Aérostats et vapeur

[rhavrane]

Bonjour Thierry,
Bonne idée, et si le tout est bon à jeter, l'emballage sera déjà là

[Zéphyrin]

Je vois avec plaisir ce sujet déterré...mais qui hélas n'a pas avancé.
c'est bien dommage car mon petit moteur marche superbien, et si quelqu'un est intéressé par la réalisation du dirigeable, il me serait facile de reprendre la nacelle pour quelque chose de plus léger et plus d'époque !

Il n'y a pas de gaz (mais ça aussi peut être revu), il y a juste un petit brûleur alcool (dans les 50cc ) à 1 seule mèche, ça tourne pratiquement 1 heure !
https://youtu.be/-8TE0IWk_GA

je ne souhaitais pas faire voler un sac poubelle...mais peut-être je devrais m'y résoudre !
il fallait que ce soit à la mesure de l'exploit de Giffard, et la construction d'un modèle réduit d'après l'aérostat de Giffard a fait fuir tous mes contacts...
le seul modèle de la main de Giffard est un croquis dans son brevet 12226 de 1851

la description dans le brevet est précise, le nombre de cordes de suspente, le role de la poutre (34 m) pour éviter la pliure du ballon, le gouvernail, l'échantillonnage de l'enveloppe et des matériaux, etc. ; tout a bien été calculé avant de monter dedans...même si à la lecture de ce brevet les calculs semblent avoir été fait au dos d'une enveloppe.

Il y a également une floppée d'illustrations d'époque, à peu près toutes dérivées de la même vue, un peu plus illustrative.

[Malevthi]

Bonjour François,
Pour me faire une idée, quelle longueur devrait faire le ballon pour être à l'échelle de ta machine ?
Ou sinon, quel serait approximativement la masse à soulever (machine, chaudière, réservoir ...) ?

[Zéphyrin]

la machine à vapeur est au 1/10 ème (10mm alésage, 20mm course); pour la chaudière, il n'y a aucune mesure dans le brevet ni dans des descriptions journalistiques, donc j'ai fait un modèle "approchant", et qui peut être modifié !
l'ensemble vapeur complet pèse 550 g, l'essentiel du poids étant évidement cette chaudière, il y a peu de poids à gagner sur le bâti bois.
il faut ajouter le poids de l'eau (75-100 g) et de l'alcool( 50g) pour 30-40 min de marche.

le dirigeable du brevet fait 40 m de long et 6 m de diamètre, pour 2500 m³ de gaz; les dimensions ne sont pas celles dans le compte rendu de son vol par Giffard, 44m de long et 12m de dia au milieu car pour le vol Giffard a utilisé le gaz d'éclairage, le coût de production d'un tel volume d'hydrogène était prohibitif, d'ou peut être l'augmentation de taille car les masses volumiques sont très différentes.
rho air : 1.02 kg/m³; H₂ : 0.09 kg/m³; gaz de ville (méthane) : 0.76 kg/m³ et j'ajoute l'hélium: 0.18 kg/m³ et la vapeur à 100°: 0.58 kg/m³ et l'air chaud vers 120°c dans une mongolfière: 0.9 kg/m³...

donc en gros au 1/10 un ballon de près de 4 m de long et 0.6 m de dia en forme de cigare comme sur l'illustration.
soit 2,5 m³, ce qui donne une force ascensionnelle de 25 N soit en gros 2.5 kg à répartir entre la masse de la machine de l'enveloppe et du gaz interne.

la force ascensionnelle en N est F= V volume d'air déplacé x rho (air) x g
qui doit être supérieure au poids de l'aérostat en Newton Masse en kg x g

[berola]

Sacré challenge !!

[Malevthi]

En effet d'après les données de Zéphyrin et celles trouvées sur un site dédié aux ballons solaires il faudrait environ 30m3 pour enlever les 2kg500. Cela est donc incompatible avec le respect de l'échelle.
Je verrai bien une vaporisation instantanée pour gagner du poids.
Je n'ai encore jamais expérimenté la fabrication d'hydrogène (à part en cours de chimie au lycée) mais ce n'est pas très compliqué par électrolyse.

[Malevthi]

Quelqu'un peut-il calculer la masse souleva le par 2500l d'hydrogène ?

[Nounours67]

La masse volumique de l'air est plus importante au niveau de la mer (1,225 kg/m3 à 15 °C) et décroît avec l'altitude.
Celle de l'hydrogène: 0,089 88 g/l soit 89,88 g/m3 donc 0,08 988 kg/m3 soit environ 13,6 fois moins que celle de l'air, toujours au niveau du sol.
Si ça peut aider notre grand sachem
2,5m3 d'hydrogène pèsent 0,224 7 kg
2,5m3 d'air pèsent 3,062 5 kg
2,5m3 d'hydrogène sont censés soulever 2,837 8kg
1m3 d'hydrogène soulèvera environ 1,135 12 kg, un poil plus de 1 kg.

[Malevthi]

Ce serait deja plus près de l'original..

[Zéphyrin]

2.5 kg me parait surdosé, l'enveloppe peut être très légère en sac poubelle !
je comptais 1 à 1.2 kg en tout à faire monter dans l'air...1 à 1.25 m3 d'hélium pur le ferait sans problème, la machine à vapeur et tout le toutim.

effectivement la densité de l'air froid est plutôt de 1.2 kg/m3, ce qui est plus favorable.
je reprends le tableau des chiffres de mon post précédent:
On peut exprimer la poussée d’Archimède plus directement, la force ascensionnelle étant la différence entre le poids déplacé (air froid, 1,2 g/l) et le poids effectif (par ex air chaud, 0,77 g/l), soit environ 0,4 g/l, ces 0.4 g étant le poids soulevable par litre.

Hydrogène : 1.2 – 0.09 = 1.1 kg soulevable avec 1 m3 d’air
Helium : 1.2 - 0.18 = 1.02 kg
Air chaud : 1.2 – 0.77 = 0.43 kg

pour répondre à la question , 2500 l d'hydrogène peuvent soulever 2.75 kg

[Malevthi]

Je vais voir si produire les 2500l d'hydrogène est envisageable.

[Zéphyrin]

il y a la recette de G Sablier, produire de l'hydrogène par action de l'acide sulfurique sur du fer...

[Papy pop-pop]

Bonjour
Petite digression concernant l'électrolyse de l'eau. J'ai assisté plusieurs fois aux USA à des essais en usine de groupes électrogènes de 25MW. Chez nous pour de telles puissances on renvoie l'énergie sur le réseau EDF. Là-bas on fait l'électrolyse de l'eau. Les électrodes sont des plaques verticales qu'on enfonce + ou - dans l'eau pour régler la puissance. Les cuves sont en plein air. C'est tout simple, c'est pas cher, mais toute l'énergie est perdue.

[berola]

Bonjour
Pas besoin d'aller aux USA pour cela .
Au dépôt SNCF de la Blancarde a coté de Marseille ( et ailleurs en France !) on testait les génératrices de locomotives avec le même principe .
Il y avait des câbles gros comme le bras , des cuves pleines d'eau salée et les groupes tournaient à plein régime.
@+

[Papy pop-pop]

Bonjour
Pas besoin d'aller aux USA pour cela .

OK. J'ai travaillé avant 1986 pendant 15 ans chez un fournisseur français de gros moteurs, souvent pour des groupes électrogènes, mais je n'avais pas vu ça.