Dirigeable ... à voile

[alopex]

Bonjour à tous,

Je me demandais s’il est possible de concevoir un dirigeable propulsé par le vent au moyen d’une voile. L’idée serait d’avoir une nacelle suspendue sous le ballon par un câble enroulable qui servirait de mât pour la voile. Je joins un petit schéma du système dans une configuration de vent de travers.
Bilan des forces :
Fa : poussée d’Archimède du ballon
P : poids, centre de gravité proche de la nacelle
Ftv : trainée sur la voile
Fpv : portance sur la voile
Ftex : trainée du ballon sur l’axe x
Ftey : trainée du ballon sur l’axe y
Portance du ballon supposée négligeable (sécuritaire)

Dans le plan yz, Fa produit un couple de rappel qui contre celui de Ftv et Ftey. Le système devrait donc se stabiliser avec un certain angle d’inclinaison dépendant de la vitesse du vent et de la surface de voile déployée.

Dans le plan xy on a une dérive latérale dans la direction de y. Dans le plan xz, Fpv tend à faire tourner le système dans le sens antihoraire, mais Ftey entraine un couple de rappel.

Je serais heureux d’échanger avec vous sur cette idée que je trouve amusante !
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[SK69202]

Le dirigeable sans propulsion mécanique est un ballon libre qui de déplace à la vitesse de la masse d'air (le vent), la voile n'apportera rien de plus.

[XK150]

La voile n'apportera rien du tout : un ballon est stationnaire , immobile dans le vent qui l'entraîne , aucun moyen de contrôle passif opérant .

Sauf à changer d'altitude pour trouver d'autres vents , mais c'est une autre histoire...

[alopex]

Merci pour vos réponses. Comme sur un navire à voile, celle-ci permet bien de communiquer à la coque une force qui peut être d'une direction différente
de celle du vent. Avec le vent de travers, le voilier peut avancer perpendiculairement au vent. Pourquoi ne serait ce pas le cas pour un aérostat?

[A voir en vidéo sur Futura]

[SK69202]

Pourquoi ne serait ce pas le cas pour un aérostat?

Parce que le navire à voile est dans deux milieux différents qui ne bouge pas de la même manière, l'air et l'eau, pour comparer il faut prendre l'exemple d'une barque dans un courant marin sans vent, tu trempes ta main dans l'eau sans bouger le bras et tu regardes si la barque change de vitesse.

[f6bes]

Merci pour vos réponses. Comme sur un navire à voile, celle-ci permet bien de communiquer à la coque une force qui peut être d'une direction différente
de celle du vent. Avec le vent de travers, le voilier peut avancer perpendiculairement au vent. Pourquoi ne serait ce pas le cas pour un aérostat?

Le ballon est DANS le meem élément ...l'air ( voile) et "coque"= ballon..dans AIR aussi.
Un voilir est dans DEUX éléments l'air (voile) et coque (eau)
Ca fait la didfférnce!!.Bonne soiré
e

[antek]

Avec le vent de travers, le voilier peut avancer perpendiculairement au vent. Pourquoi ne serait ce pas le cas pour un aérostat?

La réponse a été donnée par SK69202, mais je te suggère de dessiner ton aérostat par vent de travers (par rapport à la trajectoire voulue) et d'y placer les vecteurs force "coque" et "voile"..
Sachant qu'on peut agir sur l'angle "coque"/"voile" de l'aérostat mais pas sur l'angle "vent"/"aérostat".

[polo974]

seules solutions éventuellement possibles:

• "marsouiner" entre 2 couches atmosphériques en jouant sur l'énergie cinétique et potentielle, mais la traînée est trop importante
• avoir un dirigeable avec des annexes volant à des altitudes différentes pour capter les vents circulants dans d'autres directions

la première solution est utilisée par certains oiseaux de mer mais n'est pas transposable à un dirigeable.
la seconde est envisageable mais le fonctionnement n'est pas systématiquement garanti (condition atmosphérique adéquate nécessaire) et il faudrait des lignes de l'ordre d'un km de longueur...

[alopex]

Bonsoir et merci pour vos réponses.
Si je comprend bien la différence avec le voilier tient au fait qu'on est dans un seul milieu (l'air) et non dans deux (l'air et l'eau).
La voile tend à faire dériver le voilier dans la direction perpendiculaire à sa progression mais c'est la trainée de l'eau sur le profil
de la coque qui vient compenser cette force, c'est bien ça? Avec mon dirigeable, je n'ai rien pour compenser et il va donc dériver
jusqu'à atteindre une vitesse proche de celle du milieu et donc la voile n'aura plus de portance. Au final on aura un ballon non
dirigeable. Ai je bien compris? Merci.

[alopex]

Hello,
J'oubliais! Un lien vers un papier sympa sur un dirigeable à voiles ou un voilier volant comme vous préférez!
https://www.bateaux.com/article/1906...ier-dirigeable

[XK150]

Re ,

Dans votre cas , la " voile " ne sera jamais gonflée : elle pendouillera lamentablement au bout du " mât " comme une vieille chaussette mal essorée ...
Dans un dirigeable totalement passif , vous pouvez sortir la tête par le hublot , vous ne sentez rien de rien , nada ...
Et pourtant , vous bougez par rapport à la Terre ! ... Au gré du vent ....

[alopex]

Bonsoir,
Pour que ça fonctionne il faudrait un système actif qui crée une poussée opposée aux forces de dérive. J'estime que la force nécessaire serait 3 à 4 fois inférieure
à la traction générée par la voile. Le bilan énergétique serait donc largement favorable par rapport à un dirigeable propulsé "classiquement". Evidemment on s'éloigne
de l'esprit du concept de base...

[SK69202]

il faudrait un système actif qui crée une poussée opposée aux forces de dérive

autant pousser le dirigeable avec.

[polo974]

Bonsoir,
Pour que ça fonctionne il faudrait un système actif qui crée une poussée opposée aux forces de dérive. J'estime que la force nécessaire serait 3 à 4 fois inférieure
à la traction générée par la voile. Le bilan énergétique serait donc largement favorable par rapport à un dirigeable propulsé "classiquement". Evidemment on s'éloigne
de l'esprit du concept de base...

en gros, je suis sur le pont dirigeable et je souffle dans la voile...
ben non, ça ne donne rien (à part une hyperventilation)...