Système de récupération

Le système que j'emploie est décrit dans plusieurs sites en particulier dans Water Rocket Annex de Dave Johnson (en anglais), qui en est l'inventeur. Il était également décrit sur le site Ragna Rocket de Hervé Brégent (français et anglais), hélas ce site n'est plus en ligne aussi je vais, ci-dessous, détailler le fonctionnement de ce système.

Brièvement, il est basé sur le maintient du cone par un elastique lui même fixé sur un volet aérodynamique. Ce volet est maintenu le long du corp de la fusée par la vitesse de l'air, ou par un micro volet avant le décollage de l'engin. Lorsque la vitesse devient faible (donc proche de l'apogée), le volet s'ouvre et libére ainsi l'élastique de maintien du cone. Celui ci est alors éjecté et le parachute peut se déployer.

Voyons maintenant le détail :

parachute.JPG (79499 octets)

Le cone et sa fixation

Le cone, classiquement un sommet de bouteille, repose sur un rebord constitué d'un manchon de plastique collé (partie jaunatre sur la photo). Ce manchon empeche le cone de venir se coincer sur le cul de bouteille lors de l'accélération.

Sur la photo ci-contre, notez les deux élastiques (rouge et vert) tendus sur le parachute pour faciliter l'ejection du cone.

Les deux photos ci-dessous pour le détail de fixation de ces élastiques. La fixation du croisillon élastique se fait à l'aide de petites anses en plastique agrafées sur le cone

Le dessin ci-contre détaile un peu mieux le principe :

Le maintient du cone se fait par un ensemble composé d'une bride plastique (on en aperçoit un morceau à gauche du bouchon sur la photo au dessus) et d'un élastique (à droite). Celui ci est accroché à un petit crochet collé sur le volet (il est juste sous le petit morceau de bande adhésive noire).

On voit sur le dessin que la bride est collée d'un coté (celui opposé au volet) sur la fusée à l'aide d'un morceau de ruban adhésif renforcé. Une bonne idée consiste à faire passer cette bride entre la bouteille et le manchon de blocage du cone. De l'autre coté on fait une petite boucle en repliant sur elle même l'extrémité de la bande PET. Une agrafe ou un morceau de bande adhésive maintiendront cette boucle fermée. C'est dans cette boucle que l'on passera l'élastique

Le volet, que l'on distingue mal sur la photo puisqu'il est fait en PET comme la bouteille et don

c aussi transparent, est représenté en vert sur le dessin. Le fait qu'il soit découpé dans une bouteille, lui assure une concavité quasi identique à celle de la bouteille, donc il se plaque parfaitement sur elle. Sa forme en poire me parait bien adaptée, mais ne me demandez pas pourquoi, c'est juste un feeling. Pour les fans d'aerodynamique et de conceptualisation, je crois qu'il y a matière à recherches.

Ce volet est fixé, en haut, sur la bouteille au moyen d'une charniere plastique pour modélisme. Le collage n'est pas facile parce que ces charnières sont en Polyamide (nylon) et rien ne colle vraiment bien. Le mieux est d'utiliser soit de la cyanolithe plus de la bande adhésive renforcée. Réalisez très soigneusement ce collage parce qu'une fois collé, le volet doit pouvoir pivoter très facilement, donc attention aux excès de colle.

Avec un bout de fil de fer (un trombone fera l'affaire), on réalise l'ensemble "crochet + doigt" ci-contre. Le crochet va permettre d'accrocher l'élastique sur le volet tandis que le doigt va permettre de maintenir le volet fermé avant le décollage.

Ces deux pièces sont ensuite collées à l'intérieur du volet à l'aide de cyanolithe et de ruban adhésif. Les parties triangulaires de ces deux pièces ont surtout pour but d'augmenter la surface de collage. Pour le crochet, cette partie triangulaire est à l'intérieur du volet, tandis que la partie droite traverse la paroi du volet pour dépasser de 5 à 10 mm du volet. Il est disposé à environ les 2/3 de la hauteur du volet. Plus il est haut et plus l'élastique de maintien du cone peut être tendu.

Juste sous le volet, coller le haut d'une autre charnière sur le corps de la fusée. Vérifier aussi qu'une fois collée, elle pivote toujours facilement. Au préalable on aura pris soin de faire un trou de 2 mm de diametre sur la partie mobile de la charniere (donc pas collée sur le corps de la fusée), pour pouvoir y introduire le doigt du volet. On pourra ajouter sur la partie mobile de la charnière un mini volet aerodynamique pour faciliter sont abaissement au moment du décollage.

Comment tout cela fonctionne-t-il ?

Sur le dessin ci-dessus, le doigt du volet passant dans le trou de la charnière du bas, le volet ne peut pas s'ouvrir. Donc on peut mintenir le cone en passant la bride sur le bouchon et en accrochant l'élastique au crochet du volet. L'élastique doit être assez tendu pour que le cone reste fermé correctement. En effet, les croisillons d'élastiques à l'intérieur, plus le parachute ont tendance à vouloir éjecter le cone (normal, ils sont là pour ça).. Quand la fusée décolle, la force aerodynamique qui s'applique sur le bout de charniere du bas, va la plaquée le long du corps de la fusée, libérant ainsi le doigt et le volet, qui tiré par l'élastique aura tendance à s'ouvrir. Mais le vent relatif va s'opposer à cette ouverture, du moins tant qu'il sera assez fort, autrement dit tant que la vitesse sera suffisante. A l'apogée, où pas très loin de l'apogée, la vitesse devenant faible, la force aerodynamique sur le volet devient plus faible que celle de l'élastique, le volet s'ouvre, libère l'élastique et la bride, donc le cone et le parachute.

Enfin, n'oubliez pas de mettre un bout de ficelle entre le corps de la fusée et le cone pour récupérer celui-ci.

Une variante du système de maintien du volet sur rampe :

Dans cette variante, la charniere du bas est remplacée par un morceau de plastique en forme de T. Dans le volet on pratique une encoche dans laquelle pourra se loger la tete du T. Le T inversé est collé sur le corps de la fusée à l'aide de ruban adhésif de telle sorte que la barre horizontale du T soit totalement en dessous du volet. Pour donner un ordre de grandeur des dimensions, le T fera 5 cm de haut et 5 mm de large, la barre horizontale faisant 5 mm de haut pour 10 de large. L'encoche dans le volet fera 6mm de large pour 2 mm de profondeur.

Lorsqu'on met en place l'élastique de maintien du cone, il faut tenir le volet plaqué contre la paroi de la fusée, puis en le laissant se soulever légèrement, on glisse la tête du T dans l'encoche. Le volet fait alors un petit angle avec la fusée, mais pas suffisant pour liberer l'élastique. Au décollage, le vent relatif va plaqué le volet contre la paroi et libérer la tête du T, le volet est alors libre et s'ouvrira dès que la vitesse sera suffisamment basse.

Pour ma part, j'ai définitivement adopté ce système, beaucoup plus fiable que le précédent et aussi bien plus simple et économique.

Le parachute

Pour calculer sa taille, il faut se souvenir que la résistance de l'air d'un corps en déplacement est donnée par :

R = 1/2*r*Cd*S*v2,

r est la densité de l'air, Cd est un facteur qui dépends de la forme de l'objet, S est la surface du maitre couple de cet objet (c'est la surface de la projection de cet objet sur un plan perpendiculaire au déplacement) et v la vitesse.

Les forces soumises au parachute sont d'une part le poids P = m*g de la fusée et d'autre part la résistance de l'air. A l'équilibre nous aurons P = R donc m*g = 1/2*r*Cd*S*v2 . Selon la vitesse de descente que l'on s'autorise, le calcul de la surface est donc :

S =m*g/0,5*r*Cd*v2

Exemple : Soit une fusée de 150g pour laquelle on souhaite une vitesse de descente de 2 m/s ( 7,2 km/h) et sachant que K=0,5*r*Cd est environ de 0,9 (r = 1,3, Cd = 1,4) , celà donne S= 0,15*9,81/0,9*22 = 0,41 m 2 soit un diametre de 0,72 m

La confection du parachute est simple. Prendre une feuille de plastique leger, genre housse de vêtement des magasins de dégraissage, au pire un sac poubelle. Decouper un carré de coté égal au diametre du parachute, le plier selon sa diagonale puis entre le sommet du triangle rectangle obtenu et le milieu O de son hypoténuse. Ce dernier point étant le futur sommet du parachute, replier encore la feuille de plastique 3 ou 4 fois entre ce sommet et le milieu du coté opposé. On obtient un triangle dont on coupe la base de telle sorte que les deux grands coté soient égaux au rayon du parachute (selon le trait AB de la figure ci-contre. On coupe également le sommet du triangle ce qui permet de faire un trou au sommet du parachute (indispensable sinon le parachute est instable). On déplie la voilure du parachute.

Pour les suspentes, on coupe 4 longueurs de 3 fois le diametre du parachute, soit dans du fil de peche, soit dans du fil à coudre un peu fort, soit dans de la petite ficelle (à attacher la viande par exemple). Chacune de ces longueurs est pliée en deux, ce qui nous fait 8 extrémités, qu'il ne reste plus qu'à attacher sur la voilure. Pour cela, faire sur cette voilure les huit marques où seront faites les attaches. Coller à ces endroits du ruban adhésif renforcé, de chaque coté du point d'attache. Faire un petit trou au milieu, passer la ficelle et l'attacher.

Une fois les huit extrémités attachées sur la voilure, réunir les autres extrémitées à l'aide d'un bout de ficelle ou d'un anneau. Il ne reste plus qu'à l'attacher à la fusée.

Autres méthodes de récupération

Il éxiste au moins deux méthodes autres que le parachute ;

La récupération "hélicoptère" qui consite à déployer des pales, qui sous l'effet de la vitesse de descente se mettent à tourner et ralentissent ainsi la vitesse. Voir le site de Hervé Brégent.

La récupération par vol plané (façon navette spaciale), avec ici deux écoles, les ailes fixes (comme Dave Johnson l'a fait) ou les ailes déployables. J'ai pour ma part essayé la seconde méthode. La description et les résultats obtenus sont sur la page planeur.