Aéronautique: ballon dirigeable à vide?

[inviteb6b93040]

Et je ne pensais pas qu'il avez fait pareil pour la surface !
GéodeV38_0 de rayon 14 tiges de 0,44
Surface=2795
Sphère
Surface=2463
GéodeV76_0 de rayon 28 tiges de 0,88
Surface=44729
Sphère
Surface=9852
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[inviteb6b93040]

J'avance dans mon programme de calcul des géodes

GéodeV38_0 de rayon 14 tiges de 0,44
longueur arrete=19,06 km
poids arrete=0,009 kg
poids arretes=404,19 kg
poids polyester metallisé 50 g/m2 26 micron =139,77 kg
poids total 543,97 kg
Volume intérieur=13045,83 m3
portanceMaxVide à 20000 m=604,05 kg

GéodeV76_0 de rayon 28 tiges de 0,88
longueur arrete=152,48 km
poids arrete=0,018 kg
poids arretes=3233,58 kg
poids polyester metallisé 100 g/m2 52 micron =4472,93 kg
poids total 7706,52 kg
Volume intérieur=417472,08 m3
portanceMaxVide à 20000 m=29031,02 kg

Modif du programme

Function geodeVa0(a, h, l, rap, V_géode, v_Sphère)
    a = a * rap
    h = h * rap
    l = l * rap
...
    vt = Vtube(0.004, l) - Vtube(0.0035, l)
    poa = vt * 1800 ' fibre de carbone 1800 Kg/m3
    Print #1, "poids arrete=" & Int(poa * 1000) / 1000 & " kg"
    Print #1, "poids arretes=" & Int((poa * na) * 100) / 100 & " kg"
    pba = 0.05 * rap * S_géode
    Print #1, "poids polyester metallisé " & 50 * rap & " g/m2 " & 26 * rap & " micron =" & Int(pba * 100) / 100 & " kg"
    Print #1, "poids total " & Int((pba + poa * na) * 100) / 100 & " kg"
    ' à la pression atmosphérique de 54,7 hPa, la masse volumique de l'air est 0,088 kg/m3
    ' http://forums.futura-sciences.com/astronautique/408150-nefs-cathedrales-stratospheriques-2.html#post3060345
    V_géodeI = V_géode - na * vt
    Print #1, "Volume intérieur=" & Int(V_géodeI * 100) / 100 & " m3"
        portanceV = 0.088 * V_géodeI - (pba + poa * na)
    Print #1, "portanceMaxVide à 20000 m=" & Int(portanceV * 100) / 100 & " kg"
    geodeVa0 = na
End Function

Function geodeVx0()
ch = "D:\MSVCNT\pianoVB\"
Open ch & "Géode.txt" For Output As 1
    v1 = 0
    vf1 = 0
    na1 = geodeVa0(38, 14, 0.44, 1, v1, vf1)
    v2 = 0
    vf2 = 0
    na2 = geodeVa0(38, 14, 0.44, 2, v2, vf2)
    r = na2 / na1 '= 0,3525390625
    Close #1
End Function

[inviteb6b93040]

Il y a une erreur ici dans le calcul de la surface d'un triangle équilatéral
st = l ^ 2 / 2
Comme je travaille sur un export de la géode en DXF je l'ai vue
ht = Sqr(l ^ 2 - ( l / 2) ^ 2)
st = l * ht / 2
Mais ça fait que le volume et la surface de la sphère de rayon h sont supérieur à ceux de la géode dont h est la distance du centre des faces au centre de la sphère et ce n'est pas normal !
GéodeV38_0 de rayon 14 tiges de 0,44
Volume=11298
Surface=2421
Sphère=11494
Surface=2463
Ce qui fait que mon calcul avec des triangles équilatéraux * nombre de face calculées par les formules de la géode Va0 de Wikipédia ne coïncide pas.

J'y retourne immédiatement

[inviteb6b93040]

J'ai compris car http://forums.futura-sciences.com/ma...que-plate.html n'est pas possible.

donc la géode n'est pas régulière mais alors pour mieux résister au vide pourquoi ne pas la pavé par des triangles équilatéraux sphériques ?
Toutes les arrêtes étant identique pour un diamètre donné leur courbure ne poserait pas de problème de fabrication à grande échelle.
ça permettrait d'avoir des voûtes en local et en global

[invitec9c0a685]

J'ai compris car http://forums.futura-sciences.com/ma...que-plate.html n'est pas possible.

donc la géode n'est pas régulière mais alors pour mieux résister au vide pourquoi ne pas la pavé par des triangles équilatéraux sphériques ?
Toutes les arrêtes étant identique pour un diamètre donné leur courbure ne poserait pas de problème de fabrication à grande échelle.
ça permettrait d'avoir des voûtes en local et en global

Bonjour, je m'étais posé la question ici...
http://forums.futura-sciences.com/ma...que-plate.html

[Moinsdewatt]

à 20000 mètres on est à l'extérieur ou à l'intérieur ou entre les deux ?
Ce n'est pas si hors sujet que vous le prétendez d'autant que ça pourrait remplacer des satellites coûteux à envoyer dans l'espace.

.....

Je doutais du niveau scientifique de eaupure, mais alors la c'est le pompon.

A 20 000 m il y a des avions de combats qui peuvent y aller.

[polo974]

si tu doubles le rayon, sans changer le découpage, tu doubles toutes les longueurs, donc aussi les arêtes.

si tu doubles le rayon et le découpage (a*2), les arêtes gardent grosso modo la même longueur. mais leur nombre est multiplié par 4.

enfin, juste pour dire que ça ne répond pas à ma démo...
il faut tenir compte du flambage global, même si pour le moment, ici, on ne sait pas trop comment le modéliser...

il vaut mieux avoir conscience d'un problème qui nous dépasse (pour le moment) que de l'occulter.

[inviteb6b93040]

Je doutais du niveau scientifique de eaupure, mais alors la c'est le pompon.

A 20 000 m il y a des avions de combats qui peuvent y aller.

Je sais bien qu'il y a encore de l'air mais essayez de respirer à 20000 mètre, déjà que sur l’Himalaya à 8000 on a du mal à respirer
Atmosphère, atmosphère est ce que j'ai ... bon c'était aussi pour dire qu'il y a une différence entre une antenne relais sur un immeuble et un ballon à 20000 comme entre ces ballon et les satellites, c'est une niche différente sous exploité et puis si on peut gêner les combat en plus

ps : je l'ai fait ma géode sphérique en DXF
http://forums.futura-sciences.com/ma...ml#post5225150

[inviteb6b93040]

si tu doubles le rayon, sans changer le découpage, tu doubles toutes les longueurs, donc aussi les arêtes.

si tu doubles le rayon et le découpage (a*2), les arêtes gardent grosso modo la même longueur. mais leur nombre est multiplié par 4.

enfin, juste pour dire que ça ne répond pas à ma démo...
il faut tenir compte du flambage global, même si pour le moment, ici, on ne sait pas trop comment le modéliser...

il vaut mieux avoir conscience d'un problème qui nous dépasse (pour le moment) que de l'occulter.

Le flambage global sur une sphère c'est l’ovalisation irréversible, ce qu'il faut savoir c'est qu'elle est sa souplesse et quelle sont les variation de pression maxi sur sa structure qu'elle peut subir car si la pression est égale partout elle ne s'ovalisera pas

[polo974]

Le flambage global sur une sphère c'est l’ovalisation irréversible, ce qu'il faut savoir c'est qu'elle est sa souplesse et quelle sont les variation de pression maxi sur sa structure qu'elle peut subir car si la pression est égale partout elle ne s'ovalisera pas

Le problème est que la géométrie doit rester homogène durant toute la mise en dépression, et cela, bien sûr en intégrant le problème de l'ancrage de la charge à la structure et les dilatations différentielle...
Une arête qui se compresse trop différemment de sa voisine et hop un sommet qui rentre...

[invitec9c0a685]

Le problème est que la géométrie doit rester homogène durant toute la mise en dépression, et cela, bien sûr en intégrant le problème de l'ancrage de la charge à la structure et les dilatations différentielle...
Une arête qui se compresse trop différemment de sa voisine et hop un sommet qui rentre...

d'un autre coté... il faut quand même pas mal appuyer dessus pour que le sommet rentre...largement plus que la force correspondant à la pression multipliée par la surface alentour.

[invite33d870c9]

Bonjour,
Pour éviter l'ovalisation, ne serait-il pas possible de relier quelques parois avec des fils judicieusement placés, qui passent par le milieu de la sphère.
Des fils peut-être légèrement élastiques pour avoir déjà une pré-tension de l'ensemble et une ovalisation "contrôlée".
Ok ça va alourdir un peu, il faut trouver des fils légers et aussi où les fixer et leur nombre.
Mais au feeling ça me paraît beaucoup plus costaud.
Bon calcul

[inviteec0d6e6f]

Regardez la masse d'une chambre a vide pour engin spatiaux de ~5m de diamètre.
http://www.futura-sciences.com/magaz...patiaux-58419/
Il ne faut vraiment rien avoir dans le crâne pour penser faire voler ce genre de truc en le rendant plus léger que l'air.

[invite33d870c9]

Bonjour,
Merci pour ceux qui n'ont "rien dans le crâne"...
Je crois que les 2 engins ne sont pas fait pour la même chose et n'ont finalement pas grand chose de comparable.
D'après ce que j'ai compris il n'est pas question de faire un vide le plus extrême possible dans la sphère.
Juste compenser le poids de l'air enlevé légèrement supérieur au poids de l'engin à vide si j'ose dire.
Je ne parle même pas des températures extrêmes hors sujet.
Avec les nouveaux matériaux cela pourrait marcher mais il faudrait un volume monstrueux pour pouvoir emporter une charge utile.
Ce n'est que mon opinion de candide au crâne sonnant le creux.

[inviteec0d6e6f]

Ce n'est pas de toi dont je parlais, qui viens tout juste de débarquer dans ce topic sans avoir apparemment lu, du tout, l'historique de ce vieux topic ridicule.
M'enfin si tu te sens concerné, après tout, c'est toi que ça concerne...
Après tout tu es bien en train de défendre plus ou moins cette idée dont on sait qu'elle est débile depuis la création de ce topic, hors sujet sur ce forum, il y a presque 3 ans.

Juste compenser le poids de l'air enlevé légèrement supérieur au poids de l'engin à vide si j'ose dire.

Voilà, c'est le genre de truc qui montre a quel point la majorité des intervenant de ce topic ne savent absolument pas de quoi ils parlent sur cette affaire.
Bien entendu, tu dois être au courant que l'air se raréfie assez rapidement en montant en altitude, non ?
Conséquence ?
Je te laisse trouver tout seul ou ta suggestion tombe a l'eau, c'est évident, et a force de répéter, ça devient lassant.

C'est, et ça ne restera jamais, qu'un jeu mathématique plus ou moins intéressant ou amusant qui n'aura jamais la moindre application pratique.
Un bon moyen de perdre son temps sur un sujet inepte au lieu de le passer a se cultiver sur un sujet présentant un minimum d'intérêt scientifique.

[invite33d870c9]

Je dirais que la conséquence de la raréfaction de l'air est que le ballon atteindrait un certain plafond (comme le fut du canon), un point d'équilibre (pas très haut je pense).
Mais la pression sur le ballon étant aussi moins forte, on peu faire plus de vide, etc... et monter par palier de pression.
Je suis d'accord que si l'on emporte pas de charge utile, l'intérêt de l'engin serait uniquement techno-artistique.
Je regarde souvent longuement les nuages, certains de ces gros nuages pèsent des centaines voire des milliers de tonnes, mais ils se baladent tranquillement au-dessus de nos têtes.
Les plus légers que l'air ce n'est pas nouveau, air chaud, gaz, cela parait si évident maintenant.
Enlever de l'air en apparence la solution la plus simple est en réalité la plus compliquée.
Mais chauffer l'air n'a t'il pas pour effet de rendre l'air moins dense en agitant ses molécules ?
Un air moins dense est un air raréfié tout comme si l'on avait retiré une certaine quantité d'air d'un volume.
Je remarque que l'air chaud permet de gonfler un ballon dont la structure est très légère, un vrai chiffon sans air chaud.
L'astuce de l'engin décrié serait de se passer d'air chaud et d'après ce que j'ai compris il serait étanche, en jouant uniquement sur le poids de l'air enlevé, ce qui nécessite a priori une structure rigide, là ou il y a le débat (que je trouve passionnant pour ma part, même si je ne comprend pas tout) cette foutue structure en matériaux nouveaux, peut-être en nano-machin-chose ou en kevlarbone renforcé.
De toute façon la moindre maquette doit être déjà gigantesque et coûter la peau des fesses.
Si on croit en l'évolution perpétuelle (jusqu'à présent) de la technologie, cette idée n'est pas irrémédiablement irréalisable (maintenant ou dans un avenir proche).
Enfin cela occupe un peu mon crâne si vide et me permet juste de rêver un peu (au dessus des nuages, un rêve récurent).

[jo314]

Je vais peut-être dire une bêtise mais en remplissant le ballon d'un gaz d'électrons ?
On aurait une densité totale négligeable, la répulsion électrostatique assurant la pression interne pour une masse (les électrons) dérisoire.

Je précise que je n'y connais rien sur le prétendu "gaz d'électrons" donc si ce n'est pas faisable merci de me dire pourquoi (en fait je découvre ce fil et j'ai immédiatement pensé à cette solution).
J'imagine que les électrons en question ne vont pas tranquillement rester dans le ballon mais j'aimerais l'avis un minimum argumenté d'un spécialiste.

[jo314]

Pour confiner les électrons je pense qu'il y a deux solutions :
1) Par un champ magnétique, donc des aimants permanents ou des électro-aimants mais dans ce cas la masse de l'ensemble risque de poser problème.
2) Confinement par une enveloppe "étanche aux électrons" ? Mais je ne pense pas que ça existe...

[JPL]

Je vais peut-être dire une bêtise mais en remplissant le ballon d'un gaz d'électrons ?

C'est la chose la plus drôle que j'aie lue dans cette discussion

[jo314]

C'est la chose la plus drôle que j'aie lue dans cette discussion

ben j'ai lu la discussion et j'ai immédiatement pensé à ça et ça permet de vaincre facilement la pression externe avec "presque" du vide.
Après je n'en ai jamais entendu parlé et j'ai trouvé ça un peu bizarre mais j'ai juste demandé votre avis sur le truc.
Avec une très faible masse d'électron on devrait pouvoir exercer une énorme pression, sauf que ces électrons vont probablement très vite s'échapper.
La question c'est comment vont il s'échapper ? (en évitant de me dire "c'est comme ça" ou "c'est évident", parce que NON ça n'est pas évident pour moi ) et est-ce qu'on peut les en empêcher sans augmenter considérablement la masse du ballon ?

[JPL]

C'est impossible : les électrons sont chargés et tout concourt dans la nature à la neutralisation des charges. Quand un ballon est gonflé avec un gaz léger le rôle de celui-ci est de maintenir la forme du ballon par sa pression sur la paroi. Comment veux-tu qu'un gaz d'électrons exerce une pression sur les parois ?

[invite6c250b59]

La question c'est comment vont il s'échapper ? (en évitant de me dire "c'est comme ça" ou "c'est évident", parce que NON ça n'est pas évident pour moi ) et est-ce qu'on peut les en empêcher sans augmenter considérablement la masse du ballon ?

Quand on parle d'un gaz d'électron il s'agit généralement d'électrons dans un bloc de cuivre, par exemple, dont la dynamique s'apparente à celle d'un gaz. Ce n'est probablement pas impossible d'avoir un gaz d'électron dans le vide, mais ce serait très très instable. Pour donner une idée, même un trou noir se mettrait à bouillir pour rejeter les charges excédentaires, s'il était placé dans un gaz d'électron globalement non neutre.

Une variante de ton idée serait d'utiliser un plasma, globalement neutre et à peine moins léger. Dans le fond, c'est un ballon à air chaud, mais très très chaud. De cette façon on peut obtenir une pression arbitrairement grande (enfin, disons très très grande -savoir si on peut obtenir une pression arbitrairement grande dépend ultimement de questions physiques non résolues), par contre ce serait très corrosif pour les parois.

Une autre variante serait un gaz de photon. Chimiquement neutre donc pas d'effet corrosif tant que la température est insuffisante pour vaporiser la paroi. Formules applicables ici si tu veux jouer avec.

[jo314]

Merci pour vos réponses.

C'est impossible : les électrons sont chargés et tout concourt dans la nature à la neutralisation des charges. Quand un ballon est gonflé avec un gaz léger le rôle de celui-ci est de maintenir la forme du ballon par sa pression sur la paroi. Comment veux-tu qu'un gaz d'électrons exerce une pression sur les parois ?

Le cortège électronique des atomes de la paroi est chargé négativement, donc les électrons du "gaz" devrait être repoussés localement, d'où la pression.

Quand on parle d'un gaz d'électron il s'agit généralement d'électrons dans un bloc de cuivre, par exemple, dont la dynamique s'apparente à celle d'un gaz. Ce n'est probablement pas impossible d'avoir un gaz d'électron dans le vide, mais ce serait très très instable. Pour donner une idée, même un trou noir se mettrait à bouillir pour rejeter les charges excédentaires, s'il était placé dans un gaz d'électron globalement non neutre.

Là on aurait plutôt un trou noir extrême à la limite de la singularité nue. Je prendrais un gaz d'électrons beaucoup plus modeste qui suffirait juste à équilibrer nôtre pauvre petite pression atmosphérique (on doit quand même être des dizaines d'ordres de grandeur en dessous des conditions qui règnent dans un trou noir).

Une autre variante serait un gaz de photon. Chimiquement neutre donc pas d'effet corrosif tant que la température est insuffisante pour vaporiser la paroi. Formules applicables ici si tu veux jouer avec.

J'ai essayé la formule qui donne la pression :
P = U/3V = 8pi⁵k⁴T⁴/(45c³h³)
T = ⁴√(45c³h³P/(8pi⁵k⁴))

Avec :
k = 1.3806488∙10^-23 J∙K^-1
c = 299792458 m∙s^-1
h = 6.62606957∙10^-34 J∙s (ou kg∙m²∙s^-1)
P = 10⁵ Pa (ou kg∙m^-1∙s^-2)

On a alors T ≈ 140000 K ce qui est un peu chaud pour la paroi du ballon

Une variante de ton idée serait d'utiliser un plasma, globalement neutre et à peine moins léger. Dans le fond, c'est un ballon à air chaud, mais très très chaud. De cette façon on peut obtenir une pression arbitrairement grande (enfin, disons très très grande -savoir si on peut obtenir une pression arbitrairement grande dépend ultimement de questions physiques non résolues), par contre ce serait très corrosif pour les parois.

Je pense qu'on risque d'avoir une température très élevée pour avoir la pression nécessaire.

Est-ce qu'on ne pourrait pas utiliser des aimants permanents assez costauds (néodyme/fer/bore) de façon à maintenir la structure, reste ensuite à savoir comment disposer et fixer ces aimants. Comme le champ magnétique est inversement proportionnel au carré de la distance, je pense que plus le ballon sera petit et plus le procédé sera efficace. On pourrait alors faire léviter un petit ballon de quelques cm (il faudrait faire des calculs pour confirmer/infirmer tout ça).
Le mieux serait de faire un aimant sphérique (donc vide à l'intérieur et le plus fin possible) avec un pôle sur la face externe et l'autre sur la face interne. Par contre je ne sais pas du tout s'il est possible de fabriquer un tel aimant.
Ça ne serait peut-être pas très utile mais je trouverais assez cool d'avoir un petit joujou en lévitation et se dire qu'il est "gonflé" avec du vide

[jo314]

Et à 50km (au sommet de la stratosphère) on a P = 50 Pa et T ≈ 21000 K ce qui est toujours un peu trop chaud à mon goût !

[invite6c250b59]

Là on aurait plutôt un trou noir extrême à la limite de la singularité nue. Je prendrais un gaz d'électrons beaucoup plus modeste

Non, c'est valable pour n'importe quel trou noir (théorème de calvitie). A la réflexion cet exemple ajoute plus de confusion qu'autre chose. Ce que je voulais dire, c'est que conserver une quantité de matière hors neutralité électrique peut difficilement être une tâche modeste.

un peu trop chaud à mon goût !

Yep, même résultat. Par contre ces formules ne sont valables que pour le cas d'un rayonnement thermalisé par interaction des photons avec les parois. Je me demande si on ne pourrait pas diminuer celles-ci. Par exemple en utilisant des fibres optiques recourbées (ou un métamatériel à réfraction négative) pour confiner les photons tout en minimisant la thermalisation. Ça marchera probablement pas non plus, mais il y a de quoi s'amuser du côté des formules pour confiner la lumière

[jo314]

Non, c'est valable pour n'importe quel trou noir (théorème de calvitie). A la réflexion cet exemple ajoute plus de confusion qu'autre chose. Ce que je voulais dire, c'est que conserver une quantité de matière hors neutralité électrique peut difficilement être une tâche modeste.

Je suis d'accord mais pour maintenir une paroi avec des charges électriques, peu importe d'ailleurs que ce soit des électrons ou autre chose, quelle doit être cette charge pour que cette paroi supporte 1 bar de pression pour un diamètre donné ?

Yep, même résultat. Par contre ces formules ne sont valables que pour le cas d'un rayonnement thermalisé par interaction des photons avec les parois. Je me demande si on ne pourrait pas diminuer celles-ci. Par exemple en utilisant des fibres optiques recourbées (ou un métamatériel à réfraction négative) pour confiner les photons tout en minimisant la thermalisation. Ça marchera probablement pas non plus, mais il y a de quoi s'amuser du côté des formules pour confiner la lumière

Ça peut être intéressant, mais on part quand même de loin (entre 21000 et 140000 K).

Le mieux serait de faire un aimant sphérique (donc vide à l'intérieur et le plus fin possible) avec un pôle sur la face externe et l'autre sur la face interne. Par contre je ne sais pas du tout s'il est possible de fabriquer un tel aimant.

Alors faisable ou pas ?

[jo314]

Le mieux serait de faire un aimant sphérique (donc vide à l'intérieur et le plus fin possible) avec un pôle sur la face externe et l'autre sur la face interne. Par contre je ne sais pas du tout s'il est possible de fabriquer un tel aimant.

Plus j'y pense et plus je me dis que vu de loin ça ressemble à un monopôle magnétique ! Mais la charge n'est pas non plus ponctuel donc ça n'en est pas tout à fait un.
Donc est-ce que cet aimant est "viable" ou est-ce que les lignes de champ partant à l'intérieur ne vont pas vouloir ressortir pour aller neutraliser la charge extérieure ?

[JPL]

Plus j'y pense et plus je me dis que...

que c'est du délire.

[jo314]

Je récapitule : je prends plein d'aimants et je les répartis (bien sur en les fixant solidement l'un à l'autre) sur une sphère le pôle sud orienté vers l'intérieur, le pôle nord vers l'extérieur. Je devrais donc avoir une sphère magnétique avec le pôle sud sur face interne et le pôle nord sur la face externe, non ?
Ça ne sera peut être pas le cas et c'est pour ça que je pose la question, je ne vois pas où est le délire... Si j'étais un expert en aimants et champs magnétiques je ne serais pas venu ici pour demander

Si c'est la référence au monopôle magnétique qui vous trouble, j'ai juste dis qu'un tel aimant avec un unique pôle sur sa face externe me faisait penser à ça car vu de l'extérieur on ne verrait qu'un seul pôle.

Donc si je dispose des aimants comme décrit dans le premier paragraphe, dites moi ce qui cloche dans mon raisonnement et va empêcher le pôle sud de l'ensemble d’être sur la face interne et le nord sur la face externe.

Merci.

[JPL]

Et ton ballon à gaz d'électrons (totalement impossible) devrait aussi faire décoller une charge d’aimants de je ne sais combien de (dizaines ou centaines de) kilos ? Arrête-là il vaut mieux pour ta réputation !