| 1. Optimisation du poids, en particulier concernant la structure.
Cet aspect est primordial car plus la structure est légère, plus la charge utile est importante, sans parler du fait de sustenter le ballon.
Le choix des matériaux sera effectué en fonction d'un compromis entre leur légèreté et leur résistance.
Chronologiquement, lors de nos recherches:
• Nous avons commencé par étudier un compromis de balsa/carbone. Pour cela nous avons réalisé des éprouvettes, différents sandwiches pour faire des tests de résistance des matériaux. Bien que l'utilisation de tels sandwiches aurait été possible concernant le procédé, nous avons remarqué plusieurs inconvénients: excédant de poids, résistance insuffisante, faible durée de vie et construction fastidieuse.
Résultats des tests de rdm
• Nos recherches se sont ensuite tournées vers une structure entièrement en carbone que nous avons modélisé sur Rdm6.
Modélisation sur Rdm6, ossature.
Matériaux: carbone et époxy.
Module d'Young = 110 MPa
Coefficient de Poisson = 0.30
Module de cisaillement = 42 MPa
Masse volumique = 1600 kg/m3
Poids de la structure = 3.8 kg environ.
• Avec des couples et des longerons faits de carbone le poids de la structure est bien trop élevé: on perd beaucoup de charge utile et on sous exploite les propriétés du carbone.
• Conclusion, c'est maintenant la structure elle-même que l'on va chercher à modifier. Nous allons utiliser uniquement des longerons en carbone et compter sur les cônes et l'enveloppe extérieure pour donner sa forme au ballon.
Nous avons construit une maquette de cette dernière solution, qui nous a montré que cette structure (cf. photos), bien qu'inachevée ne s'écroule pas sous son propre poids et même mieux elle conserve très bien sa forme et amorti les chocs.
2. Recherche de matériaux pour les «réservoirs» d'hélium.
C'est un des points les plus délicats dans la conception de ce dirigeable. En effet, il faut aménager l'espace nécessaire aux réservoirs, mais surtout assurer leur étanchéité et facilité de remplissage.
Nous aurions voulu utiliser du mylar (matériau léger et étanche), néanmoins ce matériau est difficile à se procurer, de plus aucune entreprise privée n'a voulu partager leur technique de collage afin que nous puissions essayer de les confectionner nous même.
En conséquence, nous avons finalement pris contact avec le centre Météo France de Trappes où nous avons été très bien reçu et où nous avons pu récupérer quelques ballons sondes en latex. Malheureusement, leur utilisation semble très délicate: ils sont lourds, peu étanches, très fragiles et à faible durée de vie.
Actuellement, nous contactons plusieurs entreprises susceptibles de nous fournir des ballons de différents types et nous étudions la faisabilité, notamment quand aux nombre de réservoirs que nous choisirons (1, 4 ou de nombreux petits…) et les devis.
3. Modélisations diverses (Catia, 3DSMax, RDM6).
Nous avons déterminé une équation paramétrée de la courbe en superposant un repère à une esquisse de 3DSMax :
X(t)=0.1cos 5 t+0.15cos 4 t + 0.3cos 3 t + 0.65cos 2 t + 1.86cos t - 3.08
Y(t)=0.95sin t
Z(t)=0.95sin t
Puis la modélisation de l'enveloppe sous Catia nous a tout de suite renseigné sur le volume exact de celle-ci: 7.85 m 3 .
4. Sélection du profil des dérives.
A l'aide du logiciel Profil MRA, nous avons choisi un profil symétrique de type NACA12, non portant à incidence nulle mais apportant stabilité.
Et dans ce domaine, nous somme déjà passé à la pratique:
Plan, découpage, assemblage… pour un résultat de moins de 200 grammes pour l'ensemble des dérives.
6. Facilité montage/démontage.
Qualité technologique supplémentaire, réel atout pour le transport (encombrement) et l'assemblage lors des utilisations futures, nous étudions la possibilité de démonter toute la structure.
5. Nacelle.
Ossature de la nacelle
Pour la nacelle, nous nous sommes basé sur le plan d'un canot, que nous avons ensuite retravaillé. Les sections et l'étrave sont réalisés en contre plaqué puis coffrés avec du balsa et entoilés.
La nacelle contiendra la majeure partie des composants de l'électronique de bord. Elle supportera aussi les bras rotatifs et leurs moteurs d'appoint.
7. Recherche d'applications. L'imagination n'a pas de limite, mais concrètement un tel modèle réduit peut transporter une charge utile d'environ 1.5 kg ce qui permet des utilisations variées, telles que:
• La prise d'images aériennes par caméscope numérique haute définition avec retransmission au sol. Ce dispositif pourrait permettre de réaliser des clips vidéo lors de différents évènements, de cartographier, d'effectuer de la surveillance écologique…
• Le positionnement occasionnel d'un relais de télécommunications lors de la couverture d'événements saturants les réseaux.
• Toute application militaire ou civile nécessitant une charge utile à cette échelle. Comme par exemple le transport de petites charges dans des endroits difficiles d'accès ou le lancement d'un petit drone ou planeur en altitude.
Le dirigeable possède également une surface visible non négligeable de 15m² offrant ainsi diverses prestations publicitaires:
• L'une à titre purement promotionnel pour une entreprise désirant ce type de support publicitaire, permanent et donc visible lors de chaque sortie.
L'autre plus généralement consacrée à l' IPSA notamment lors des journées portes ouvertes de l'école ou bien encore au salon du modélisme. |
