Peut-on améliorer les performances des ballons solaires déjà existants ?

Résumé du document

Au cours de l'histoire, l'Homme a conçu des engins divers et variés pour voler, de fiabilité parfois discutable. La conquête des airs, commença le 4 juin 1783, jour où le premier aérostat, conçu par les frères Montgolfier, quitta la Terre durant une quinzaine de minutes. Le rêve s'était enfin réalisé. Deux siècles plus tard le principe n'a toujours pas fondamentalement changé, mais l'évolution de la physique ainsi que des matériaux à permis de développer des versions plus performantes que celle d'origine. Ainsi, en 1972, un français déposa un brevet sur un nouveau type de ballon : la montgolfière solaire, nommée aujourd'hui le ballon solaire, qui puisse l'énergie nécessaire à sa sustentation dans le rayonnement solaire, contrairement à la montgolfière qui utilise un brûleur pour chauffer l'air contenu à l'intérieur de l'enveloppe. Depuis 30 ans ils ont sans cesse évolués et ont certains avantages par rapport aux autres types de ballon (...)

Extraits

[...] Sa surface projeté sur le plan perpendiculaire au rayon solaire est donc connu, pour un ballons de 33 m3 elle est de 12m². Celle du ballon cubique est 1,54 fois plus grande, elle est donc de et celle du ballon tétraédrique est 1,47 fois plus grande, elle est donc de 17,7 A midi solaire, le ballon cubique absorbera plus d'énergie que les deux autres -Parti expérimental Afin de vérifié la théorie nous avons l'intention de construire un ballons de chaque type avec le même polyéthylène. [...]

[...] Nous avons retenu en source lumineuse le Soleil .2-Deuxième expérience en extérieur La première expérience ne donnant pas de valeurs assez marquées par la faiblesse de la lumière artificielle, nous décidons de faire un système un peu plus grand afin d'avoir une plus grande précision, qui permettra des tests à l'extérieure tout en supprimant la réverbération des rayons sur le sol. Il fonctionne de la même manière que la première expérience. Protocole expérimentale : La boite comporte 2 thermomètres intérieur fixe à des distances connues, ainsi qu'un thermocouple fixe aussi et s'appuyant sur le film en extrémité. Dans un premier temps on effectue des mesures de températures en fonction du temps, sur environs 30 min, en relevant les heures exactes et le temps météorologique pour le prendre en compte sur les fluctuations des valeurs. [...]

[...] La forme classique La forme tétraédrique La forme cylindrique 1.3 -Objectif de ce TIPE 1.3 .1-Diagramme SADT 1.3 .2-Bête à cornes 1.3 .3-Diagramme APTE FP : Transporter du matériel dans le ciel sans polluer FC1 : Avoir une taille raisonnable pour être facile à déplacer FC2 : Ne pas être dangereux pour l'environnement extérieur FC3 : Pouvoir descendre rapidement FC4 : Avoir un poids raisonnable FC5 : S'adapter à l'énergie solaire et être autonome en énergie FC6 : Avoir un prix abordable FC7 : Répondre aux normes de sécurité FC8 : Résister aux conditions climatiques FC9 : S'adapter à l'environnement extérieur 1.3 .4-Cahier des charges Le cahier des charges est : - la forme du ballon solaire doit être à la fois facile à construire et permettre d'avoir pour un minimum de surface un maximum de volume -il doit être rapide à installer et désinstaller -le polyéthylène doit être de couleur noir et résistant pour une fine épaisseur Construction du ballon : Notre ballon a été construit avec 60 sacs poubelles de 50 L que nous avons raccordé à l'aide de ruban adhésif (près de 190 m). A partir du rectangle construit nous avons plié découpé assemblé pour obtenir la forme voulue. Une fois la fabrication terminée nous avons pu passer au gonflage du ballon solaire grâce à un souffleur. Le ballon était lesté au sol pour ne pas qu'il s'envole, nous l'avons ainsi maintenu à 1m du sol. Nous n'avons rencontré aucun problème particulier à par le fait qu'il nous fallait une grande pièce pour l'assemblage final du ballon. [...]

[...] Il était construit avec une première enveloppe transparente et une seconde enveloppe noire à l'intérieur. Il exploitait ainsi à la fois l'effet de serre et la poussée d'Archimède. Il put ainsi faire des vols humains avec un brûleur. Le CNES fabriqua en 1977 le ballon stratosphérique (ou montgolfière infrarouge) qui peut effectuer des vols de longues durée dans la stratosphère. Ils sont constitués de polyéthylène aluminisé et de polyéthylène transparent. L'air à l'intérieur est chauffé par le soleil la journée ou par les rayonnements infrarouges terrestres la nuit. [...]

[...] 4-Etude de la forme de l'enveloppe 4.1 -Partie théorique 4.1 .1-La forme d'un ballon Il existe comme nous l'avons vu au début plusieurs formes de ballons, type montgolfière, tétraédrique, cylindrique, et d'autres plus ou moins spécial lorsqu'on privilégie l'esthétisme. Dans notre cas nous voulons un ballons pouvant soulever le maximum de charge, mais avec un coût le plus faible possible, donc avec un minimum de polyéthylène. Nous avons aussi vu auparavant que la surface exposé au soleil est un paramètre important pour les performances car elle déterminera la quantité d'énergie fournie par l'enveloppe pour chauffer l'air à l'intérieur du ballon. [...]