Réalisation d’une mini-fusée
Stage DIFOR 2015
David GEOFFROY Pavillon des sciences
Patrick ROUSSET Collège Félix GAFFIOT
Le stabilito
L’empennage
L’emboîtement
Le parachute
La fiche de contrôle
Les différentes opérations
Réalisation du parachute
Le parachute est la solution la plus fréquemment utilisée pour permettre à la fusée de retomber au sol à une vitesse comprise entre 5 m/s et 15 m/s.
Sa forme peut être variable mais dans tous les cas sa surface doit permettre un retour au sol dans les limites de vitesse donné par le cahier des charges.
Il est souvent réalisé en toile de parachute pour diverses raisons : élasticité de la matière, légèreté, découpe facile, bonne résistance à l’arrachement.
Les surfaces mini/maxi sont déterminées, pour les formes classiques (sphérique ou cruciforme) par le logiciel Trajecto qui fait pour vous le calcul de surface et vous donne la vitesse de descente de votre fusée.
Matériel nécessaire :
Outillage nécessaire :
Procédure :
Découper dans la toile la surface souhaitée à l’aide d’un gabarit ou d’un disque (assiette, couvercle, poubelle…).
Reporter 6 fois le rayon du cercle de façon à matérialiser la position des 6 suspentes.
Perçage des trous dans le parachute :
Solution 2 : on met un œillet (diamètre 5 mm
Solution 1 : on place un morceau de scotch (chatterton) de 20 mm de long environ de part et d’autre de la toile et on perce (avec un vieux fer à souder…) un trou à environ 10 mm du bord)
Découper les suspentes : une suspente doit faire 1,5 fois le diamètre du parachute.
NB : on peut découper 3 ficelles de 3 fois le diamètre.
Fixation des suspentes :
Réaliser un nœud (de chaise ci-possible) pour chaque suspente .On peut éviter tout problème en mettant une goutte de super glue sur le nœud.
NB : dans le cas de la mise en place d’un anneau anti-torche, ne pas oublier de passer la suspente dans ce dernier avant de faire les nœuds !!!!
Anneau anti-torche
Mise en place du parachute :
Le parachutes et les suspentes sont emballés dans le tissus ignifugé et glisser dans le tube supportant les ailerons.
Test de solidité à réaliser :
Suspendre une masse de 5 kg après le parachute et le tenir pas la toile…
Réalisation de l’emboîtement
Matériel nécessaire :
Procédure :
Détermination de la longueur de tube à découper :
La fusée sera constituée de 2 éléments distincts :
La partie propulsion-empennage- récupération (inférieure), notée moteur
La partie inférieure doit être suffisamment longue pour pouvoir y coller les ailerons et y loger un ou deux parachutes.
La partie expérimentale, (supérieure) notée ogive
On peut estimer que 150 mm au-dessus de l’aileron
sont un minimum.
Découpe du tube (corps de la fusée) :
Après avoir marqué sur le tube la longueur choisie,
utiliser le coupe-tube et le gros cutter pour couper le tube
en 2 parties qui faudra tout de suite identifier.
On utilisera les extrémités coupées pour y loger l’ogive et l’empennage, les bouts droits (non coupés au cutter)
seront coté emboîtement.
Réalisation du manchon :
Afin d’assurer la jonction des 2 parties de la fusées, il est nécessaire de réaliser un manchon qui peut être intérieur ou extérieur.
Nous n’aborderons que le cas du manchon intérieur.
Dans le commerce, on trouve facilement du tube PVC rigide de 40 mm et 50 mm de diamètre extérieur, par contre on ne trouve pas de 60 mm.
Le manchon PVC rigide :
Détermination de la longueur : la règle veut que pour avoir une bonne jonction, il faut que le manchon soit de 2 fois le diamètre du tube de la fusée.
La découpe du manchon peut se faire à la scie à métaux, à la scie électrique à onglet, à la scie sauteuse. Un ponçage est nécessaire sur toute la longueur du tube
Le manchon est collé à la colle à bois dans le tube supérieur (ogive) sur environ la moitié. On laissera sécher.
NB : attention, le collage du manchon peut être réalisé beaucoup plus tard si l’on souhaite intégrer un système de détection de dépotage qui permettra la libération d’un second parachute dans la partie ogive (voir document « expériences embarquées »).
Percer la rondelle de bois en son centre et y visser le crampillon (crochet) qui servira de point de fixation d’un second parachute ou de fixation du lien qui réunira les 2 éléments de la fusée.
On colle, toujours avec la colle à bois, la rondelle de bois ou plastique, dans le manchon.
Le manchon carton :
Dans le cas des tubes de 60 mm intérieur, il faut réaliser un manchon. Couper 120 mm de tube carton de 60 mm à l’aide du coupe-tube.
Ouvrir le tube sur la longueur en diagonale (cutter, ciseaux) et enlever une bande de carton suffisante de façon à obtenir un diamètre de 50 mm. Collage à la colle à bois.
Contrôle de l’emboîtement :
Réalisation de l’empennage
Matériel :
Procédure :
Collage des ailerons sur le tube moteur :
Utilisation du gabarit de positionnement des ailerons et du pistolet à colle chaude.
Ne pas oublier de coller la rondelle du bas !
On peut maintenir la ficelle avec un élastique ou morceau de scotch le temps du séchage.
Ensuite on colle la rondelle supérieure contre les ailerons en faisant passer la ficelle dans l’encoche
Mesurer la longueur de l’encoche à réaliser sur l’aileron : sur la photo 130 mm.
NB : cette longueur correspond à l’emplanture (m de Stab-Traj)
Le stabilito et trajecto
Le trajecto comprend différentes parties :
L’identité de la fusée et ses dimensions extérieures
Le type de propulseur et son implantation.
La coiffe
Les ailerons : nombre et dimensions.
Le tableau indiquant les résultats et les critères de stabilité.
Le stabilito
Première étape : L’identité de la fusée et
ses dimensions extérieures :
Pour nom, il est préférable d’utiliser
un nom ayant un rapport avec l’aérospatial
Dans notre cas nous travaillons sur des
mini fusées.
La masse est à indiquer sans le propulseur car
il ne sera mis dans la fusée que le jour de l’envoi.
La longueur totale correspond à la distance entre l’arrière du tube et l’avant de la coiffe.
Le centre de masse est environ à la moitié de la longueur totale + 50 mm environ. Ce chiffre est approximatif, toutefois il pourra nous poser problème à la fin de la construction. .
Le stabilito
Le type de propulseur et son implantation.
Indiquez le type de propulseur : dans notre cas un p29-1G 56F120
Indiquer la position du bas : pour bloquer le propulseur, la position du bas sera de 20 mm plus grande que la longueur totale de la fusée.
Il dépassera en bas du tube
Le stabilito
La coiffe :
Elle peut prendre toutes les formes et dimensions. Si vous utilisez une coiffe polystyrène classique, les dimensions sont les suivantes :
Ø 44 , l = 70 mm
Ø 54 , l = 90 mm
Ø 64 , l = 110 mm
Le diamètre à indiquer est celui du diamètre extérieur du tube.
Il faut choisir une forme qui corresponde le plus possible à la forme réalisée.
Le stabilito
Enfin il reste à choisir la taille et le nombre des ailerons.
Ces dimensions ne sont pas à prendre au hasard, ce sont elles qui vont déterminer les critères de stabilité de la fusée.
ATTENTION, le graphique ci-dessous indique sous forme visuelle les grandeurs liées à la stabilité. Il faut que le trait bleu reste à l’intérieure des pointillés dessinés en bleu. Si ce trait bleu est limite de sortir de cette zone, cela indique qu’il faudra respecter parfaitement les dimensions choisies : centre de masse ……
Le stabilito
Le trajecto
Il reste à compléter la deuxième partie : le trajecto. De nombreux
Renseignements seront utiles pour le vol :
Les résultats du vol avec notamment l’altitude prévue et surtout le temps de culmination.
Il faudra en conséquence compléter
le temps de dépotage.
Le trajecto
La surface de parachute doit être renseignée afin d’obtenir une vitesse de descente comprise entre 5 et 15 m/s.
Il est possible de s’aider de
ce petit logiciel de calcul des surfaces.
La fiche de contrôle
Les deux premières pages sont à compléter avant le contrôle de la fusée.
Ce sont les concepteurs de la fusée qui la complètent
Cette page en concerne que l’identité de la fusée, nom et propulseur choisi.
Le nom du contrôleur sera complété par le contrôleur lui-même, vous ne le connaissez pas forcément.
La fiche de contrôle
La deuxième page concerne les dimensions de la fusée.
Il faut mesurer la fusée et se reporter au stabilito pour indiquer les dimensions dans le tableau du bas.
La fiche de contrôle
La troisième page est complétée par le contrôleur. Il vérifie chaque règle du cahier des charges.
Si tout est respecté, le contrôleur sera heureux de cocher OUI pour indiquer qu’elle est qualifiée.
Le lanceur aura ainsi la garantie que la fusée répond aux règles de sécurité.
La fiche de contrôle
Les informations sur le vol et sur le dépotage avec le moteur sont complétées avec les valeurs données sur le trajecto
Les informations sur le lancement peuvent également être complétées lors de la qualification.
Le vent est mesuré avec un anémomètre juste avant le vol. ATTENTION ≤ 10 m/s
La fiche de contrôle
Les coordonnées de la rampe sont à relever sur le GPS.
Suite au vol, il est important pour exploiter les résultats de compléter les résultats du vol.
Vol nominal : vol normal
Vol balistique : le ralentisseur ne s’est pas ouvert, la fusée s ’est écrasée.
Vol irrégulier : parachute en torche, ouverture tardive ou prématurée ……
Relever les coordonnées de l’impact avant de ramasser la fusée.