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Écrit par Rocketroy   
Mercredi, 29 Octobre 2008 22:21

Le projet Mini-Hippie 

Le projet mini HIPPIE s'inscrit dans le projet HIPPIE plus vaste et plus ambitieux.

L'objectif de ce projet Hippie est de battre le record du monde d'altitude qui est aujourd'hui de 2,044 feet (623 mètres), établi par l'équipe UsWaterRocket le 14 juin 2007 à New-York (USA). 

Pour atteindre cet objectif, beaucoup de problèmes sont à résoudre et nous avons décidé de procéder par étapes. Le projet mini-Hippie étant la première.

Mini-Hippie ne signifie pas que la fusée est plus petite que la suivante, ce sont simplement les objectifs visés qui sont plus modestes. En fait, il s'agissait surtout de "débroussailler le terrain", découvrir tous les écueils à surmonter et de réaliser un engin de test, sans prétention au niveau des performances.

Globalement LA grosse difficulté est que pour atteindre l'altitude espérée, il faut mettre plus de 40 bars de pression dans la fusée. Ce qui implique que la fusée doit tenir plus que ces 40 bars, de même que la rampe de lancement. Enfin, ce n'est pas avec une pompe à vélo que l'on va pouvoir monter à cette pression, il faut donc mettre en oeuvre une autre solution.

On peut diviser le problème en 2 grandes parties :

  • La base de lancement
  • La fusée

La base de lancement

 Là aussi on peut diviser le problème, en trois grandes parties :

  • Le tube lanceur et le dispositif de remplissage en eau
  • Le système de retenue
  • Le dispositif de mise en pression

 

On se fixe comme objectif la tenue à une pression de 50 bars pendant au moins 10 minutes.

Le tube lanceur 

Nous avons décidé de partir sur un tube lanceur en cuivre de 18 mm de diamètre. Sur la base de ce tube, un Té permet une dérivation, d'un coté vers le système de remplissage en eau et de l'autre vers le système de mise en pression. Toute cette tuyauterie est montée sur un socle composé de deux cornières en acier de 40x40 mm et 92 cm de long assemblées par deux entretoises en tube acier section carrée de 30x30 mm et 55 cm de large. Sur les 2 entretoises est monté une poutre en bois de section rectangulaire de 90x35 mm sur laquelle est fixée la partie horizontale du Té. Une autre pièce de bois, fixée sur la précédente, permet le maintien du tube lanceur en vertical.

Coté remplissage en eau, une vanne haute pression permet d'isoler le dispositif de remplissage de la haute pression. Ce dernier est constitué d'un pulvérisateur de jardin dans lequel on met la quantité d'eau nécessaire puis que l'on met sous pression pour pouvoir envoyer l'eau à l'intérieur de la fusée.

Le système de retenue 

Il doit d'une part assurer le maintien de la fusée pendant les phases de remplissage en eau et en air, mais aussi la parfaite étanchéité entre la rampe et la fusée. Cette étanchéité est assurée par un joint torique placé sur la tuyère de la fusée, celle-ci entrant dans un cylindre en laiton (le culot) soudé sur le tube lanceur.

Sur la tuyère se trouve une collerette cylindrique, de 10 mm d'épaisseur, qui permet à des mâchoires solidaires du culot de retenir la fusée. Ces mâchoires sont maintenues fermées par un cylindre en aluminium qui coulisse le long du tube lanceur, c'est la bague de blocage. Le déclenchement du lancement se fera en tirant cette bague vers le bas.

Voici le schéma  de ce dispositif :

 

Le dispositif de mise en pression

Nous avions recherché des solutions autour de bouteilles de gaz comprimé (air, azote, CO2, etc...), mais toutes se sont avérées assez onéreuses et difficiles à mettre en oeuvre. Et finalement, pris par le temps, nous nous sommes restreints, pour mini-Hippie, à l'usage d'une pompe à vélo, ce qui limite la montée en pression à 10 bars. 

La rampe au complet :

 

 

La fusée

 

Encore une fois nous avons diviser le problème en 2 parties :

  • le réservoir
  • la charge utile

 

Le réservoir

C'est lui qui doit tenir la pression. L'idée de départ était d'utiliser un tube en polycarbonate (qui présente des caractéristiques mécaniques intéressantes pour une masse volumique faible), renforcé en carbone/époxy.

Les tubes de polycarbonate que nous avons pu trouver sont plutôt épais (1,5 mm), donc assez lourds et rajouter une ou deux couches de carbone par dessus aurait alourdi encore l'addition. Comme les calculs de résistance ont montré que le tube seul devait résister à 20 bars, nous avons décidé de nous en tenir au tube polycarbonate seul. Ce tube fait 62 mm de diamètre extérieur (donc 59 mm en intérieur) et nous avons  pris 1,5 m de long. Aux deux extrémités, nous avons usiné dans du rond de polycarbonate, un bouchon haut servant également de liaison avec la partie charge utile et une tuyère. Ces deux éléments étant collés avec un solvant (chlorure de méthylène). Des tests en pression à 10 bars ont montré la parfaite tenue des collages et du tube.

La charge utile  

 Elle se constitue:

  • d'un système de récupération par parachute
  • de l'électronique permettant la mesure de l'altitude et le déclenchement de l'ouverture du parachute
  • d'une caméra vidéo

Le parachute est logé dans une partie cylindrique juste au dessus du réservoir et il est "poussé" par un ballon de baudruche.

Juste au dessus le cône s'agrippe sur ce cylindre par 2 griffes qu'un servo moteur peut rétracter. Dans ce cône, on trouve, outre le servo moteur et les griffes, la caméra vidéo "Flycamone", la pile de 9V et deux cartes électroniques.

Les mesures effectuées sont sur les pressions statiques et dynamiques de façon à en déduire l'altitude (pression statique) et la vitesse (pressions dynamique et statique).

Le schéma :

 

 Vue de la charge utile au complet (mais sans le cône)

 

Le lancement

Malheureusement, l'électronique n'a pas détecté le décollage, donc la minuterie n'a pas démarré, ni les mesures. Conclusion, le parachute ne s'est pas ouvert et la fusée s'est crashée. La caméra a pris un gros choc et nous n'avons pas pu récupérer le film. Donc nous n'avons rien, toutefois nous avons pu en tirer plein d'enseignements que nous allons mettre à profit pour Hippie 2009.

 

Quelques photos du lancement :

 

La descente en rampe :

 

La photo de famille :-) 

 

Le décollage 

 

 

Mis à jour ( Lundi, 23 Février 2009 22:36 )
 

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