une moindre résistance mécanique.
A quel point d'équilibre peut-on parvenir, entre le poids des membranes et leur efficacité ?

Est-ce déjà concevable avec une sphère de 1m de rayon avec une pression interne de 0,5 atmosphère, contenant 12 ou 13 sphères gonflées à 0,25 atmosphère, contenant chacune 12 ou 13 sphères gonflées à 0,25 ? Ne prenez pas la peine de critiquer les chiffres, juste le principe avec les matériaux existants (carbone ?) ou imaginables (pas le plomb...).

[deadcorpse33]

C'est une bonne idée mais ce procédé est plus dur à mettre en place car il faudra installer au sein même de la structure des tuyaux pompant à des pressions différentes.
Au lieu de faire plusieurs ballonnets au sein d'un grand ballons, on pourrait tout simplement mettre deux grands ballons l'un dans l'autre avec un fuselage en carbone ou en titane entre les deux.
L'avantage de ta méthode seraient que l'on peut répartir la pression sur deux surfaces pour éviter que le ballon se déchire trop lors de changements de pressions.

On peut donc y combiner mon idée d'exosquelette pour laisser de la place au "vide" soulevant le ballon tout en permettant de mieux amortir la pression.

Pour info, à la suite d'un problème de santé mon partenaire que j'avais rencontré sur ce site a arretté notre coopération. Je recherche donc pourquoi pas des personnes interressées avec qui discuter de ce concept et l'améliorer pour permettre une expérimentation d'ici 3-4 ans environ. Mp moi si interressé. Passage par skype obligé

[f6bes]

Je recherche donc pourquoi pas des personnes interressées avec qui discuter de ce concept et l'améliorer pour permettre uneexpérimentation d'ici 3-4 ans environ..

Bonjour à toi,
T'as des fonds pour finançer tout ça ?
Bonne journée

[deadcorpse33]

D'ici quelques années je serai dans un DUT puis une Prépa et enfin une ecole d'ingénieur, où il faut toit les deux s'investir dans un projet personnel ou professionel, présentée devant un jury (un genre de grand TPE). Cela veut dire acces à un labo, à du materiel de soudure, à des matériaux adaptés, et surtout j'aurai de bien meilleure connaissances en physique des matériaux, en mécanique et aéronautique.
J'aimerai beaucoup en profiter pour aller au bout de l'idée de ce ballon à vide en en faisant un prototype.
Ensuite pour des moyens financiers, je préfère en parler en privé.