temps max de - Planète Sciences : · PDF fileVI/ CALCUL DU TEMPS LIMITE DE DESCENTE ... part et l’adéquation du cahier des charges. ... on détermine le temps de descente maximum

Edition Juin 1999, version 2.0

Temps maximumde descente sous parachute

autorisé pour le terrain de Millau(Plateau du Larzac)

---Dossier ANSTJ

Imprimé à la Cité des Sciences et de l'Industrie

ASSOCIATION NATIONALE SCIENCES TECHNIQUES JEUNESSE

S e c t e u r E S P A C E

16, place Jacques Brel - 91130 RIS ORANGIS

( 01.69.02.76.10 / 2 01.69.43.21.43

: [email protected]

DOSSIER TECHNIQUETemps maximum de descente

Dossier Technique - Temps maximum de descente sous parachute (Version 2.0 - Juin 99)Terrain de Millau (Plateau du Larzac) Page 2

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SOMMAIRE:

I/ ORIGINE DE L’ÉTUDE..................................................................................................................3

II/ OBJECTIFS DE L'ÉTUDE ............................................................................................................3

III/ MÉTHODE....................................................................................................................................3

IV/ GABARITS ....................................................................................................................................4

V/ LES VENTS.....................................................................................................................................4

VI/ CALCUL DU TEMPS LIMITE DE DESCENTE.........................................................................5

VII/ VÉRIFICATIONS AVEC LES PROJETS ..................................................................................5

VIII/ LES RÉSULTATS.......................................................................................................................6

IX/ CONCLUSIONS ............................................................................................................................6

X/ UTILISATION DE L'ÉTUDE ET DES RÉSULTATS ..................................................................7

ANNEXES ..........................................................................................................................................11

Ce dossier a été rédigé par : Alain DARTIGALONGUE

Yves LAURIAC

Etienne MAIER



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I/ Origine de l’étude

Lors du Festival de l’Espace 1996, le projet Paral’bol (GRETSS **) est sorti du gabaritANSTJ mais aussi des limites du champ de tir de l’E.T.B.S (Etablissement technique de Bourges dela DGA). De même, le projet Ergone (Aéro-Efrei / Estaca Space Odyssey) n’a pu être lancé car lespoints prévisionnels de retombée sous parachute se situaient en dehors du champ de tir.

II/ Objectifs de l'étude

En 1997, une première étude a permis de s’assurer que le cahier des charges concernantles retombées sous parachute est compatible avec le terrain de l’E.T.B.S et ce, dans tous les cas defigure. Elle a conduit aux règles de retombée sous parachute actuellement citées dans le cahier descharges. Cette note ne fait qu'adapter les résultats obtenus au nouveau terrain de lancement : Millau(Plateau du Larzac).

III/ Méthode

Gabarits de lancement

Détermination des limites de déport

En fonction de l’altitude et de la portée :détermination du temps de descente limite

Détermination du profil de vent

Détermination d'une modélisation du profil de vent

Détermination des vitesses de descentes maximales

Vérification de la conformité avec le cahier des charges

Vérification de la faisabilité au niveau des projets

Etude des performances

de projets types

(utilisation du logiciel Trajec)

En cas de non conformité : proposition de modification

=> Temps de descente maximum



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IV/ Gabarits

Le gabarit de lancements utilisé pendant sur le terrain de Millau (Plateau du Larzac) estdisponible en annexe.

Le gabarit a été modélisé par sa largeur en fonction de la portée en X. Les résultats sontdans les tableaux mis en annexe. La limite de déport correspond à la largeur du gabarit. Nous avonsdonc gardé une marge de sécurité vis-à-vis de la limite du terrain militaire.

V/ Les vents

Ce point est le plus difficile à traiter. En effet, nous ne disposons que de très peu dedonnées sur le profil des vents entre 0 et 5000 m.

Nous avons donc fait deux profils en fonction des quelques données obtenues. Cesdernières données sont malheureusement très fragmentaires.

Les données du centre Météo-France de Millau-Soulobres sont disponibles en annexe.Elles donnent une idée des orientations et des vitesses des vents au sol observées pendant la périodeJuillet - Août - Septembre de 1979 à 1998.

Les profils disponibles sont les suivants :

Altitude (m) Profil 1 - Vitesse du vent (m/s) Profil 2 - Vitesse du vent (m/s)

0 10 10

1000 25 15

2000 35 25

5000 45 60

10000 100 110

Les valeurs ainsi affichées sont nettement supérieures à celles observées sur le terrain de Bourges.

AXE DE TIR : PORTEE EN X

LARGEUR DU GABARIT =

LIMITE DE DEPORT



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A partir de ces données, nous pouvons modéliser le profil de vent par un développementcubique. Là encore, l’hypothèse est forte mais utile pour avoir le vent à toutes les altitudes. On auradonc :

V aH bH cH d= + + +3 2

Pour le reste de la démarche, nous avons besoin d’une valeur moyenne en fonction del’altitude. On utilisera donc la fonction suivante :

VH

V H dH aH bH cH dmoyH

= = + + +∫1 1

4

1

3

1

203 2( )

La direction du vent sera prise perpendiculairement à l’axe X. Cela permet de majorernotre problème et de traiter tous les cas de vents possibles.

VI/ Calcul du temps limite de descente

Le temps limite de descente sera calculé pour chaque abscisse d’ouverture parachute enfonction de l’altitude par :

TLimite de déport

Vdesmoy

max =

La vitesse moyenne minimale de descente sera donc donnée par :

VH

Tdescmin

.max=

C’est cette vitesse qui sera comparée au critère actuel (vitesse de descente compriseentre 5 et 15 m/s) pour vérifier la compatibilité avec le terrain de Millau (Plateau du Larzac) d’unepart et l’adéquation du cahier des charges.

VII/ Vérifications avec les projets

A partir des projets des années précedentes et du logiciel Trajec (☺ la version anstjienne,bien sur !!!), on détermine pour un site de 80° et de 70° le point de culmination (abscisse et altitude).On peut ensuite déterminer la dérive avec la courbe abscisse, altitude, temps de descente ou vitessede descente.



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VIII/ Les résultats

Pour le profil de vent N°1, les temps maximum de descente obtenus (et par conséquentles vitesses minimales de chutes des fusées) sont trop contraignants pour s'appliquer aux fuséesstandards (Isard + Chamois). Il faut noter que ce profil de par ses hypothèses et sa construction peutêtre considéré comme très (trop pour notre activité) dimmensionnant.

C'est donc le profil N°2 qui nous servira de base de calcul. Les résultats obtenus dans lagamme des projets actuels sont un peu plus contraingants que pour le terrain de Bourges, surtoutdans la zone proche des rampes (vitesse moyenne supérieure aux 15 m/s actuels).

IMPORTANT : Afin de ne pas modifier la limite actuelle d'impact au sol pourfavoriser la récupération sans dommage des projets des clubs, il est probable que lesite des rampes soit diminué (~70°-75°) lors des lancements (Attention à la tenue devos parachutes).

IX/ Conclusions

Les critères définits actuellement dans le cahier des charges s'appliquent toujours. Ils sontrépris ci-après :

Ä En fonction de l’abscisse d’ouverture du parachute (à culmination ou non) et del’altitude d’ouverture, on impose le temps maximal de descente autorisé. Ce temps estdonné soit par le tableau de la page 8 soit par la courbe en 3D située page 9.

Ä La vitesse maximale lors de l'impact au sol est toujours limitée à 15 m/s.

?



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X/ Utilisation de l'étude et des résultats

Le tableau ci-après donne les temps maximum autorisés en fonction du point deculmination (abscisse et altitude).

Avant de dimensionner votre système de séparation, vous devez donc avoir une idéeassez précise de votre projet pour déterminer sa trajectoire si besoin à l’aide du logiciel detrajectographie Trajec.

Voici ainsi la démarche à suivre :

DETERMINATION DES CARACTERISTIQUES DU PROJETÄ le propulseurÄ la masseÄ le maître coupleÄ le Cx qui peut être forfaitairement de 0.6

DETERMINATION DU POINT DE CULMINATION

On utilise un site de 80° pour avoir l’altitude maximale.

On détermine par calcul prévisionnel (TRAJEC) :

Ä l’abscisse du point de culmination X

Ä l’altitude du point de culmination H

DETERMINATION DU TEMPS DE DESCENTEGrâce au tableau, on détermine le temps de descente maximum et ainsi le parachute. Ilsuffit alors de vérifier que la vitesse de descente soit inférieure ou égale à 15 m/s àl’arrivée au sol.

Remarque : Il ne faut pas oublier de reprendre les calculs tout au long de la conduite duprojet en fonction de l’évolution des devis de masse et de performance.

Axe de lancement


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CONSEQUENCES SUR LE CAHIER DES CHARGES

Les points suivants sont à modifier dans le cahier des charges FUSées EXpérimentales mono-étage (Edition Février 1998, § 4.1, Page 44/98) :

•REC2: Le système ralentisseur doit permettre une arrivée au sol à moins de 15 m/s.

•REC3 : La fusée doit descendre suffisamment rapidement pour rester dans le gabarit autorisé (se reporter au document "Temps maximum de descenteautorisé pour le terrain de Millau (Plateau du Larzac) - Edition de Juin 1999.").

Portée en x Altitude (m)(m) 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 4000 5000100 65 62 59 56 53 51 48 46 43 41 39 37 35 34 32 31 24 20200 72 69 66 62 59 56 53 51 48 46 43 41 39 37 36 34 27 22300 77 74 70 67 64 60 57 54 52 49 47 44 42 40 38 36 29 24400 83 79 75 72 68 65 61 58 55 52 50 47 45 43 41 39 31 26500 86 83 79 75 71 67 64 61 58 55 52 49 47 45 43 41 33 27600 96 91 87 83 78 75 71 67 64 60 57 55 52 49 47 45 36 30700 99 95 90 86 81 77 73 70 66 63 60 57 54 51 49 47 37 31800 103 98 93 89 84 80 76 72 69 65 62 59 56 53 51 48 39 32900 110 105 100 95 90 86 81 77 73 70 66 63 60 57 54 52 41 34

1000 115 110 105 100 95 90 85 81 77 73 69 66 63 60 57 54 44 361100 121 115 110 104 99 94 89 85 81 76 73 69 66 63 60 57 46 371200 126 120 115 109 104 98 93 89 84 80 76 72 69 65 62 59 48 391300 133 127 121 115 110 104 99 94 89 84 80 76 73 69 66 63 50 411400 139 132 126 120 114 108 103 97 93 88 83 79 75 72 68 65 52 431500 144 138 131 125 118 112 107 101 96 91 87 82 78 75 71 68 54 451600 150 143 136 129 123 117 111 105 100 95 90 86 81 77 74 70 56 461700 153 146 139 132 126 119 113 108 102 97 92 88 83 79 76 72 58 481800 150 143 136 129 123 117 111 105 100 95 90 86 81 77 74 70 56 461900 146 139 133 126 120 114 108 103 97 92 88 83 79 76 72 69 55 452000 144 138 131 125 118 112 107 101 96 91 87 82 78 75 71 68 54 45

Temps maximum de descente pour le gabarit utilisé à Millau (Plateau du Larzac) et pour un vent moyen (en secondes).



9 / 11

100300

500700

9001100

13001500

170019000

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800

3000

4000

5000

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

Tem

ps

de

des

cen

te (

s)

Portée (m)

Altitude (m)

Temps maximum de descente pour le gabarit du terrain de Millau (Plateau du Larzac) pour un vent moyen en fonction de l'altitude et de la portée en X à l'ouverture du parachute

150-160

140-150

130-140

120-130

110-120

100-110

90-100

80-90

70-80

60-70

50-60

40-50

30-40

20-30

10-20

0-10



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Calcul Trajec :

Moteur :Masse :Maître Couple :Cx :Site :

Résultats Trajec :

X :H :Temps de culmination :

Résultats :

Temps de descentemaximum :Vitesse de descente minimale correspondante:

DETERMINATION DES CARACTERISTIQUES DU PROJETÄ le propulseurÄ la masseÄ le maître coupleÄ le Cx qui peut être forfaitairement de 0.6

DETERMINATION DU POINT DE CULMINATIONOn utilise un site de 80° pour avoir l’altitude maximale.On détermine par calcul prévisionnel (TRAJEC ou autre) :

Ä l’abscisse du point de culmination XÄ l’altitude du point de culmination H

DETERMINATION DU TEMPS DE DESCENTEPar le tableau, on détermine le temps de descente maximum et ainsi le parachute.

Il suffit alors de vérifier que la vitesse de descente soit inférieure à 15 m/s à l’arrivée au sol.

Axe de lancement



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ANNEXES

Gabarit du terrain de Millau (Plateau du Larzac)Données statistiques sur les vents du terrain (rose des vents)

1 1 F é v METEO-FRANCE AVEYRON 0 5 6 5 5 9 2 6 3 5

ROSE DES VENTS

Station MN

CommuneLieu-dit SOULOBRES

AVEYRON

Altitude 715.0 mL a t i t u d e 44 07’0 NLongi tude 03’01’0Hauteur 10.0

Période JUILLET à SEPTEMBRE 1979-1998.

Fréquence des vents en fonction de leur provenance en %Par groupes de vitesses 2-4 5-6 sup. à 6

Type de données Valeurs trihoraires de 06 18 heures UTC

1.6 %

16

4 6 Total

0 2 3 . 1 4 1 4 5 . 9

04 0 . 7 0 . 6

1 . 6 0 . 3 0 . 1 1 . 9

0 . 9 + 1

10 1.1 0 . 1 1 . 4

12 1.3 0.5 0.9 3

3.0

1 . 6 2.1 2.7 6

1.0 0.9 0.7 3.4

20 2 . 5 0 . 6 0 . 2 3 . 3

2 2 1 0 3

2 4 3 . 0 0 . 9 0 2

2 . 6 0 . 9 0 . 5 4 . 0

2 1 1. 4 7

30 2 . 0 2 . 4 3 . 9 8 . 3

1 6 . 4 i 2 5 . 5 3 7 . 2 2 7 . 9

N o m b r e de cas observés 9148. Nombre de cas manquants: 52. VECTORIEL MOYEN (Vent résultant):

de direction Dr, de force Vr, d’écart type Sr enparamètre de variabil i té .

T A B L E A U : pour les c lasses d e f o r c e 2-4 5-6 sup. à 6 o u p o u r l ’ e n s e m b l e co lonne ) . on re t rouve pa r d i rec t ion

13 f r é q u e n c e en on ne qu ’à l af la ligne donne les Indépendamment de la Dans ce cas Tot= BB.8 % soit 11.2 % de vents

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