Poussée moteur - modélisme

[inviteede51988]

Salut.
J'ai une petite question à propos du thrust, i.e. la poussée des moteurs.
Je souhaite fabriquer un petit dirigeable RC. Il pèse 280g au total (enveloppe + nacelle + hélium) et l'hélium permet de soulever 230g (merci Archimède !).
Le poids total est supérieur à la charge soulevable avec l'hélium donc sans l'aide de moteurs il ne décollera a priori pas.
Pour cela, je vais utiliser des petits moteurs brushless de 5g qui ont un thrust de 90g (avec des hélices 5x3).

Dis-je une bêtise en prétendant pouvoir soulever le tout sans problème avec 2 tels moteurs ? Puisque grâce à l'hélium ce serait comme si mon dirigeable ne pesait au total que 280 - 230 = 50g.
Deux moteurs de thrust égal à 90g sont-ils équivalent à un moteur de thrust égal à 180g ?

Merci bcp !
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[LPFR]

Bonjour.
Oui. Votre raisonnement est correct.
Au revoir.

[inviteede51988]

Merci pour votre réponse.
Cependant n'est-ce pas un peu étrange ? Enfin je veux dire que quand on pose un tout petit moteur (avec une hélice) par terre et qu'on le met en marche, il ne décolle pas. Pourtant il ne pèse que 5g et a une poussée de 90g...
Pourquoi une fois le moteur attaché au dirigeable (qui, en comptant la poussée d'Archimède, pèse 50g) le tout décollerai ?
Est-ce une question d'aérodynamisme ?

Que faudrait-il ajouter à un moteur seul pour le faire décoller ? Pour en faire une sorte de mini hélicoptère ?

Encore merci.

[LPFR]

Re.
En attendant l'intervention de Calculair qui, je crois, s'y connait (en tout cas nettement mieux que moi), je pense que si le moteur avec l'hélice ne se soulève pas c'est que vous ne l'alimentez pas comme il faut: 7,2 V 2 A. Ou que l'hélice n'est pas celle qu'il faut.
D'ailleurs ce n'est pas simple de faire la manip, car il faut éviter que le moteur tourne dans l'autre sens.

Pour faire un hélico, il faudrait ce que les hélicoptères de cette taille ont: une deuxième hélice qui tourne dans l'autre sens et qui remplace le rotor de queue.
A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[calculair]

Bonjour,

Le thrust d'un moteur n'est pa vraiment une donnée claire pour moi.

Les lois de la physique ne dependent pas de la presence ou non de ton dirigeable.


Si ton moteur à une traction de X grammes, avec ton hélice, il doit assurer cette traction seul ou avec ton dirigeable.

Mais comme le fait remarquer LPRF, il faut encore qu'il ne se retourne pas ou qu'il fasse d'autres fantaisies surtout s'il n'est pas tenue.

Tu peux peut être faire un essai sur une balance de cuisine en fixant bien le moteur et en l'alimentant progressivement pour eviter des a coups qui destabiliseraient le tout.

tu devrais pouvoir mesurer la traction disponible sur le moteur equipé de son helice.

Dans le cas d'un dirigeable, il faut sans doute choisir un moteur tournant lentement une grande helice, pour avoir le meilleur rendement propulsif, mais on fait avec le materiel disponible......

[invite7c01c573]

Bien le bonjour, j'écrit ce message quelques temps après la création du post mais bon qui ne tente rien n'a rien...

Bon, je suis en terminale SSI et nous avons choisi de construire un dirigeable à l'énergie solaire ..
Je crois que le gros problème est le budget des profs mais nous cherchons a construire un dirigeable radio-commandé à l'hélium dont les moteurs fonctionneraient avec les panneaux solaires..

Pour ceux-ci je pense avoir trouver quelques sites pour les acheter mais il faudrait encore trouver les moteurs pour faire avancer l'engin..
Là est donc la question:
Si nous arrivons à compenser le poids du dirigeable grâce à l'hélium, quel type de moteur faudrat-il choisir ??

En espérant avoir été assez clair

[calculair]

Bonjour,

Votre un projet est de construire un dirigeable.

Si je comprends votre problème c'est que la poussée d'archimède n'est pas suffisante pour soulever votre engin.

Cela n'est pas en soit un problème fondamental. Les avions et les hélicoptères sont dans ce cas.

Il faudrait donc que la traction des moteurs ait une composante verticale pour compenser le sur poids, mais il faudra aussi compenser les éventuels couples de rotation dus a la composante verticale que vous aurez produite, mais aussi à ceux liés au couple moteur.

Il faut faire un bilan poids ( enveloppe, radio, batterie, moteurs, servo commande , poids helium ...etc )

un plan et identifier la position des moteurs ( fixes ou orientables )

les gouvernes de directions

la position du centre de gravité

avoir une idée de la vitesse du vent tolerable

avoir une idée de la vitesse de vol à atteindre

Ainsi on pourra estimer la puissance des moteurs et les caracteristiques des hélices.

[invite7c01c573]

D'accord je crois avoir compris ce que tu veux me dire. Mais pour précision, on cherche pas à faire un dirigeable de compétition; on voudrais juste
qu'il vole (à l'intérieur déjà et on verra pour dehors si possible ^^).

Mais vu ce que tu m'as dit, cela sous-entends que la poussée d’Archimède exercée par l'hélium (au mon Dieu que c'est cher) serait inférieur au poids total du dirigeable ??

D'autres questions qui me viennent après ce que tu viens de me dire :
Pour la "section" moteur et gouvernes de directions (empennage arrière?), on pense mettre un moteur sur chaque côté du dirigeable mais ils ne seraient pas orientables. Donc pour faire monter le dirigeable on pensait à un système de déplacement de la nacelle vers l'avant ou l'arrière du dirigeable pour faire monter
ou descendre le dirigeable.
Est-ce envisageable (car on essaie de faire avec un petit budget) ?
Et pour les gouvernes de directions, est ce bien utile (on pourrait faire en sorte que le moteur droit aille plus vite que le gauche ou inversement ?)

Merci bien pour ta réponse précédente déjà !!

[calculair]

Bonjour

Pour la poussée d'Archimède pour un ballon gonflée à l'helium il faut grossièrement compter soulever 500g /m3 ( il faut compter evidemment le poids de l'enveloppe )

Pour diriger le dirigeable on peut jouer sur la traction des moteurs

Pour le faire evoluer sur l'axe vertical on peut jouer sur le couple produit par la traction des moteur et le poids appliquer au centre de gravite; Si je comprends votre methode consiste à deplacer ce centre de gravite...

Je ne suis pas specialiste en dirigeable, mais le principe semble séduisant.

Les lois de la dynamique s'appliquent tres bien aux aeronefs !!! C'est pour cela qu'il faut un plan, et reporter dessus les forces appliquées pour avoir une idée des conditions de pilotage de l'engin...

J'attire aussi l'attention sur le fait que la conservation de l'energie et de la quantité de mouvement s'appliquent aux helices. Comme votre dirigeable volera lentement, il est preferable d'avoir de grandes helices qui tournent lentement. A voir avec les moteurs disponibles.

Le projet est interessant, mais essayez de le maitriser au mieux avec les lois physiques simples, cela vous guidera dans vos choix.

Les panneaux solaire à l'interieur ne produiront que peu d'energie à priori !!!!! une petite batterie ou pile cela risque d'être plus simple et plus leger

[invite7c01c573]

Merci beaucoup pour ces éclaircissements !!!

[invite7c01c573]

Pendant que nous avançons dans le projet, un autre obstacle fait son apparition.

Pour l'alimentation de nos moteurs, nous voudrions mettre des cellules solaires sur le haut du dirigeable et les relier à une batterie qui alimenterait nos moteurs.

Nos cellules solaires seraient légères et souples si possible.

Quel type de moteur faudrait-il mettre pour faire avancer et tourner le dirigeable (brushless serait-il un bon type de moteur?)
Un moteur avec une faible vitesse de rotation et une hélice grand pas afin de rendre notre dirigeable maniable et qu'il n'aille pas trop vite afin qu'il ne se retourne pas du fait des panneaux solaires sur son dos.


Nous avions également évoqué que pour faire monter ou descendre le dirigeable nous déplacerions la nacelle (et donc le centre de gravité), avec une poulie-courroie. Mais il faudrait que quand on fait monter l'appareil et qu'après on relâche la manette, la nacelle revienne en position initiale. Comment pourrions nous faire ?

[calculair]

Bonjour

J'attire toujours votre attention sur le bilan poids.

Pour les piles photovoltaïques, je vous mets un lien :http://www.enerzine.com/1/11418+kona...rganique+.html

L'article donne qu'il faut compter 50 mW par gramme.....je suppose en plein soleil et non à l'interieur

Si vous avez besoin de 20 W sur vos moteurs ( par exemples 2 moteur de 12 V 1 A ) , il faut compter a minima 20 000/50 = 2000/5 = 400 g

Je pense qu'une batterie Li-ion de densité energetique de l'ordre de 150 Wh/kg . une autonomie de 1 heure plein regime 20 /150 = 2/15= 1/7 = 150 g

Je vous conseille aussi de faire un calcul sur les helices pour deduire la vitesse de rotation en fonction du diametre possible et de la traction souhaitée.

Pour fixer cette traction estimer la resistance à l'air a vaincre en fonction de la vitesse de vol.

Je pense qu'il y a pas mal de petits calculs à faire pour ne pas faire au hasard

[calculair]

Pour votre info

http://inter.action.free.fr/publications/zep.pdf

[invite7c01c573]

Merci !!!

Je crois qu'on a trouvé ce qu'il nous faut :

deux moteurs solaires (alim: 3V / conso :110mA / 5000tr/min a vide / couple : 6g/cm )
2 panneaux solaires ( U_nominal :9V / I_nominal : 109mA)

Ca te paraît convenable si on arrive à annuler le poids grâce à la poussée Archimedes (hélium) ?
Egalement, quel type d'accumulateur (batterie) prendrais-tu pour ce type de moteur et de panneaux ?

Merci d'avance ...

[calculair]

Bionjour,

Je ne sais comment evolue la tension de vos panneaux en fonction de l'eclairement

Il serait plus facile sans doute d'avoir une tension unique sur tout le dirigeable de façon à n'avoir 1 batterie

Les batteries Li -Ion sont les plus performantes. Il y a quelques regles à respecter quand à leur utilisation

Les batteries Cd Ni ou MIMH sont moins chères mais beaucoup moins performantes, disponibles au super marché du coin

quant aux moteurs, je n'ai pas l'habitude de manipuler ces petits moteurs. Mais là aussi les regles de la physique s'appliquent
3 V 0,11A = 300 mW environ

5000 T/mnavec un couple de 6g x cm cela fait environ 80 t/s et un couple de 6 x 10^-3x 10x 10^-2 = 6 x 10^-4 N m

P = C W = 6 x 10^-4 x 6 x 80 = 0,2 W grosso modo ce qui est coherent, mais les 5000 t/mn doivent être chargés par le couple de 6g xcm, si non il y a un Loup.....

[invite7c01c573]

Merci bien Calculair pour ces petits calculs, je pense qu'on va bien s'en servir !!!

Sur ce, bonne journée !!!