Dimensionnement d'un ballon captif: quel logiciel?

[invite5ff3788e]

Bonjour,


dans le cadre d'un projet pour mes études, je dois dimensionner un ballon captif. Celui ci se présente sous la forme d'une sphéroïde maintenue au sol par 3 câbles et je voudrais déterminer sa stabilité en fonction de la vitesse du vent. C'est à dire le déplacement de la structure constituée par le ballon et ses attaches au sol.

Pour cela je voudrais procéder à une simulation sur le ballon: je pensais utiliser le logiciel RDM6 que je maitrise bien mais je ne sais pas comment modéliser un ballon; je pense que c'est infaisable sur ce logiciel, à moins que quelqu'un sache comment faire?

J'ai d'autres pistes, abaqus, solidworks mais je ne suis pas non plus certain qu'ils soient fait pour ça; je ne trouve pas d'antécédents sur le net ... des avis?

Tout idée peut être utile. Merci
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[f6bes]

Bsr à toi et bienvenue sur FUTURA,

Ben faudrait connaitre l'emprise du vent sur la SURFACE du ballon!
A la limite le ballon peut se retrouver plaqué au sol ( 2 haubans tendus , le troisieme sera mou)
Comme tu ne dis rien sur la force ascentionnelle du ballon...difficile d'en dire plus.
Bonne soirée

[invite5ff3788e]

Merci pour ta réponse. Je ne pense pas que la force ascensionnelle du ballon soit très importante; je considère le ballon stationnaire à 10m du sol, fixé par 3 câbles distants de 60degrés.


En revanche il me faut effectivement déterminer la force du vent sur la surface du ballon mais ça me parait assez compliqué; il s'agit d'une sphéroïde, le calcul risque d'être complexe ... je vais me renseigner!

[invite948b37db]

bonjour

Merci pour ta réponse. Je ne pense pas que la force ascensionnelle du ballon soit très importante

ben si ! Imagine que cette force ascensionnelle soit très faible et que le ballon peine à tendre les câbles. Au moindre coup de vent, il va se déplacer.
A l'inverse, si la force ascensionnelle est très forte, il aura tendance à maintenir la verticalité des câbles.

Ne connaissant pas du tout le logiciel RDM6, je ne sais pas où se situe ton problème ? C'est le dessin du ballon ou la simulation mathématique du phénomène qui te soucie ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite5ff3788e]

bonjour

ben si ! Imagine que cette force ascensionnelle soit très faible et que le ballon peine à tendre les câbles. Au moindre coup de vent, il va se déplacer.
A l'inverse, si la force ascensionnelle est très forte, il aura tendance à maintenir la verticalité des câbles.

Ne connaissant pas du tout le logiciel RDM6, je ne sais pas où se situe ton problème ? C'est le dessin du ballon ou la simulation mathématique du phénomène qui te soucie ?

Oui! En effet, je confondais force ascensionnelle et poussée d'archimède

Cette force se situerai aux alentours de 100N de poussée en l'état actuel des choses. Après un petit calcul qui prends en compte cette donnée et la géométrie du ballon j'obtiens une vitesse de vent maxi normale à la surface de 17km/h, c'est peu ...! Au delà, le ballon redescend.

RDM6 est très axé treillis et poutres, pas moyen d'étudier un ballon là dessus ... du coup, je me demandais si quelqu'un connaissait un logiciel capable de modéliser ce problème et d'exploiter des résultats? J'ai pensé à Abaqus ou solidworks mais connaissant peu les deux je préfère être sûr que c'est faisable avant

[invite948b37db]

Cette force se situerai aux alentours de 100N de poussée en l'état actuel des choses. Après un petit calcul qui prends en compte cette donnée et la géométrie du ballon j'obtiens une vitesse de vent maxi normale à la surface de 17km/h, c'est peu ...!

Je suis incapable de confirmer ou infirmer cette valeur mais elle ne me surprend pas. Je m'étais renseigné sur l'installation d'un ballon captif sur un site touristique pour permettre l'observation d'un lieu inaccessible au sol. Ce problème de vent s'ajoutant aux questions de sécurité m'a été opposé car il n'aurait été utilisable que quelques heures par an.

tu devrais peut-être te rapprocher des aérostiers qui sont confrontés aux mêmes problèmes. Seuls les grandeurs changent.

[f6bes]

Cette force se situerai aux alentours de 100N de poussée en l'état actuel des choses. Après un petit calcul qui prends en compte cette donnée et la géométrie du ballon j'obtiens une vitesse de vent maxi normale à la surface de 17km/h, c'est peu ...! Au delà, le ballon redescend.

)

Remoi,
Hum , TANT qu'il n'y a pas de vent ,le ballon (dont on ignore SA surface) RESTE à la verticale . Dés qu'il y a le moindre vent , ton ballon
perd FORCEMENT de l'altitude vis à vis de la position ..sans vent.
le vent si faible soit il à tendance à DEPLACER ton ballon dans la direction..du vent.
Ton ballon étant captif il décrit un arc de cercle vers le bas. Donc il perd de l'aititude ( peu si le vent est FAIBLE)
Mais il en perd ...si on est RIGOUREUX.
Dire qu'il en perds qu'à partir de ..17 km/h n'est donc pas véridique.

Bonne journée

[invite5ff3788e]

Remoi,
Hum , TANT qu'il n'y a pas de vent ,le ballon (dont on ignore SA surface) RESTE à la verticale . Dés qu'il y a le moindre vent , ton ballon
perd FORCEMENT de l'altitude vis à vis de la position ..sans vent.
le vent si faible soit il à tendance à DEPLACER ton ballon dans la direction..du vent.
Ton ballon étant captif il décrit un arc de cercle vers le bas. Donc il perd de l'aititude ( peu si le vent est FAIBLE)
Mais il en perd ...si on est RIGOUREUX.
Dire qu'il en perds qu'à partir de ..17 km/h n'est donc pas véridique.

Bonne journée

Je vois ce que tu veux dire.

En fait, cette valeur de 17km/h correspond à la vitesse du vent pour laquelle les forces de pressions exercées par le vent sur le ballon deviennent supérieures à la force ascensionnelle du ballon.

Par conséquent, si on imagine un vent >17km/h constant sur une période le ballon perdra de l'altitude ... jusqu'au sol! Et il ne remontera pas durant cette période!

Ton explication est tout à fait juste, en revanche j'estime que pour un vent <17km/h, les forces de pression exercées par le vent étant inférieures à la force ascensionnelle, le ballon va se déplacer mais il remontera à sa position initiale z=10. Ce qui est tout de même moins grave.

Dites moi si je me trompe

[f6bes]

Remoi,
C'est deux forces appliquées l'une perpandiculaire à l'autre. Tu fais la RESULTANTE. Pas plus compliqué.
A+

[polo974]

il faut que tu détermines la pente de tes câbles pour qu'ils se détendent pas...
bref, 100N vers le haut.
quelle diamètre?

en partant sur 4m de diamètre et un cx de ,44:

si tu veux tenir à un vent de 50 km/h, tu auras une traînée de 640 N

ton câble doit déjà tenir à 650 N...

et il se couchera à arctan(100/640) soit un peu moins de 9°...

donc si tu ne veux pas (aux conditions indiquées) que tes câbles se détendent, ils doivent être ancrés tels qu'ils soient inclinés à 9° (par rapport à l'horizontale) (et tes câbles seront toujours tendus à 650N).