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Dirigeable et forme aérodynamique du ballon



  1. #1
    storm-skeleton

    Dirigeable et forme aérodynamique du ballon


    ------

    Bonsoir à tous,

    J'ai dans l'idée d'un projet (en classe préparatoire) visant à améliorer le rendement d'un dirigeable solaire.

    Outre l'aspect apport d'énergie électrique que je vais néanmoins traiter, je voudrais trouver une forme pour l'enveloppe de mon dirigeable afin que les forces de traînées soient minimales.

    Je ne veux pas me baser sur les formes déjà existantes (ça serait trop simple). Cependant, je me demande quelle forme serait la plus adaptée en fonction de la vitesse du dirigeable.

    Voilà, j'attends vos suggestions et vos questions éventuelles si je n'ai pas été clair.

    Merci d'avance

    -----

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  3. #2
    Dynamix

    Re : Dirigeable et forme aérodynamique du ballon

    Salut
    Le problème c' est que les formes les plus adaptées sont justement les formes existantes .
    Grosso modo , l' œuf ou la goutte d' eau étirés en longueur .

  4. #3
    Bluedeep

    Re : Dirigeable et forme aérodynamique du ballon

    Citation Envoyé par storm-skeleton Voir le message
    Outre l'aspect apport d'énergie électrique que je vais néanmoins traiter, je voudrais trouver une forme pour l'enveloppe de mon dirigeable afin que les forces de traînées soient minimales.
    Ca tombe bien, c'est justement la forme du dirigeable .... (on peut toujours l'allonger pour diminuer la surface du maître couple mais au délà d'un certain rapport largeur/longueur les contraintes de torsion en lacet le rendrait de facto inpilotable, sauf en ligne droite).

  5. #4
    storm-skeleton

    Re : Dirigeable et forme aérodynamique du ballon

    Je ne parlais pas des formes physiques existantes mais des formes de ballons déjà développés.

    Les formes comme la goutte d'eau m'intéressent car ils sont de révolutions (permettant la construction d'un dirigeable autour) et ont un faible coefficient de traînée.

    Mais quelles sont les plages de vitesses à partir de laquelle ces formes sont intéressantes ?

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

    Re : Dirigeable et forme aérodynamique du ballon

    Bonjour,

    S'il y avait une meilleure forme, les ingénieurs de l'époque l'auraient choisie....

    Maintenant si votre dirigeable à une mission particulière, peut être il peut y avoir une optimisation par rapport à cette mission ou par rapport à des contraintes d'utilisation spécifiques


    Citation Envoyé par Dynamix Voir le message
    Salut
    Le problème c' est que les formes les plus adaptées sont justement les formes existantes .
    Grosso modo , l' œuf ou la goutte d' eau étirés en longueur .
    En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)

  8. #6
    Bluedeep

    Re : Dirigeable et forme aérodynamique du ballon

    Citation Envoyé par storm-skeleton Voir le message
    Je ne parlais pas des formes physiques existantes mais des formes de ballons déjà développés.
    C'est exactement ce qu'on vous a répondu.

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  10. #7
    Dynamix

    Re : Dirigeable et forme aérodynamique du ballon

    Le coefficient de traînée est indépendant en première approximation de la vitesse .
    La forme idéale est donc la même à toutes les vitesse .

  11. #8
    calculair

    Re : Dirigeable et forme aérodynamique du ballon

    En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)

  12. #9
    storm-skeleton

    Re : Dirigeable et forme aérodynamique du ballon

    Citation Envoyé par Bluedeep Voir le message
    Ca tombe bien, c'est justement la forme du dirigeable .... (on peut toujours l'allonger pour diminuer la surface du maître couple mais au délà d'un certain rapport largeur/longueur les contraintes de torsion en lacet le rendrait de facto inpilotable, sauf en ligne droite).
    Parfait, cela me permettra de le re-vérifier (que la forme du dirigeable est la meilleure).
    Sinon, je ne m'intéresserais au rapport largeur/longueur seulement si il intervient dans l'étude des forces de frottements.
    Ce que je veux dire par là est que je ne m'intéresse pas à la manoeuvrabilité de l'engin.

    Citation Envoyé par Dynamix Voir le message
    Le coefficient de traînée est indépendant en première approximation de la vitesse .
    La forme idéale est donc la même à toutes les vitesse .
    C'est pas faux ><

  13. #10
    Bluedeep

    Re : Dirigeable et forme aérodynamique du ballon

    Citation Envoyé par storm-skeleton Voir le message
    Ce que je veux dire par là est que je ne m'intéresse pas à la manoeuvrabilité de l'engin.
    Dans ces cas là, les problèmes de propulsions ne se posent pas non plus.

  14. #11
    storm-skeleton

    Re : Dirigeable et forme aérodynamique du ballon

    Citation Envoyé par calculair Voir le message
    Merci beaucoup calculair, j'avais déjà le 2ème lien mais e 1er est d'un grand secours

  15. #12
    storm-skeleton

    Re : Dirigeable et forme aérodynamique du ballon

    Citation Envoyé par Bluedeep Voir le message
    Dans ces cas là, les problèmes de propulsions ne se posent pas non plus.
    Pourquoi ? On peut bien essayer de le faire aller en ligne droite ?

    Pour éviter les quiproquos, je veux essayer d'améliorer le rendement global du dirigeable.
    C'est à dire que je veux trouver la meilleure disposition de mes panneaux solaires ainsi que leur quantité mais aussi la meilleure forme du ballon pour pouvoir voler le plus vite possible (la vitesse étant un point faible du dirigeable).

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  17. #13
    Dynamix

    Re : Dirigeable et forme aérodynamique du ballon

    Citation Envoyé par storm-skeleton Voir le message
    je veux essayer d'améliorer le rendement global du dirigeable.
    pour pouvoir voler le plus vite possible
    C' est contradictoire .
    Plus tu voleras vite moins le rendement sera bon .

  18. #14
    storm-skeleton

    Re : Dirigeable et forme aérodynamique du ballon

    Citation Envoyé par Dynamix Voir le message
    C' est contradictoire .
    Plus tu voleras vite moins le rendement sera bon .
    C'est ma faute, je m'exprime mal.

    C'est peut être pas une notion de rendement au final.

    Je cherche à modifier l'allure du ballon ainsi que la disposition des panneaux photovoltaïques afin de voler le plus vite possible.

  19. #15
    calculair

    Re : Dirigeable et forme aérodynamique du ballon

    Bonjour

    Pourquoi voler le plus vite possible ? Battre un record de vitesse ?

    Autre objectif : Parcourrir la distance maximale : Les 2 objectifs ne definireront pas les mêmes paramètres de propulsion.

    Autre données Distance Air ou distance Sol ( quid du vent ...?)

    Je ne sais si cela intervient Vol de nuit ou vol de jour ? problème des batteries et des nuages éventuels..
    En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)

  20. #16
    storm-skeleton

    Re : Dirigeable et forme aérodynamique du ballon

    Citation Envoyé par calculair Voir le message
    Bonjour

    Pourquoi voler le plus vite possible ? Battre un record de vitesse ?
    Pour rendre le dirigeable plus utile, c'est son point faible face à l'avion.

    Citation Envoyé par calculair Voir le message
    Autre objectif : Parcourrir la distance maximale : Les 2 objectifs ne definireront pas les mêmes paramètres de propulsion.

    Autre données Distance Air ou distance Sol ( quid du vent ...?)
    Je ne pense pas faire une étude sur la distance franchissable.
    Et que veux tu dire par distance air ou sol ?

    Citation Envoyé par calculair Voir le message
    Je ne sais si cela intervient Vol de nuit ou vol de jour ? problème des batteries et des nuages éventuels.
    Très certainement vol de jour, mon projet doit être présenté en 10 minutes à l'oral donc ça me laisse que peu de possibilités d'études.

    Après, ce projet est dans sa genèse, je sais à peu près où je me dirige mais les moyens ne sont pas encore clairement définis.

    Il est prévu d'étudier la disposition des panneaux ainsi que la forme du ballon via une étude théorique (calculs, modélisation numérique ...) et plusieurs expériences. Plusieurs formes de ballons seront testées en soufflerie, pour les panneaux je ne sais pas encore.

  21. #17
    storm-skeleton

    Re : Dirigeable et forme aérodynamique du ballon

    Par rapport à ce que je viens de dire, quelqu'un connait un logiciel de soufflerie numérique (sur mac ?) ?

  22. #18
    calculair

    Re : Dirigeable et forme aérodynamique du ballon

    Bonjour

    Les études de vitesse se font par rapport à l'air

    Avec du vent la vitesse sol est différente de la vitesse sol

    exemple: Si ton dirigeable à une vitesse air max de 50 kmh, alors avec un vent de face de 50 km/h sa vitesse sol est nulle ....!
    En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)

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  24. #19
    storm-skeleton

    Re : Dirigeable et forme aérodynamique du ballon

    Citation Envoyé par calculair Voir le message
    Bonjour

    Les études de vitesse se font par rapport à l'air
    Ah d'accord. Tu parlais de distance du coup j'avais pas fait le rapprochement.
    Bien sur, je vais regarder la vitesse par rapport au sol (la seule vraiment utile quand on veut se déplacer).

  25. #20
    Bluedeep

    Re : Dirigeable et forme aérodynamique du ballon

    Citation Envoyé par storm-skeleton Voir le message
    Ah d'accord. Tu parlais de distance du coup j'avais pas fait le rapprochement.
    Bien sur, je vais regarder la vitesse par rapport au sol (la seule vraiment utile quand on veut se déplacer).
    Comme elle est la somme vectorielle de la vitesse air + la vitesse du vent, tu n'as aucun moyen de la calculer, ne pouvant pas faire d'hypothèses sur le vent.

  26. #21
    storm-skeleton

    Re : Dirigeable et forme aérodynamique du ballon

    Citation Envoyé par Bluedeep Voir le message
    Comme elle est la somme vectorielle de la vitesse air + la vitesse du vent, tu n'as aucun moyen de la calculer, ne pouvant pas faire d'hypothèses sur le vent.
    Comment ça je peux pas la calculer ?

  27. #22
    Bluedeep

    Re : Dirigeable et forme aérodynamique du ballon

    Citation Envoyé par storm-skeleton Voir le message
    Comment ça je peux pas la calculer ?
    Tu peux la calculer mais en faisant une hypothèse sur le vent.

  28. #23
    storm-skeleton

    Re : Dirigeable et forme aérodynamique du ballon

    Ah oui je peux la calculer

    Tu disais que je ne pouvais pas faire d'hypothèse sur le vent, je comprenais pas.

  29. #24
    calculair

    Re : Dirigeable et forme aérodynamique du ballon

    Bonjour,

    L'effet du vent ne dois pas être simple à prendre en compte

    Le vent de face est une situation simple.

    Le vent de coté est une situation plus complexe, notamment si la forme du dirigeable est effilé dans le sens de sa longueur
    En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)

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  31. #25
    Dynamix

    Re : Dirigeable et forme aérodynamique du ballon

    Si on se place dans le référentiel air , il n' y a pas de vent .
    Le vent , c' est la vitesse de déplacement du sol , qui n' a aucun effet aérodynamique .

  32. #26
    LPFR

    Re : Dirigeable et forme aérodynamique du ballon

    Citation Envoyé par calculair Voir le message
    ...
    Le vent de coté est une situation plus complexe, notamment si la forme du dirigeable est effilé dans le sens de sa longueur
    Bonjour.
    Je ne vois pas le problème. Le dirigeable, comme les avions, volent dans le vent. S’ils veulent avoir un cap donné par rapport à la terre, il faut qu’ils choisissent le bon cap. Ce qui fait, que vus de terre ils volent « de travers ». Mais ils volent toujours face au vent apparent. Ça pose un problème aux avions au moment de l’atterrissage car ils ne peuvent pas atterrir de travers. Mais pas aux dirigeables ou aux hélicoptères qui peuvent s’immobiliser par rapport au sol tout en ayant une vitesse par rapport à l’air.
    Au revoir.

  33. #27
    Bluedeep

    Re : Dirigeable et forme aérodynamique du ballon

    Citation Envoyé par LPFR Voir le message
    Je ne vois pas le problème.
    Il existe un problème spécifique au dirigeable, à partir d'une "certaine" longueur, qui n'existe pas avec les avions : il n'est pas rigide et dès l'instant où la longueur est suffisante pour qu'il y ait un gradient de vent entre les deux extrémités (c'est à dire que l'espace soit assez grand pour que le vent ne soit pas homogène sur toute la longueur du dirigeable), il se déforme.

    Le cas peut notamment se produire très facilement, du fait des obstacles, à l’atterrissage et au décollage, et bien sur lorsqu'il manoeuvre.

  34. #28
    LPFR

    Re : Dirigeable et forme aérodynamique du ballon

    Re.
    Je ne sais pas de quels dirigeables parlez-vous.
    Les zeppelins étaient formés par une armature en aluminium couverte de toile. Et à l’intérieur de cette armature, avec des passerelles et échelles pour l’équipage, il y avait des ballons remplis d’hydrogène attachés à l’armature.
    Ils n’étaient pas plus déformables qu’un avion actuel.
    Je ne sais pas comment sont faits les gros dirigeables actuels, comme le Goodyear, que l'on voit parfois voler au dessus de nos têtes.
    A+

  35. #29
    invite07941352

    Re : Dirigeable et forme aérodynamique du ballon

    Bonsoir,
    Les anciens Zeppelin étaient à carcasse rigide .
    Il existe des ballons totalement souples : c'est le gonflage qui rigidifie l'enveloppe , souvent appelés " blimp" .
    Et pour finir de compliquer , le dernier Zeppelin NT est classé dans les semi-rigides ! Mais il est plutôt rigide !

    http://notech.franceserv.com/dirigeables.html

    http://www.google.fr/imgres?imgurl=h...ed=0CCIQrQMwAA
    Dernière modification par catmandou ; 28/10/2014 à 20h03.
    "Un état bien dangereux : croire comprendre "

  36. #30
    Bluedeep

    Re : Dirigeable et forme aérodynamique du ballon

    Citation Envoyé par LPFR Voir le message
    Re.
    Je ne sais pas de quels dirigeables parlez-vous.
    Les zeppelins étaient formés par une armature en aluminium couverte de toile. Et à l’intérieur de cette armature, avec des passerelles et échelles pour l’équipage, il y avait des ballons remplis d’hydrogène attachés à l’armature.
    Ils n’étaient pas plus déformables qu’un avion actuel.
    Si, beaucoup plus. Carcasse rigide dans le cas des zeppelin signifie simplement que le volume externe ne changeait pas; cela n'implique absolument rien en terme de rigidité structurelle (renseignez vous sur la simulation maintenant admise concernant la catastrophe du Hindenbourg : tout porte à croire que l’événement déclencheur a été une manœuvre en lacet ayant entrainé une rupture d'un cable de maintent d'une cellule).

    Je ne sais pas comment sont faits les gros dirigeables actuels, comme le Goodyear, que l'on voit parfois voler au dessus de nos têtes.
    A+
    Ce sont des "blimp" : rien à voir avec un Zeppelin, qui serait beaucoup trop couteux à reproduire de nos jours (les dimensions n'ont rien à voir non plus).

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