1. La propulsion par réaction Chapitre 03Le mouvement des
Dans un référentiel galiléen le vecteur quantité de mouvement se conserve si le système est isolé ou pseudo-isolé. 1.3. Décollage d'un avion et d'une fusée.
PRINCIPE DE PROPULSION DUNE FUSÉE
C3 : L'envois d'un satellite ou d'une sonde spatiale. PRINCIPE DE PROPULSION D'UNE FUSÉE. Capacité(s) contextualisée(s) mise(s) en jeu durant l'activité :.
La propulsion des fusées
haut (Cf moteur Vulcain). On appelle ça la propulsion à réaction : C'est le même principe quand un ballon de baudruche se dégonfle et s'envole dans.
CHIMIE : PROPULSION DUNE FUSEE
CHIMIE : PROPULSION D'UNE FUSEE. Pour faire décoller et déplacer une fusée on met dans deux réservoirs du dihydrogène et du dioxygène liquides.
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3 avr. 2010 Comme son nom ne l'indique pas le mode de propulsion de la fusée est dû à l'air contenu au départ dans le réservoir. Le principe utilise ...
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Afin d'analyser la propulsion de notre fusée il nous a paru tout d'abord nécessaire d'étudier Principe : Accrocher des poids au bouchon de la fusée.
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La propulsion d'une fusée à eau est basée sur le principe physique bien connu d'action-réaction : lorsqu'une certaine masse (la masse.
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La propulsion fait donc appel au principe d'action et de réaction de Newton On considère ensuite la structure de la fusée d'une part les gaz éjectés ...
CHAPITRE I GENERALITES SUR LES MOTEUR-FUSEE I1 INTRODUCTION
1 CHIMIE : PROPULSION D’UNE FUSEE Pour faire décoller et déplacer une fusée on met dans deux réservoirs dudihydrogèneet dudioxygèneliquides (ce qui permet d’en stocker une quantité importante) En faisant réagir le dioxygène et le dihydrogène dans le moteur de la fusée on fabrique une grande quantité devapeur d
CHAPITRE I GENERALITES SUR LES MOTEUR-FUSEE I1 INTRODUCTION
Propulsion dans un sens large est l'acte de changer le mouvement d'un corps Les mécanismes de propulsion fournissent une force qui déplace les corps initialement au repos change une vitesse ou surmonte des forces de ralentissement quand un corps est propulsé à travers un milieu
La propulsion des fusées - cite-sciencesfr
Objectif : Lancer une fusée le mieux possible Durée estimée : 10 min Suggestion d’activité : Essayer 3 lancements de la fusée avec beaucoup d’eau très peu d’eau une quantité intermédiaire Questions pour les élèves Comment la fusée se propulse-t-elle ? C’est une fusée à eau
Introduction à la propulsion spatiale - École Polytechnique
Concepts de base Le principe général de la propulsion spatiale s'appuie sur l'échange de quantité de mouvement entre la matière éjectée et l'engin à propulser Les systèmes propulsifs pour les véhicules spatiaux La propulsion fait appel à 2 grands principes : conservation de l’énergie conservation de la quantité de mouvement
Qui a inventé la propulsion des fusées ?
Cependant, les développements significatifs de la propulsion des fusées ont eu lieu au XXe siècle. Les premiers pionniers comprenaient le Russe Konstantin E. Ziolkowsky, qui est crédité de l'équation fondamentale de vol de fusée et de ses propositions de 1903 pour construire des véhicules de fusée.
Comment se propulsent les fusées ?
La propulsion des fusées : les fusées ou les navettes (Les navettes ont des moteurs de fusée) se propulsent en utilisant le principe : « Action = réaction ». C’est la troisième loi de Newton, principe selon lequel à toute action correspond une réaction égale et de direction opposée.
Qu'est-ce que la propulsion spatiale ?
Le principe général de la propulsion spatiale s'appuie sur l'échange de quantité de mouvement entre la matière éjectée et l'engin à propulser. Les systèmes propulsifs pour les véhicules spatiaux. La propulsion fait appel à 2 grands principes : conservation de l’énergie conservation de la quantité de mouvement.
Quel est le principe de la propulsion ?
D ANS NOTRE VIE DE TOUS LES JOURS, nous utilisons, sans toujours le savoir, le principe de la propulsion. Donnons un exemple simple : un nageur se déplace dans l'eau en se propulsant grâce à ses mouvements. Tous les modes de propulsion font appel à la réaction.
LES FUSEES A EAU
Version 2.3
Avril 2010
Cahier Planète Sciences
La fusée à eauNote technique Planète SciencesVersion 2.3Page 2/69
Sommaire
Objectifs de ce document ........................................................................
. 5Présentation général ........................................................................
......... 5Pour débuter rapidement ........................................................................
.. 6Une fusée à eau, c'est quoi ? ........................................................................
............. 6Le matériel nécessaire ........................................................................
....................... 6Les matériaux nécessaires ........................................................................
................. 6Assemblage des différents éléments ........................................................................
. 6Dispositif élémentaire pour le gonflage ...................................................................... 8
Mise en place simple pour un lancement ................................................................... 9
La sécurité lors des lancements ........................................................................
....... 10Construction ........................................................................
......................................................... 10Essais ........................................................................
................................................................... 10Lancements ........................................................................
.......................................................... 10Organisation d'une campagne de lancements ......................................................... 11
La préparation ........................................................................
........................................................ 11La chronologie ........................................................................
....................................................... 11Pour approfondir ........................................................................
............. 12Principes régissant la fusée à eau ........................................................................
... 12La propulsion ........................................................................
......................................................... 12Considération sur l'aérodynamique ........................................................................
....................... 14Le vol ........................................................................
..................................................................... 17La stabilité ........................................................................
............................................................. 18L'atelier ........................................................................
.................................................................. 20Les matériaux ........................................................................
........................................................ 21Le corps de la fusée ........................................................................
........................................... 21Le cône ........................................................................
.............................................................. 21Les ailerons ........................................................................
........................................................ 21Le parachute ........................................................................
...................................................... 21Les adhésifs ........................................................................
....................................................... 21Construction ........................................................................
.......................................................... 22Traçage et découpe des bouteilles ........................................................................
.................... 22Corps simple ........................................................................
...................................................... 24Corps multi-bouteilles ........................................................................
........................................ 24Tuyère ........................................................................
................................................................ 26Empennage ........................................................................
........................................................ 28Cône ........................................................................
.................................................................. 34Les bases de lancement ........................................................................
.................. 36Les fonctions d'une base de lancement ........................................................................
................ 36Mise en pression ........................................................................
................................................ 36Maintien lors de la mise en pression ........................................................................
.................. 36Remplissage ........................................................................
...................................................... 36Guidage ........................................................................
............................................................. 36Quelques systèmes existants ........................................................................
................................ 36Mise en pression ........................................................................
................................................ 36Maintien lors de la mise en pression ........................................................................
................. 37Remplissage ........................................................................
...................................................... 40 La fusée à eauNote technique Planète SciencesVersion 2.3Page 3/69
Guidage
............................................................. 41Sécurité ........................................................................
.............................................................. 41Description de deux modèles simples de base de lancement ....................................................... 41
La rampe Planète Science ........................................................................
................................. 42Les plans d'ensemble : ........................................................................
................................... 42Nomenclature de la rampe ........................................................................
............................. 44Les systèmes de récupération ........................................................................
......... 50Le parachute posé sur la fusée ........................................................................
............................. 50Le volet aérodynamique ........................................................................
........................................ 51La minuterie mécanique ........................................................................
........................................ 54La minuterie électronique ........................................................................
...................................... 54Le planeur à ailes fixes ........................................................................
.......................................... 54Le planeur à ailes déployables ........................................................................
.............................. 55Les parachutes ........................................................................
...................................................... 58La mesure de l'altitude ........................................................................
..................... 59Pistes pour aller encore plus loin ........................................................... 62
Une fusée à deux régimes de propulsion ................................................................. 62
Fusées multi-réservoirs ........................................................................
.................... 63Fusées multi-étages ........................................................................
......................... 63Maquettes ........................................................................
......................................... 65Charge utile ........................................................................
...................................... 65Les fusées amateurs en France ............................................................. 66
Le partenariat CNES - Planète Sciences ................................................................. 66
Les activités aérospatiales de jeunes ...................................................................... 66
La microfusée ........................................................................
........................................................ 66La minifusée ........................................................................
.......................................................... 67Les fusées expérimentales ........................................................................
.................................... 67Démarche expérimentale ........................................................................
................. 68Principe de la démarche ........................................................................
........................................ 68Bibliographie ........................................................................
.................. 69Ouvrages ........................................................................
............................................................... 69Quelques sites Internet... ........................................................................
....................................... 69 La fusée à eauNote technique Planète SciencesVersion 2.3Page 4/69
Ce document a été écrit par un collectif bénévole du ré seau Planète Sciences La fusée à eauNote technique Planète SciencesVersion 2.3Page 5/69
Objectifs de ce document
autres possibilités de pratique après la fusée à eau ! pouvons sûrement faire quelque chose pour vous !Présentation général
Contrairementàsesconsoeurs(voirLes
fuséesamateursenFrancePage66),la modeste.Lafuséeàeauestcependant pratiquepourlamiseenplacedeladémarche expérimentale. manière,moinscontraignantepuisquesans etdecomprendrelesélémentsqui l'influencent.Lesperformancessontplutôtfaibles(une
réussite !)mais,decefait,ilestpossibledela lancersurundemiterraindefootsansaucun danger à la retombée ! engins,maisilnefautguèreplusdedeux et rendre opérationnel un véhicule simple.Maintenant,ilesttoujourspossiblede
perfectionnerlesenginscommenousle verronstoutaulongdecedocumentet atteindredesperformancesbeaucoupplus dedeuxheuresdetravailetunterrainplus grand).Dansquelquespays,desrassemblements
sontorganisésqui,chaqueannée, rassemblentdenombreuxpassionnéspourEtats-Unis(SciencesOlympiades),ouen
Grande-Bretagne(NPL).EnFrance,un
championnatdeFrancedeFuséesàeauest organisédepuis2002,maisdansuncadre scolaire (Lycées et Collèges).Aquandunfestivaldel'espace" aqueux »,
avec miniFO, FusexO ?Figure 1 : Décollage
La fusée à eauNote technique Planète SciencesVersion 2.3Page 6/69
Pour débuter rapidement
Une fusée à eau, c'est quoi ?
Brièvement, puisque tout ceci sera repris dans le chapitre " pour approfondir » page 10. l'arrière. ailerons. Le résultat est assez spectaculaire, surtout s'il y a un petit peu de vent.Le matériel nécessaire
Tout le matériel de base nécessaire à la construction d'une f usée à eau est simple à se procurer !Une pompe (un modèle à pied est conseillé pour le confort et, si possible, avec un manomètre) ; !Un cutter ; !Du ruban adhésif ; !De la colle néoprène. mise sous pression. Enfin, n'oubliez pas d'apporter toute votre imagination et de la b onne humeur !Les matériaux nécessaires
L'élémentvraimentindispensablepourconcevoirunefuséeàeauestsonréservoirprincipal :une bouteilleenPET(PolyÉthylèneTetraphtalate) !Necroyezpasquelacomplexitédunomengendre gazeuses convient parfaitement pour construire un véhicule hydropneum atique. plus"stable 1 conviendra.Assemblage des différents éléments
pourfixerdesaileronssurlecorpsdelafusée : coller et renforcer au ruban adhésif. nonpassurlabouteillequevousaurezremplie d'eauaupréalableetattendezunpeuavant d'appliquer : cela évitera de faire fondre, de principal.Figure2 :Mise enplacede l'empennage 1 disponible à Planète Sciences " le vol de la fusée ». La fusée à eauNote technique Planète SciencesVersion 2.3Page 7/69
bouteilles pour une même fusée. La partie centrale sert de jupe pour l'arrière de la fusée et p ermet une fixation simple des ailerons. parachute ne s'ouvrirait pas.Figure 3 : Une fusée complète
consisteàrecouvrirlesaileronsde" Rustol »(antirouille)etla adhésif.Figure 4 : fixation des ailerons sur la jupe
La fusée à eauNote technique Planète SciencesVersion 2.3Page 8/69
Dispositif élémentaire pour le gonflage
manière étanche 1 constitueront le système le plus élémentaire. 2 en caoutchouc utilisés en chimie ; certains sont déjà percés longitudinalement. Figure 7 : Dispositif de gonflage en place dans le goulot 1 Une colle à deux composants ou au néoprène convient parfaiteme nt 2Pierron
Figure 5 :Bouchon tronconique
avec adaptateurFigure 6 :Bouchon en liège La fusée à eauNote technique Planète SciencesVersion 2.3Page 9/69
Mise en place simple pour un lancement
Lesystèmeleplussimpleconsisteenlamise
lafuséederesterenpositionprochedela les ailerons efficaces. deviennesuffisantepourfairepartirle bouchon :lapressionesttelle,quelebouchon labouteille.Lemanomètredelapompevous permettradevousrendrecomptedela pressiondanslabouteille :onatteintsans atmosphérique (approximativement 5 bars) ! sivoustentezdepasserles5barsde peut se révéler dangereux.Figure 8 : Mise en pression
Figure 9 : Guidage élémentaire
La fusée à eauNote technique Planète SciencesVersion 2.3Page 10/69
La sécurité lors des lancements
d'être exhaustif. Dans tous les cas, le bon sens et la vigilance sont de rigueur. engins, ceux liés aux essais au sol et enfin ceux relatifs aux lancem ents.Construction
et méthode en respectant les consignes de sécurité données p ar les fabricants. lunettes de protection.Essais
est composé de deux bouteilles assemblées. projection de débris de plastique acérés. distance respectable de l'engin sous pression.Lancements
propice à la vigilance et à la sécurité. retombée aussi la vigilance est de mise. possible de vérifier l'absence de personnes (ou de biens) avant d'effectuer un lancement. tous les participants doivent être debout et doivent regarder la fusé e. manière (transport, stockage, réparation, etc...). tout le monde de la zone tant qu'un engin sous pression est sur le lance ur. y a du désordre et de l'agitation autour, il y a risque de chute ou de blessure avec des outils.Aussi soyez toujours très prudents.
PlanèteSciencesarédigéuneCharte :CHARTEDEPRATIQUEDEL'ACTIVITEFUSEEAEAUAU La fusée à eauNote technique Planète SciencesVersion 2.3Page 11/69
SEIN DU RESEAU PLANETE SCIENCES téléchargeable à l'adresse : e.cgi? cadre_pratique_fusees_h2o.pdf La lecture de ce document est plus que recommandé.Organisation d'une campagne de lancements
La préparation
l'improvisation. propriétaire du terrain (municipalité, agriculteur, particulier). (logistique, temps, assurance). assurerun" serviced'ordre »rigoureux,ainsiquelematériel(piquets,bandedechantier,plâtre) permettant de matérialiser les différentes zones de l'aire de lancement. même état qu'à l'arrivée, donc prévoir des sacs pou belle. Bien entendu, il faut prévoir tout le matériel nécessaire aux l ancements à savoir ;L'indispensable :
•Les fusées solidement au sol et sa ficelle de 10 m pour le largage. •Une (ou mieux plusieurs) pompes rampe s'il y a lieu).Le souhaitable :
bouteilles vides, lest. •Une caisse de réparation base de lancement (Clé, tournevis, pince s, tuyaux, colliers) une pince fera l'affaire. •Une manche à air ou tout dispositif permettant de déterminer la di rection du vent. •Un théodolite pour évaluer l'altitude atteinte.Le petit plus :
•Un appareil photo. •Une caméra vidéoLa chronologie
circonstances) : ¥Désigner un script qui notera toutes les caractéristiques du lance ment. remplissage sur rampe est prévu ou non)¥Verrouillage de la fusée
¥Pliage du parachute et fermeture du cône (s'il y a lieu) ¥Remplissage en eau (si ce n'est déjà fait), puis noter la qua ntité introduite. ¥Prendre la photo (facultatif) et renvoyer tous les spectateurs dans la zone prévue. ¥Raccorder la pompe et procéder à la mise en pression (en annonç ant la pression) ¥Démarrer le compte à rebours et à zéro, actionner la ficelle ¥Suivre la fusée jusqu'à son arrivée au sol puis noter les résultats
¥Récupérer et ranger la fusée
La fusée à eauNote technique Planète SciencesVersion 2.3Page 12/69
Pour approfondir
Principes régissant la fusée à eau
La propulsion
dans le réservoir. Le principe utilise les propriétés de l'air qui sont sa compr essibilité et son élasticité. bouteille (ainsi que la masse d'air comprimé d'ailleurs). NousretrouvonsdoncbienlemêmeprincipequepourAriane :c'estl'éjectiond'unfluidequifait d'emmagasiner l'énergie. Notrefusée,quel'onpeutdoncqualifierd'hydropneumatiquefonctionne aussi bien dans le vide spatial que dans l'atmosphère ! Figure 10 : Principe de l'action et de la réaction mouvement. matériels. La loi de la conservation de la quantité de mouvement dit : extérieurs qui lui sont appliquées ont une résultante nulle". 1 etm 2 ,par la formule : m 1 x V 1 + m 2 x V 2 = 0 soit encore : V 1 = - V 2 x (m 2 /m 1Autrementdit,sim
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