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Ballon plastique haute altitude...




  1. #1
    SPH

    Arrow Ballon plastique haute altitude...

    Salut,

    Cette été, je pense m'amuser a faire décoller un ballon en plastique (matiere : sac poubelle) rempli d'hydrogene. Il transportera une carte postale ou un truc comme ca. Plus il montera, plus la pression atmospherique diminuera. Aussi, pour ne pas qu'il eclate, il sera muni a sa base d'un petit trou recouvert de mousse (poreuse donc...) qui fera echapper de l'hydrogene.
    Alors mes questions sont les suivantes :

    Quelle altitude maximum pourrait atteindre ce ballon ?
    Quels "pieges" le ferait 'mourir' (orage ? etc ?) ??
    Enfin, comme il pourrait etre assez gros, quel appareil electronique rigolo ou interessant pourrait il embarquer ?

    ps : je pense qu'il depassera les 20km de haut et pourrait tres bien echouer de l'autre coté de la terre. Suis je trop optimiste ?

    -----


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  3. #2
    DonPanic

    Re : Ballon plastique haute altitude...

    Salut
    Du sac poubelle, c'est poreux pour l'hydrogène.
    Je ne pense pas qu'un ballon volumineux soit autorisé à décoller nimporte où, il y a des couloirs aériens à respecter.

  4. #3
    Gilgamesh

    Re : Ballon plastique haute altitude...

    Citation Envoyé par SPH
    Salut,

    Cette été, je pense m'amuser a faire décoller un ballon en plastique (matiere : sac poubelle) rempli d'hydrogene. Il transportera une carte postale ou un truc comme ca. Plus il montera, plus la pression atmospherique diminuera. Aussi, pour ne pas qu'il eclate, il sera muni a sa base d'un petit trou recouvert de mousse (poreuse donc...) qui fera echapper de l'hydrogene.
    Alors mes questions sont les suivantes :

    Quelle altitude maximum pourrait atteindre ce ballon ?
    Quels "pieges" le ferait 'mourir' (orage ? etc ?) ??
    Enfin, comme il pourrait etre assez gros, quel appareil electronique rigolo ou interessant pourrait il embarquer ?

    ps : je pense qu'il depassera les 20km de haut et pourrait tres bien echouer de l'autre coté de la terre. Suis je trop optimiste ?

    -- Là comme ça je sens que tu vas droit dans le tas de graviers .

    Pour dimensionner il te faut :

    - la masse surfacique de ton enveloppe (en kg/m²)
    - sa surface A
    - son volume maxi V

    et déjà tu compares sa masse (A× masse surfacique) et la masse du volume d'air déplacé V max×masse volumique de l'air (20°C, 1 bar). La différence te donne la force ascentionnelle maxi au niveau du sol, à vide.

    Ensuite il faut que tu te procures le profil de densité de l'atmosphère (rho = f(z), rho masse volumique de l'air, z l'altitude).

    Et tu regarde à quelle altitude la force ascentionnelle maxi (avec V = V max) et à vide s'annule.

    En gros pour avoir une idée...

    Ensuite n'imagine même pas réguler la masse d'hydrogène dans l'enveloppe avec un clapet ou autre... Calcule simplement que tu en mets moins au départ => tu ne pars pas avec V max.

    a+


  5. #4
    SPH

    Re : Ballon plastique haute altitude...

    Citation Envoyé par Gilgamesh
    .............................. .........
    En gros pour avoir une idée...

    Ensuite n'imagine même pas réguler la masse d'hydrogène dans l'enveloppe avec un clapet ou autre... Calcule simplement que tu en mets moins au départ => tu ne pars pas avec V max.
    a+
    Oui oui, je comprend...
    Je n'attend pas une altitude precise mais une fourchette approximative d'altitude...
    Bon, prenons le probleme a l'envers. Voici une question : Dans des conditions optimales pour un ballon rond de 1 metre de diametre, quelle altitude pourrait etre atteinte ?

  6. #5
    ventout

    Re : Ballon plastique haute altitude...

    Salut !

    Gilgamesh t'a répondu clairement.
    Un litre d'air non humide à pression atmosphérique au niveau de la mer à 20°c pèse environ 1,3g. A 9000m d'altitude il ne reste 0,45g environ.
    Avec H2 à environ 0,1g le litre tu calcules que la poussée diminue avec l'altitude (1,2g de poussée par litre et 0,35g de poussée pour, respectivement, niveau de la mer et 9000m).
    Ensuite tu pèses ton ballon etc... Mais attention, je pense que ton expérience est interdite si tu habites à seulement quelques dizaines de km d'un aéroport...
    A+
    ventout

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    SPH

    Re : Ballon plastique haute altitude...

    un ballon de 6 grammes et de surface 1.5m² rempli d'H, ca donnerait quelle altitude ? (sorry, je n'arrive pas a calculer)
    Sinon, deux autres questions :

    Un ballon décollant de france et pris dans le jet stream peut il echouer en australie ?
    L'H etant de fines molecules, il s"echapperait d'un sac plastique style poubelle a quel volume /H ?

  9. #7
    Opale68

    Re : Ballon plastique haute altitude...

    Hello,
    L'expérience semble très intéressante, mais il y a de fortes chances que le ballon se perde en mer ou en pleine cambrousse, alors bon ...
    La pollution volontaire c'est pas beau ...
    Que ce qui vient du coeur aille au coeur (L. van Beethoven)

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  11. #8
    Gilgamesh

    Re : Ballon plastique haute altitude...

    [QUOTE=SPH]un ballon de 6 grammes et de surface 1.5m² rempli d'H, ca donnerait quelle altitude ? (sorry, je n'arrive pas a calculer)


    A = 1,5 = 4.pi.r²
    rayon = 0,35 m
    soit un volume V = 4/3.pi.r^3 = 0,17 m3

    L'H2 fait 0,1 kg /m3
    note pour l'He (plus réaliste) c'est 0,176

    Ton dispositif pèse :
    P = poids enveloppe + poids du gaz
    P = 0,006 + 0,1 0,17 = 0,023 kg

    Il déplace un poids d'air Pa de
    Pa = 0,17*1,3 = 0,22 kg

    La différence te donne la force ascentionnelle à vide.
    Pa - P ~ 200g de poussée

    Ton ballon arrête de gagner de l'altitude quand 0,17 m3 d'air pèsent 23g, soit 2% de la densité au sol.


    La densité de l'air est donnée par :

    rho = 0,349 P/T

    P en hectoPa
    T en Kelvin

    Un profil là :
    http://minilien.com/?heuMVSN3ic

    En extrapolant, les 2% sont atteint vers 30 km

    Maintenant, faut imaginer que pour cela, l'enveloppe doit encaisser à 1 bar de pression. Ca m'étonnerais un peu (ça doit être du 40 micron). Tu peux essayer peut être dans une station service a quelle moment le sac se déchire . La proportion P_limite/P0 te donne un indice grossier de la proportion des 30 km que tu peux atteindre.

    Et tout cela à vide, bien sûr.



    Un ballon décollant de france et pris dans le jet stream peut il echouer en australie ?
    -- Les jetstream, c'est Ouest en Est, pas Nord Sud.

    L'H etant de fines molecules, il s"echapperait d'un sac plastique style poubelle a quel volume /H ?

    - C'est une bonne question.

    si, si



    C'est une bonne quetsion.

    voila

    Et je te remercie de l'avoir posé.

    Juste ce que je peux te dire c'est que c'est proportionnel à la 1/racine(Masse moleculaire) donc max pour l'hydrogène. Et proportionnel à la pression. Donc essaye avec de l'air au max de pression suportable : tu vois en combien de temps ça se dégonfle. En comptant une masse moleculaire de 29g/mole pour l'air, tu as ton coef de proportionnalité que tu peux extrapoler à l'H2

    Bonne bidouille

    a+


    a+

  12. #9
    AlexisT

    Re : Ballon plastique haute altitude...

    Pourquoi ne pas utiliser une mongolfière solaire ?. Cela évite d'utiliser de l'hydrogène qui peut être dangereux.
    Le principe est d'utiliser un sac plastique noir, très léger, et la chaleur du soleil le fera voler. Quand il est de bonne taille, il peut aller très loin !!
    Voila un lien : http://perso.wanadoo.fr/ballonsolaire/

    Une réglementation existe, elle est également disponible sur ce site, à cette adresse :
    http://perso.wanadoo.fr/ballonsolair...entation4m.htm

  13. #10
    meteor31

    Re : Ballon plastique haute altitude...

    Citation Envoyé par Gilgamesh
    Maintenant, faut imaginer que pour cela, l'enveloppe doit encaisser à 1 bar de pression. Ca m'étonnerais un peu (ça doit être du 40 micron). Tu peux essayer peut être dans une station service a quelle moment le sac se déchire . La proportion P_limite/P0 te donne un indice grossier de la proportion des 30 km que tu peux atteindre.
    Et c'est d'ailleurs pour cela qu'on utilise des ballons sous-gonflés au départ ,qui gonflent progressivement avec l'altitude.
    Le delta P entre int et ext reste ainsi quasi-constant.
    Le nombre de ballons sondes qu'on envoie dans le monde quotidiennement doit être assez important.
    Ils ont de l'électronique embarquée et je me demande bien si on en récupère une partie.(par parachute?)
    Je ne connais pas bien le devenir de ces milliers de ballons envoyés ils arrivent pour la plupart dans la stratosphère et un moyen de les faire tomber peut être justement de calculer le rapport volume H2 final /volume maxi enveloppe pour que cette dernière claque au bon endroit.

    à plus

  14. #11
    DonPanic

    Re : Ballon plastique haute altitude...

    Citation Envoyé par SPH
    Cette été, je pense m'amuser a faire décoller un ballon en plastique (matiere : sac poubelle) rempli d'hydrogene.
    Salut
    Si j'avais à réaliser un ballon, j'utiliserais volontiers du film couverture de survie, ça coûte 7.50 €, pèse 60g pour une dimension de 220 X 140 cm, soit 60€ pour faire un garnd ballon à 8 facettes, approximativement une sphère de 2m de diamètre
    Le patron ayant ses formes dessinées en ligne brisée pour faciliter un assemblage au ruban adhésif d'emballage.

    Citation Envoyé par SPH
    Aussi, pour ne pas qu'il eclate, il sera muni a sa base d'un petit trou recouvert de mousse (poreuse donc...) qui fera echapper de l'hydrogene.
    Un trou en bas suffit, l'hydrogène n'ayant tendance à s'évacuer vers le bas qu'en cas de surpression, et bien évidemment tu ne mets pas d'hydrogène sous pression...ça ne servirait qu'à alourdir le ballon bêtement
    Citation Envoyé par SPH
    Alors mes questions sont les suivantes :
    Enfin, comme il pourrait etre assez gros, quel appareil electronique rigolo ou interessant pourrait il embarquer
    Faut d'abord calculer sa capacité d'emport pour environ 4 m cube d'hydrogène et une masse d'enveloppe de ~330 g, j'ai la flemme de faire le calcul.
    Dernière modification par DonPanic ; 04/03/2005 à 13h03.

  15. #12
    DonPanic

    Re : Ballon plastique haute altitude...

    Salut
    Je me demande aussi s'il ne serait pas intéressant que la bouteille d'hydrogène soit exposée au soleil avant de gonfler le ballon pour que le gaz ne sorte de la bouteille un peu moins froid...

  16. #13
    SPH

    Re : Ballon plastique haute altitude...

    Tout cela est interessant mais un probleme majeur se pose. C'est la fuite de l'hyfrogene a travers le plastique sans meme qu'il n'y ait le moindre trou. Les molecules d'hyfrogenes sont si petites que j'imagine bien les voir passer a travers le sac. Mais dites moi, y a t'il une reaction chimique qui sache produire de l'helium ?

  17. #14
    DonPanic

    Re : Ballon plastique haute altitude...

    Salut
    Je ne pense pas que la fuite d'hydorgène soit rapide, il y a une pression égale du ballon et de l'atmosphère ambiant. Ce n'est pas comme un ballon en caoutchouc où éxiste une pression due à la tension de la membrane.
    L'Hélium ne se fabrique pas, ça s'achète en bouteilles consignées, et peut-être l'ensemble manomètre-détendeur se loue.

  18. #15
    zapman

    Re : Ballon plastique haute altitude...

    Citation Envoyé par meteor31
    Je ne connais pas bien le devenir de ces milliers de ballons envoyés ils arrivent pour la plupart dans la stratosphère et un moyen de les faire tomber peut être justement de calculer le rapport volume H2 final /volume maxi enveloppe pour que cette dernière claque au bon endroit.

    à plus

    Je m'incruste!


    Je crois (je n'en suis pas sur à 100%) en avoir vu un ou deux tomber dans l'eau (océan) près de chez moi, sa ressemblait à un gros sac plastique pris par le vent. C'était au couché du soleil donc tout le monde la vu car il etait rouge...
    Zäp

  19. #16
    Quisit

    Re : Ballon plastique haute altitude...

    salut, si ça peut aider, tu peux louer de l'hélium facilement dans les boutiques spécialisées pour les fêtes et mariages. ils en louent pour gonfler les ballons.
    c'est assez cher, compte peut etre 30 à 40 euros.

  20. #17
    plasci 2

    Re : Ballon plastique haute altitude...

    Citation Envoyé par DonPanic
    Salut
    Je ne pense pas que la fuite d'hydorgène soit rapide, il y a une pression égale du ballon et de l'atmosphère ambiant. Ce n'est pas comme un ballon en caoutchouc où éxiste une pression due à la tension de la membrane.
    L'Hélium ne se fabrique pas, ça s'achète en bouteilles consignées, et peut-être l'ensemble manomètre-détendeur se loue.

    Et bien si, l'hydrogène étant la plus petite des molécules, donc la plus légère, elle va se barrer en moins de 2 de ton sac poubelle. Celui-ci étant poreux aux ordures mais pas bien à l'hydrogène.
    De plus, l'hydrogène est considéré comme extrêmement explosif. Zepplin en a fait les frais.

    Si tu lâches un tel ballon dans le ciel tu rentres dans la catégorie des ballons libres (cad non maintenu au sol). Donc tu dois respecter la législation en vigueur. Il faut savoir que l'espace aérien (a partir de 150 m sol) appartient à la Direction Générale de l'aviation Civile (DGAC). Pour tout lâché d'un ballon, tu dois leur demander leur accord. Si tu sais lire une carte aérienne tu verras vite que le ciel est saturé de couloir aérien civile ou militaire. En fait il n'y a pas vraiment de place libre. Ce qui n'est pas civile est militaire. En ile de France, c'est même complètement interdit (sauf chez Météo France à Trappe.

    Ton ballon (après autorisation de la DAC) vas stagner dans les couloirs aériens. Pourquoi ?
    En montant, la différence de pression va accélérer le processus d'échange de gaz en l'intérieur du ballon et l'extérieur. Ta perte de gaz va diminuer la performance de levé de masse. Le ballon va flotter entre deux "eaux", la où passe les avions. Du coup j'émets un scepticisme quant à l'autorisation de lâché. Peut même que l'hydrogène y est interdit.

    Planète Sciences propose aux clubs amateurs de les accompagner dans la réalisation de projet similaire avec des ballon expérimentaux à l'hélium.
    Pour plus de renseignements : www.planete-sciences.org/espace

    Bonne continuation

  21. #18
    Space cowboy

    Re : Ballon plastique haute altitude...

    en tout ça a rien a voir mais je met mon petit grain de sel :
    record pour un ballon habité : 34 km (113 000 ft!!) en 1961
    record pour un ballon inhabité: 51 km (177 000 ft) en 1972...
    j 'aurais jamais cru que ça montait aussi haut : c'est un ballon qui a le record d'altitude EN VOL STABILISE / en prenant appui sur l'atmosphere (mieux que les SR-71, Mig-25 etc...)
    Pas mal pour une baudruche quand meme!!!

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