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LES FUSEES A EAU

Erwan Maufay. Frédéric Gilbert. Jean-Baptiste Fouvry. Alexis Tantot. TPE sur. LES FUSEES A EAU. Sommaire. I. La poussée. II. La résistance de l’air. III. La trajectoire. IV. Le chef-d’œuvre. Principe fondamental de la dynamique :. où. Quantité de mouvement :.

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Presentation Transcript

  1. Erwan Maufay Frédéric Gilbert Jean-Baptiste Fouvry Alexis Tantot TPE sur LES FUSEES A EAU

  2. Sommaire I. La poussée II. La résistance de l’air III. La trajectoire IV. Le chef-d’œuvre

  3. Principe fondamental de la dynamique : où • Quantité de mouvement : • Débit massique et volumique de l’eau : et La Poussée Principes de base pour l’expression de la poussée :

  4. Posons : La Poussée D’après la loi de conservation de la quantité de mouvement :

  5. D’où : Donc : La Poussée

  6. Déterminons la vitesse d’éjection : • Équation de Bernoulli : Énergie potentielle Énergie cinétique • Conservation du débit : Pression La Poussée Principes utilisés :

  7. La Poussée

  8. D’où : La Poussée

  9. b Tube de lancement On a : a La Poussée Déterminons la vitesse de la fusée à la sortie du tube de lancement : Supposons qu’il n’y ait pas de fuites d’air, ni d’eau.

  10. Moyenne des deux pressions : D’où : De plus, Avec une accélération constante et une vitesse initiale nulle, on a : La Poussée

  11. D’où : On a donc : où : La Poussée

  12. Vent propre Vent relatif Axe normal Vent vrai CP Axe longitudinal Résistance de l’air

  13. Résistance de l’air Résistance de l’air • La Traînée • La Portance

  14. Résistance de l’air • Étude en soufflerie • Mesure de l’altitude maximale atteinte par la fusée Méthodes pour déterminer les coefficients :

  15. Déterminons l’altitude maximale en fonction du : Résistance de l’air

  16. Trajectoire Mesure de l’altitude maximale atteinte par la fusée Déterminons à l’aide d’un théodolite l’altitude de culmination :

  17. Trajectoire Les théodolites utilisés

  18. Nous connaissons : Nous cherchons : Résistance de l’air Considérons seulement les portances au niveau de l’ogive et de l’empennage.

  19. Résistance de l’air La position du CP est déterminé grâce aux barycentres : Problème : Déterminer les portances élémentaires.

  20. Résistance de l’air Problème simplifié car : • Si la vitesse est multiplié par k • Si est multiplié par y Le CP n’est pas modifié

  21. Marge statique d’une fusée stable : où Résistance de l’air La portance permet d’avoir une fusée stable. Cette condition est respectée si la portance de l’empennage est suffisante.

  22. Vent relatif Or, dépend de Résistance de l’air Si la fusée est en incidence : La portance de l’empennage permet de la remettre dans l’axe Donc, la fusée doit avoir des ailerons grands, autrement elle est instable. Mais suffisamment petits pour que la fusée ne soit pas surstable.

  23. Apogée (vitesse nulle) Vol libre Propulsion gazeuse Propulsion aqueuse Tube de lancement Trajectoire Descente

  24. Force résultante s’exerçant sur la fusée pendant son ascension : Force résultante s’exerçant sur la fusée pendant sa descente : Trajectoire

  25. Le simulateur fonctionne par une méthode pas à pas. On prend : dt=1 ms Trajectoire

  26. Trajectoire Données déterminées par le simulateur Excel : • L’apogée • La vitesse d’éjection de l’eau au cours du temps • L’accélération de la fusée au cours du temps • La quantité d’eau optimale • La masse à vide de la fusée optimale

  27. Étude de la poussée Donc, plus le volume est important, plus la fusée va haut.

  28. Étude de la poussée Donc, plus le diamètre de la tuyère est important, plus l’altitude augmente.

  29. Étude de la poussée Donc, plus la pression est importante, plus la hauteur atteinte est élevée.

  30. Résistance de l’air Donc, plus le Db est petit, plus l’altitude de culmination augmente.

  31. Résistance de l’air Donc, plus le Ca augmente, moins la fusée va haut.

  32. Masse à vide de la fusée Donc, il existe une masse à vide optimale propre à chaque fusée.

  33. Les choix effectués sur le plan de la construction : • Un réservoir de 12,5 L • Une tuyère de 42 mm • Une bouteille de diamètre 90 mm • Des surfaces propres Les choix effectués pour les vols : • Une pression de 7 bars • Une masse à vide de 800 g Le Chef-d’œuvre

  34. Aileron 10 7 4,2 cm 8 9,0 cm L’empennage 3

  35. Les collages permettent la réalisation d’un grand réservoir à partir de bouteilles. • Ils doivent : • résister à la pression • être étanches Colle D’où l’utilisation de colle polyuréthane. Le corps

  36. Parachute, cône éjectable 9 V Caméra et système d’émission Partie supérieure et cône

  37. Réservoir 1 Réservoir 2 Valve Tube en caoutchouc Bouchon avec système de maintien Tube en aluminium Le second étage Similaire au premier sauf : • Le volume : 2,5 L • Le diamètre de la tuyère 3 mm Système de séparation des étages :

  38. Résultats Mesure de l’altitude maximale grâce aux deux théodolites. Nous réalisons la moyenne des deux mesures pour connaître l’altitude maximale. • Cette mesure permet de connaître : • Volume d’eau optimal • Ca de la fusée

  39. Fusée lancée à 3,5 bars • Volume d’eau : 2 L premier étage Vidéo extérieure

  40. Vidéo intérieure

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