sphere de diam 8m en chute libre avec nacelle au centre

[invite7c505432]

Salut les scienceux, je sais pas si c'est la bonne section pour ça... une idée qui me trotte dans la tête depuis longtemps:

J'adore voler (planeur, avion, parachute, parapente, montgolfière), mais les moments les plus chouettes pour le paysage sont parfois les plus stressant (moins de 300m d'altitude, proximité du sol = vue magnifique sur le paysage mais risque de collision!).

L’idée: une grande sphère (diamètre 8m a 10m) en toile plastique transparente avec une petite nacelle suspendue au milieu (diamètre 2m).
La seule résistance de l'air sur la sphère limiterait la vitesse de chute a 10m/s.
Et l’intérieur de la sphère (système de suspension) se comporterait comme un airbag géant pour amortir le choc lors du contact avec la terre, les arbres, les lignes, la mer,... bref tout sauf les avions, train, voitures - quoique).

L’idée serait donc de pouvoir évoluer a basse altitude, au grès du vent, sans jamais s’inquiéter (ou presque). toucher le sol, rebondir... dévaler les montages.

Histoire qu'elle ne soit pas complètement folle (le but n'ai pas non plus de vomir !) il y aurait quelques stabilisateurs et un lestage (portance en haut de la sphère par ballonnet d’Hélium).

Pour monter:
- soit la larguer (par exemple d'un ballon, ou bien du haut d'une falaise après l'avoir monte dégonflée en voiture).
- soit jouer sur le poid en remplissant la moitie haute de la sphère d'He/H2

Voila... fou ou réalisable, intéressant ou idiot, j'en sais rien. j'ai ça dans la tête et ne trouve personne qui l'a fait. ou alors j'ai mal cherché!
des idées?
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[Gilgamesh]

Soit v(r) la vitesse limite de chute libre dans l'air d'une sphère de rayon r et de masse m.


avec

• g l'accélération de la pesanteur g=9,81 m.s^-2
• rho la masse volumique de l'air 1,3 kg.m^-3
• Cx le coefficient de résistance "aérodynamique" (0,5 pour une sphère)
• la section (ou maitre couple) de la sphère

Soit a_max l'accélération maximale supportée lors du rebond. On suppose qu'on a un dispositif permettant de décélérer le chûteur dans sa nacelle de la vitesse v(r) à 0 sur une course maximale égale au rayon de la sphère r.



d'où :



A titre indicatif, pour m = 300 kg (en comptant la masse du chûteur, du dispositif d'amortissement et des enveloppes) et un a_max = 3 g on trouve par tâtonnement :

r = 4 m
v(r) = 13,4 m/s (pour une v_max de 15,3 m/s). Cela correspond à une chute libre d'une hauteur de 10 m environ.


Durée du rebond t :

t = 1 s

Force exercée lors du rebond.

F = 8,8 kNa

Raideur du dispositif d'amortissement :

k=2,2 kNa/m

Energie cinétique de la sphère à la vitesse limite v(r)

Ec= 27 kJ.

Répartie moitié-moitié (13,5 kJ) entre la nacelle et l'enveloppe. Ce n'est pas énorme en soi, mais c'est supporté par une surface faible voire infime de l'enveloppe (si la sphère tombe sur un poteau pointu). L'enveloppe doit donc être très solide, tout en étant très fine (mais pas forcément complètement étanche, ce peut donc être un genre de filet très fin maintenu avec des arceaux) pour ne pas trop alourdir l'ensemble, vu le diamètre très appréciable du dispositif.

Surface de l'enveloppe : 200 m². Si on compte 100 kg pour l'enveloppe, cela donne une densité surfacique de 500 g/m².

a+

edit : correction

[invite7c505432]

Salut Gilgamesh,
Merci pour tes calculs, de mon coté je tablais plus sur un ensemble dans les 300kg (c'est pour ça que j’évalue plutôt la vitesse limite a 10m/s):
150kg pour le pilote et son harnais suspendu (multitude de suspentes élastiques), 50kg de mécanisme divers (système ascensionnel...) et 100kg pour l'enveloppe.
Pour une sphère de diamètre 10m (donc environ 300m2) cela donnait environ 300gr / m2 pour l'enveloppe.
je m’égare peut être mais il y a aussi la masse de l'air contenu dans l'enveloppe qui doit rentrer en jeu, non? environ 500kg ici (mais on peut la remplir avec de l'H2 / He, au moins partiellement).
La zone de l'impact (calotte basse) pourrait être spécifiquement renforcée, disons 1kg / m2.
j'imagine qu'il y a des tissus élastiques résistant dans cette gamme de poids, peut être avec des renforts kevlar pour la calotte basse.
Cela ne me semble donc pas un défis d'un point de vue matériaux... point très discutable en effet tant qu'on a en a pas identifié un précisément.
Sinon tu penses quoi tu concept? Dévaler une montagne sur la cimes des arbres, chuter lors des falaises, etc. Idiot ou intéressant?

[invite62e1e8a6]

Salut,

Quand j'etais gosse chez Jacques Martin dans "incroyable mais vrai" y'avais ce ballon. Quelqu'un l'a fait. Sinon ya ça:

http://french.alibaba.com/product-gs...299617266.html

je trouve plus sur le net. ou ça:

http://french.alibaba.com/product-gs...263009898.html

Je retrouve plus l'original. C'etait fin 70 début 80. Mais ça ressemble au second des liens. Sauf c'etait fermé et moins sport que ton idée.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite62e1e8a6]

1964 Nasa Spherical Experiment NX-1
1973 --- La source est morte

Il y a une histoire du zorbing en bas en lien

http://en.wikipedia.org/wiki/Zorbing

Soit prudent...

[arbanais83]

C'est un peu le principe retenu par la NASA pour poser ces derniers rovers sur Mars. Seulement ils avaient beaucoup de contrainte avec les caractéristiques du sol ( pente, nombre de rochers)

[Gilgamesh]

Salut Gilgamesh,
Merci pour tes calculs, de mon coté je tablais plus sur un ensemble dans les 300kg (c'est pour ça que j’évalue plutôt la vitesse limite a 10m/s):
150kg pour le pilote et son harnais suspendu (multitude de suspentes élastiques), 50kg de mécanisme divers (système ascensionnel...) et 100kg pour l'enveloppe.

J'ai refais les calculs en conséquence.

Pour une sphère de diamètre 10m (donc environ 300m2) cela donnait environ 300gr / m2 pour l'enveloppe.
je m’égare peut être mais il y a aussi la masse de l'air contenu dans l'enveloppe qui doit rentrer en jeu, non? environ 500kg ici (mais on peut la remplir avec de l'H2 / He, au moins partiellement).

La masse de l'air ne rentre pas en ligne de compte, vu qu'elle est égale à la masse de l'air déplacé.

Par contre, si on remplit l'engin d'hélium (masse volumique à 1 bar et 15 °C : 0,17 kg.m^-3) la poussée d'Archimède sera :


P ~ 30 kNa

Soit ~300 kg : de quoi annuler la masse de l'engin on obtient un genre de dirigeable et la vitesse de chute peut être aussi faible que l'on veut.

On oublie à ce moment là les calculs ci dessus, ce n'est plus du tout le même engin.

L'He pourrait être retenu par une enveloppe interne spécifique qui ne serait pas en contact direct avec l'enveloppe externe non étanche et résistante.

La zone de l'impact (calotte basse) pourrait être spécifiquement renforcée, disons 1kg / m2.
j'imagine qu'il y a des tissus élastiques résistant dans cette gamme de poids, peut être avec des renforts kevlar pour la calotte basse.
Cela ne me semble donc pas un défis d'un point de vue matériaux... point très discutable en effet tant qu'on a en a pas identifié un précisément.
Sinon tu penses quoi tu concept? Dévaler une montagne sur la cimes des arbres, chuter lors des falaises, etc. Idiot ou intéressant?

En dehors de contrainte de matériau, l'engin sera difficile à homologuer s'il n'est pas pilotable. Si c'est une sphère rebondissante ça limite son usage à des aires fermées (genre couloir en montagne) et vidées préalablement de toute présence humaine.

Si c'est un dirigeable, alors on parle de vol et non de chute, il vaut mieux alors se mettre... en suspension en dessous et prévoir des gouvernes comme un parachute.

a+

[invite62e1e8a6]

Cool,

Bonsoir,

J'achete! Mais avec helium parce que c'est chaud la chute libre a 50 km/h... Au pire de la limaille et de l'acide...

I believe i can fly

[invite7c505432]

Super - merci pour les liens et les calculs!

En fait la masse de l'air devra quand même compter pour les calculs d'impact et de changement de cap (corrigez moi si je dis des bêtises!):
Si la sphère est pleine d'air, la masse double (environ a 600kg au lieu de 300kg) et donc l’énergie cinétique est 2x plus grande aussi.

L'He (ou mélange He/H2) aurait une triple utilisation (limiter la vitesse de chute, piloter l'ascension, et stabiliser avec une portance statique).
J'imagine que la stabilisation et l'offset de poids doivent très bien marcher.

Pour le pilotage, je crois que c'est pas gagné: l'histoire de compresser le gaz porteur dans un ballonnet semble être un vieux fantasme (par opposition au largage de lest et de gaz qui sert au pilotage des ballon a gaz). Je n'ai pas bien compris ce qui bloquait mais n'est pas trouvé d'exemple réussi pour un petit engin: réservoir haute pression? on fait des bouteilles de plongée carbone 200bar, j'imagine qu'il y a des solutions pour des tailles plus grande avec des pression bien inférieures. Poids/Puissance du compresseur? j'imagine que dans 50kg on doit pouvoir mettre un moteur thermique et que c'est ensuite une affaire de temps de compression donc de réactivité. Bref, a creuser.

Sinon il y a quand même un sacre risque météo = se faire emporter par des nuages d'orage (on y trouve facilement des courants a +10m/s, parfois +.... qui ferait monter a 10,000 m2 et tuer son occupant par asphyxie et froid, puis violement redescendre s’écraser lestée par la glace accumulée).

Ou alors, pour vraiment pousser le concept a fond, la petite sphère centrale de pilotage (r = 1m) serait pressurisée, la surface de l'enveloppe externe serait tapissée de résistance chauffante pour faire fondre la glace, on ajoute un transpondeur pour apparaître sur les écrans radars... et on a quelque chose qui ne peut ni se crasher en bas ni se perdre par le haut