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Nefs cathedrales stratospheriques:



  1. #1
    créaventeur

    Nefs cathedrales stratospheriques:


    ------

    Bonjour,

    Je vais vous décrire le projet d’un nouveau concept de ballon qui me semble t’il est original et dont je n’ai encore jamais entendu parler… ! il est le fruit d'une discussion que j'ai eu ici même il y a quelques semaines...et je pense que celui-ci devrait révolutionner les concepts de l’aéronautique en créant de nouveaux objets volants proche du concept des navires avec une nouvelle propriété tout à fait intéressante … celle de la permanence (relative) de la force de sustentation. En effet, nous connaissons tous les ballons à gaz plus léger que l’air ou encore les Montgolfières… certains de ces ballons ont établi des records d’altitude tout à fait intéressant, mais ces derniers ont un défaut majeur, la porosité de leur enveloppe ou encore leur permanent besoin en énergie (pour les Montgolfières) ne leurs laissent que quelques jours, au mieux quelques semaines pour se sustenter avant de retomber définitivement sur la planète.
    Le nouveau concept que je vous propose d’étudier ici est radicalement différent.
    En effet tout repose sur une structure de géode de type V 38 0 (voir wikipédia géode) de 28 m de diamètre en tube de carbone de type corps de flèche en carbone ces corps de flèches sont assemblés sur des nœuds incompressibles de deux types :
    Les nœuds à 6 branches (au nombre de 14430) et les nœuds à 5 branches (au nombre de 12)… les tubes carbone sont considérés faire 20g au mètre linéaire. La masse des nœuds est pour simplifier les calculs considérés comme 3 fois la masse linéaire sur 2 cm soit 1 ,2g
    Le nombre de face est de 28880 d’une surface totale de 2463 m2
    Le nombre d’arrête et de 43320 d’une longueur moyenne de 44 cm environ
    La toile du ballon est de 50 g/m2 de type couverture de survie
    La totalité de la masse du ballon est représentée par
    350 kg de Charge utile
    17,3 kg de nœuds
    150kg de toile
    Et 384 kg de structure rigide en carbone
    Soit 900 kg au total
    La hauteur de résidence privilégiée de ce type ballon sera de 20 000 m à une température de -56°C et à une pression standard de 543kg/m2 et une masse volumique de l’air à ses conditions de température et de pression de l’ordre de 80 g/m3
    Ainsi le volume total de ce ballon de 11 500 m3 et d’une surface de2463 m2 s’il contient les efforts de pression dû aux écarts de pression entre la pression interne nulle et la pression externe appliquera sur la structure tubulaire un effort de flambage de seulement 15kg sur un tube de 44 cm de long ce qui est tolérable pour ce type de matériaux (condition extrême qui supposerait le vide à l’intérieur de la structure au bout d’un temps de diffusion du gaz interne très long)
    Au départ, le gonflage du ballon se fera à l’hélium ou à l’hydrogène avec une quantité suffisante de l’ordre de 6% du volume pour pouvoir emmener le ballon à l’altitude voulue… tout au long de la montée l’air contenu à l’intérieur du ballon s’échappera par une valve au fur et à mesure de sa montée à volume constant et la pression locale. L’hélium ou l’hydrogène prenant petit à petit la majeure partie du volume du ballon…
    Enfin petit à petit, l’hydrogène ou l’hélium diffusé au travers des parois du ballon entraine une baisse de pression que va compenser une mise sous tension mécanique de la structure…

    Image supprimée

    -----
    Dernière modification par JPL ; 21/06/2010 à 12h28.

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  3. #2
    JPL
    Responsable des forums

    Re : Nefs cathedrales stratospheriques:

    Les images doivent être postées au format gif, png ou jpg.
    Merci.
    Rien ne sert de penser, il faut réfléchir avant - Pierre Dac

  4. #3
    créaventeur

    Re : Nefs cathedrales stratospheriques:

    ce n'était pas une image... c'était un dessin...

  5. #4
    créaventeur

    Re : Nefs cathedrales stratospheriques:

    voici l'adresse chez mon hebergeur pour ceux qui veulent visualiser le projet:
    http://sd-1.archive-host.com/membres...80_Model_1.pdf

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    créaventeur

    Re : Nefs cathedrales stratospheriques:

    une adresse ci dessous pour une éventuelle application
    http://www.techno-science.net/?onglet=news&news=817

  8. #6
    JPL
    Responsable des forums

    Re : Nefs cathedrales stratospheriques:

    Un dessin est une image. Donc la règle s'y applique de la même manière.
    Rien ne sert de penser, il faut réfléchir avant - Pierre Dac

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  10. #7
    créaventeur

    Re : Nefs cathedrales stratospheriques:

    Citation Envoyé par JPL Voir le message
    Un dessin est une image. Donc la règle s'y applique de la même manière.
    la règle est donc débile ,car dans mon cas... si je transforme le fichier en image jpg... à la définition accepté...Hé bien, on ne voit plus rien...

  11. #8
    SK69202

    Re : Nefs cathedrales stratospheriques:

    Bonjour.

    Comment la nef est assemblée au sol, avec le vent, la pluie et autres délicatesses de la mise en oeuvre de la fibre de carbone, si on veut sa résistance théorique ?


    @+
    Dans les villages gaulois, ils ne sont jamais tous d'accord. Jules César

  12. #9
    créaventeur

    Re : Nefs cathedrales stratospheriques:

    Citation Envoyé par SK69202 Voir le message
    Bonjour.

    Comment la nef est assemblée au sol, avec le vent, la pluie et autres délicatesses de la mise en oeuvre de la fibre de carbone, si on veut sa résistance théorique ?


    @+
    Bonjour, vous soulevez là effectivement un point trés important... Surtout que la structure est elle même incapable de supporter son propre poids sur le sol... aussi paradoxal que celà puisse paraitre cette géode monumentale doit être construite sur un support anneau adapté à une certaine hauteur de la sphére et protégée par un immense hangard une sorte de hall spatial pouvant contenir une sphére de 28 m de diamètre et s'ouvrant le jour du lancement.

  13. #10
    Gilgamesh
    Modérateur

    Re : Nefs cathedrales stratospheriques:

    Citation Envoyé par créaventeur Voir le message
    Bonjour,

    Je vais vous décrire le projet d’un nouveau concept de ballon
    A l'arrache...

    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)
    (tige pleine)

    La masse volumique de la fibre de C étant de l'ordre de 1800 kg/m3, on a un diamètre de 3,8 mm.

    I = 9,8.10-12 m4

    Soit :

    FL = 312 N < 710 N

    Donc pour l'instant ça fait scrountch (la sphère est écrasée par la pression) mais on n'est pas si loin, donc à voir, en faisant des tiges creuses pour augmenter I.


    Autre problème à mon sens plus difficile à résoudre : la porosité de l'enveloppe.

    a+
    Parcours Etranges

  14. #11
    Gilgamesh
    Modérateur

    Re : Nefs cathedrales stratospheriques:

    A vérifier également : à la pression atmosphérique de 55 hPa, la masse volumique de l'air est de 55/1013 * 1,29 kg/m3 = 0,07 kg/m3. Une sphère de 28 m de diamètre ne déplace que 805 kg d'air à cette altitude ou pression. Pas assez pour porter une sphère de 900 kg.

    a+
    Parcours Etranges

  15. #12
    créaventeur

    Re : Nefs cathedrales stratospheriques:

    Citation Envoyé par Gilgamesh Voir le message
    A l'arrache...

    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)
    (tige pleine)

    La masse volumique de la fibre de C étant de l'ordre de 1800 kg/m3, on a un diamètre de 3,8 mm.

    I = 9,8.10-12 m4

    Soit :

    FL = 312 N < 710 N

    Donc pour l'instant ça fait scrountch (la sphère est écrasée par la pression) mais on n'est pas si loin, donc à voir, en faisant des tiges creuses pour augmenter I.


    Autre problème à mon sens plus difficile à résoudre : la porosité de l'enveloppe.

    a+
    Bonjour...merci pour vos remarques interessantes...
    Les corps de fleche en carbonne sont effectivement creux... et supportent les efforts de 70kg force de la tention de l'arc au départ...je n'ai jamais vu une flèche faire "scrunch" quand l'archer lâche sa corde.(on suppose la masse de la corde négligeable par rapport à celle de la flèche)
    De plus, le cas du vide à l'intérieur du ballon est un cas limite pour la structure car il va falloir un moment avant que la totalité du gaz (hydrogène ou hélium)ne s'échappe par porosité... c'est facile au début mais c'est de plus en plus dur au fur et à mesure que la pression diminue...
    Pour les problèmes de porosité de la parois on peut imaginer (quand les problèmes de RDM seront totalement résolus ce qui ne saurait tarder!!! )une pompe de caleà air dans la nef pour palier à ce défaut...

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  17. #13
    créaventeur

    Re : Nefs cathedrales stratospheriques:

    Citation Envoyé par Gilgamesh Voir le message
    A vérifier également : à la pression atmosphérique de 55 hPa, la masse volumique de l'air est de 55/1013 * 1,29 kg/m3 = 0,07 kg/m3. Une sphère de 28 m de diamètre ne déplace que 805 kg d'air à cette altitude ou pression. Pas assez pour porter une sphère de 900 kg.

    a+
    je ne vais pas me battre pour 100kg...pour défendre mon nouveau concept... aller... mettons que la charge utile n'est plus que de 250 kg...

  18. #14
    Gilgamesh
    Modérateur

    Re : Nefs cathedrales stratospheriques:

    Citation Envoyé par créaventeur Voir le message
    Bonjour...merci pour vos remarques interessantes...
    Les corps de fleche en carbonne sont effectivement creux... et supportent les efforts de 70kg force de la tention de l'arc au départ...je n'ai jamais vu une flèche faire "scrunch" quand l'archer lâche sa corde.(on suppose la masse de la corde négligeable par rapport à celle de la flèche)
    Si elle est libre de se mouvoir, ce n'est pas du tout la même affaire Imagine la flèche la pointe appuyée contre un mur sur un arc bandé, et dont tu lâches la corde : ce n'est qu'à ce moment là que la fleche supporte la compression. Elle va probablement flamber et peut être casser, comme un spaghetti cru que tu comprimes.

    a+
    Parcours Etranges

  19. #15
    créaventeur

    Re : Nefs cathedrales stratospheriques:

    Citation Envoyé par Gilgamesh Voir le message
    Si elle est libre de se mouvoir, ce n'est pas du tout la même affaire Imagine la flèche la pointe appuyée contre un mur sur un arc bandé, et dont tu lâches la corde : ce n'est qu'à ce moment là que la fleche supporte la compression. Elle va probablement flamber et peut être casser, comme un spaghetti cru que tu comprimes.

    a+
    au fait,... avez vous réfléchi sur les différences de températures entre 20 000 m et au sol pour justifier votre soit disant delta de 100 kg... sur votre précédente réflexion...?

  20. #16
    créaventeur

    Re : Nefs cathedrales stratospheriques:

    Pour le reste... l'ordre de grandeur y est de toutes les façons... le reste n'est que billevesée...
    Dernière modification par créaventeur ; 22/06/2010 à 14h15.

  21. #17
    créaventeur

    Re : Nefs cathedrales stratospheriques:

    Justificatif de mon dernier commentaire...
    les corps de flèche font 8mm exterieur et 7mm interieur ont donc un module d'inertie environ 6 fois plus important que dans votre calcul... de plus les liaisons ne sont pas des rotules mais des encastrements enfin le tissus collé sur l'extérieur des tiges rajoute encore à la rigidité du système...
    Pour les conditions de température et de pression à 19 999 m voir ici:
    http://pagesperso-orange.fr/ballonso....htm#archimede

  22. #18
    Gilgamesh
    Modérateur

    Re : Nefs cathedrales stratospheriques:

    Citation Envoyé par créaventeur Voir le message
    Justificatif de mon dernier commentaire...
    les corps de flèche font 8mm exterieur et 7mm interieur ont donc un module d'inertie environ 6 fois plus important que dans votre calcul... de plus les liaisons ne sont pas des rotules mais des encastrements enfin le tissus collé sur l'extérieur des tiges rajoute encore à la rigidité du système...
    Pour les conditions de température et de pression à 19 999 m voir ici:
    http://pagesperso-orange.fr/ballonso....htm#archimede
    Tu as un calculateur ici.

    http://www.digitaldutch.com/atmoscalc/

    Pour 20 000 m j'ai T=216 K, P=54,7 hPa et rho = 0,088 kg/m3. Donc pour la force d'Archimede ça devrait être bon finalement.

    Faire des tubes creux c'est effectivement ce qu'il faut faire comme signalé.

    Reste la question de la porosité de la membrane.

    a+
    Parcours Etranges

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  24. #19
    jiherve

    Re : Nefs cathedrales stratospheriques:

    Bonsoir,
    il y a un truc qui m'échappe pourquoi seul l'air s'évaderait il lors de la montée?

    Enfin il faudra une membrane perméable H, He, imperméable 0,N assez solide pour tenir la pression, cela existe t il ?
    N'y a t il pas eu un bidule assez astucieux dans ce domaine:
    http://www.voyager3.com/voyager3/rea...s/bulorage.htm.
    JR
    l'électronique c'est pas du vaudou!

  25. #20
    créaventeur

    Re : Nefs cathedrales stratospheriques:

    Citation Envoyé par jiherve Voir le message
    Bonsoir,
    il y a un truc qui m'échappe pourquoi seul l'air s'évaderait il lors de la montée?

    Enfin il faudra une membrane perméable H, He, imperméable 0,N assez solide pour tenir la pression, cela existe t il ?
    N'y a t il pas eu un bidule assez astucieux dans ce domaine:
    http://www.voyager3.com/voyager3/rea...s/bulorage.htm.
    JR
    Bonjour, je suis parti de l'hypothèse que le haut de la nef serait occupé par l'hydrogéne environ 6% du volume total et le bas de la nef serait occupé par de l'air environ 94% du volume.
    Au fur et à mesure de la montée, la pression exterieur baisse ainsi une simple valve en partie basse de la nef permet de se séparer en cours de montée de l'air excédentaire...
    Mais rien n'empêche d'ailleurs à pratiquer une séparation avec un ballon interne de type classique qui s'expenserait pendant la montée à l'intérieur de la nef.
    Enfin la masse calculée de peau de la nef est de 50g/m2 et fait environ 150kg pour toute la surface de la nef. Elle correspond en gros à un peu plus que 26micrometre de polyester metallisé... si les phénomènes de perméabilité sont critiques il est encore evisageable de doubler la masse de l'enveloppe au détriment de la charge utile pour arriver à une épaisseur de 5 centième de millimetre...qui elle me semble tout à fait imperméable.
    Enfin, tout bon marin peut vous dire que les défauts de fuites sur un bateau ne sont conséquents que dans la mesure où ils sont supérieurs à la capacité de pompage de la pompe de calle...
    les nefs se sustantant sur le même principe qu'un bateau je ne vois pas en quoi il serait choquant à ce qu'elles soient elles aussi équipées d'un tel dispositif...
    Ainsi les Nefs Cathédrales Stratosphériques seraient les vaisseaux du troisième millénaire...vaisseaux qui marquerait encore un saut technologique passé par l'homme moderne celui d'une structure créé par lui intrinsequement plus légère que l'air... et je suis heureux que cette idée à preuve du contraire soit française...

  26. #21
    Yaourt à la viande

    Re : Nefs cathedrales stratospheriques:

    Bonsoir,

    je me demandais, en passant, quel serait l'intérêt de ce genre de ballon, sans sarcasme aucun ? L'emport de dispositifs pour pratiquer des expériences à très haute altitude ?
    "Cette signature est le résultat d'une expérience ratée sur un bretzel"

  27. #22
    créaventeur

    Re : Nefs cathedrales stratospheriques:

    Citation Envoyé par Yaourt à la viande Voir le message
    Bonsoir,

    je me demandais, en passant, quel serait l'intérêt de ce genre de ballon, sans sarcasme aucun ? L'emport de dispositifs pour pratiquer des expériences à très haute altitude ?
    dés qu'il est possible de rester un temps de l'ordre de 5 à 10 ans en l'air et peut être même 15 ans sans dépenser d'énergie... beaucoup d'applications deviennent possible et rentable...en téléphonie, mais aussi comme station de mesure permanante...sans compter qu'il est possible de rêver à des structure d'un km de diamètre véritable station pré-spatiale capable d'emporter 9 000 tonnes de matériel...par exemple pour servir de base à des lanceurs stato...(là, je vais faire plaisir à quelqu'un...)

  28. #23
    velkin

    Re : Nefs cathedrales stratospheriques:

    Hello Créaventeur,

    L'idée est interessante, mais il y a quelques points qui m échappent (en supposant une habitation humaine):
    - quelle source d'energie penses tu utiliser pour chauffer cette structure (il fait -56 dehors !, et la toile n est pas tres isolante), produire de l hydrogene pour compenser la perte ? (eolienne + chimie pour produire hydrogene ?)
    - je m y connais pas en physique, mais quel volume va occuper l hydrogene à 20 000 m ? quel sera la pression à l interieur du ballon, le taux d oxygene ?

    Au fait, pourquoi specialement 20 000 m (stabilité atmosphere ?)

    cordialement

    Velkin

  29. #24
    créaventeur

    Re : Nefs cathedrales stratospheriques:

    Citation Envoyé par velkin Voir le message
    Hello Créaventeur,

    L'idée est interessante, mais il y a quelques points qui m échappent (en supposant une habitation humaine):
    - quelle source d'energie penses tu utiliser pour chauffer cette structure (il fait -56 dehors !, et la toile n est pas tres isolante), produire de l hydrogene pour compenser la perte ? (eolienne + chimie pour produire hydrogene ?)
    - je m y connais pas en physique, mais quel volume va occuper l hydrogene à 20 000 m ? quel sera la pression à l interieur du ballon, le taux d oxygene ?

    Au fait, pourquoi specialement 20 000 m (stabilité atmosphere ?)
    Bonjour... 20 000 m c'est la limite basse en hauteur de la résistance de la structure bien sûr, qui peut le plus peu le moins rien n'empêche d'exploiter ma nef à 30 000m sauf qu'il y aura une charge utile moindre.
    En tout cas, la structure de la nef est calculée pour qu'à l'intérieur il puisse y avoir le vide.. c'est une assurance sur la pérénité du projet...

    cordialement

  30. Publicité
  31. #25
    créaventeur

    Re : Nefs cathedrales stratospheriques:

    PS: apres vérification en abandonnant toute charge utile, la nef s'élève au mieux à 24 000m et non à 30 000m comme dit dans le message ci dessus

  32. #26
    Carcharodon

    Re : Nefs cathedrales stratospheriques:

    Donc tu proposes de dépenser une fortune pour construire un zeppelin moderne ?
    Un truc qu'on a abandonné depuis 80 ans, parce que c'est cher, lent, dangereux et que ça a une charge utile ridicule.

    ...pour quoi faire ?
    ####
    Dernière modification par Tawahi-Kiwi ; 29/06/2010 à 15h31. Motif: Attaques inutiles [TK]
    Restons superficiel pour ne pas fâcher

  33. #27
    Yaourt à la viande

    Re : Nefs cathedrales stratospheriques:

    Ce truc à l'air quand même pas mal réfléchit ! Il ne parle pas de zeppelin de plus, relisez les posts ! Il s'agit de ballon sonde pour des missions scientifiques de longue durée. Créaventeur ne vient pas en disant : "regardez mon projet d'avion supersonique utilisant la MHD" en nous montrant des plans sur un bout de nappe...

    ######
    Dernière modification par Tawahi-Kiwi ; 29/06/2010 à 15h33. Motif: Attaques suites [TK]
    "Cette signature est le résultat d'une expérience ratée sur un bretzel"

  34. #28
    velkin

    Re : Nefs cathedrales stratospheriques:

    Oui, je penses comme toi Yaourt à la viande (ca fait bizarre comme nom quand meme
    C'est un forum de vulgarisation scientifique, pas le site officiel du CERN; il y nécessairement une part une rêve dans les interventions, et il faut être d'une patience d'or si on veut recadrer (sans parler des modo qui sont la pour ca), et ca n est pas toujours necessaire.

    @Créaventeur, tu n'as pas répondu à toutes mes questions => même à 20 000 m quels seraient selon toi la temperature, la composition de l'air et la pression à l intérieur de la "nef"

    cdlt

    Velkin

  35. #29
    créaventeur

    Re : Nefs cathedrales stratospheriques:

    Citation Envoyé par Carcharodon Voir le message
    Donc tu proposes de dépenser une fortune pour construire un zeppelin moderne ?
    Un truc qu'on a abandonné depuis 80 ans, parce que c'est cher, lent, dangereux et que ça a une charge utile ridicule.

    ...pour quoi faire ?
    à bon! 9 000 tonnes c'est une charge utile ridicule selon toi?
    2/ la lenteur n'est pas un défaut pour une station fixe...
    Dernière modification par Tawahi-Kiwi ; 29/06/2010 à 15h34. Motif: suite

  36. #30
    créaventeur

    Re : Nefs cathedrales stratospheriques:

    Citation Envoyé par velkin Voir le message
    @Créaventeur, tu n'as pas répondu à toutes mes questions => même à 20 000 m quels seraient selon toi la temperature, la composition de l'air et la pression à l intérieur de la "nef"

    cdlt

    Velkin
    Bonjour,
    je n'en sais strictement rien... pour tout t' avouer c'était seulement le calcul de RDM de la structure qui m'interessait pour répondre à une affirmation de "LPFR" là...
    http://forums.futura-sciences.com/ph...n-de-vide.html
    Maintenant effectivement on peut étudier la température du ballon qui va certainement varier largement sur une période de 24H...
    Malgrés tout on peut immaginer que la couverture thermique utilisée va modérer ces écarts de chaleur et que d'autre part la structure en carbone va disséminer et répartir dans toute la structure la chaleur.
    Je n'ai aucun logiciel pour le moment pour simuler celà... je ne dispose pour l'instant que d'un fichier Autocad de la structure d'une Géode de type V 38 0 . Si tu as les passerelles logicielles pour une simulation thermique je suis preneur...

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