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Plan et élaboration d'un parachute

Description

Ce modèle est inspiré par les parachutes de secours utilisés par l’armée française. Le parachute est hémisphérique réalisé en 8 fuseaux et possédant 8 suspentes. Sa forme est une calotte de sphère, tronquée en haut pour obtenir la cheminée de 15cm de diamètre et tronquée en bas à la base pour obtenir le bord d’attaque. Le parachute terminé fera 80% de la demi-sphère, son Cx sera donc de 1,4.  Il doit permettre l’atterrissage d’une masse de 2,8 kg à une vitesse d’arrivée au sol de 5 m/s.

Calcul de la taille du parachute

Lorsque la chaine de vol descend sous parachute, la force de frottement est similaire à la force qui s’oppose au déplacement lors de l’ascension et doit être égal au poids de la chaine de vol au sol.

La résistance de l’air est donnée par la formule : R = ½ Cx ρair S v²

  • Cx : Coefficient de pénétration ou trainée du parachute. Valeur : 1,4 pour notre modèle.
  • ρair : masse volumique de l’air : 1,22g/mol au sol
  • v² : vitesse au sol : 5m/s (Vitesse minimum nécessaire pour traverser l’espace aérien français en dessous de 10000m)
  • S : Maitre couple du parachute, c'est-à-dire surface de son plus grand cercle. S = πr²  d’où r² = S/ π   (r est le rayon du parachute)

Le poids est donné par la formule : P = mg

  • m : masse totale qui redescend : 4 – 1,2 = 2,8kg (L’enveloppe est larguée afin de connaitre précisément ce qui redescend et donc de tailler le parachute précisément)
  • g : gravité terrestre valeur 9,81m/s² au sol

Au sol  on a égalité entre la résistance de l’air et le poids d’où on peut calculer le rayon rp de la base du parachute.

En remplaçant par les valeurs, on trouve un rayon de 0,62 m

Calculons maintenant rs le rayon de la sphère complète : rs = rp/cos20° = 0,66 m

Nous  prendrons  un diamètre de 124 cm pour le parachute et 132 cm pour la sphère.

Réalisation

On calcule ensuite les différentes circonférences et on divise par 16 (il y 8 fuseaux et on dessine des demis fuseaux) pour obtenir les largeurs. Après découpe, on obtient la forme suivante (p32) : les mesures exactes des différents rayons sont données dans le tableau suivant issu du logiciel TOVPI :

Formules utilisées par TOVPI

Calcul de la largeur :

Calcul de la hauteur :

Il faut faire varier le cosinus de l’angle pour obtenir toutes les largeurs et faire varier l’angle pour les hauteurs.

Calcul en ligne

Remarque

Si l’enveloppe n’est pas larguée, il faut ajouter 50% de sa masse soit 0,6 kg à la masse totale qui redescend. C’est une approximation qui semble se révéler juste à l’usage, mais qui n’a aucun fondement scientifique.

Coupe

Le profil d’un demi-fuseau est donné par la courbe suivante (p32). Le patron du fuseau complet s’obtient par symétrie de cette courbe par rapport à l’axe des ordonnées qui est aussi la médiane du fuseau.

On découpe un gabarit à la forme d’un demi fuseau en papier à patron et on reporte à l’aide d’une craie à tissu afin de faciliter la découpe du tissu (voir plan de coupe). Attention les mesures sont coutures non comprises, ajouter 2 cm.

Ce plan de coupe est valable pour du tissu en 150cm de large. Il en faut 300 cm et il est plié en 2

Coutures

Les coutures sont réalisées à la machine à coudre. Les coutures et les ourlets doivent être de qualité vestimentaire. Une fois terminée il ne doit pas rester de brins de fils à coudre. Les bords de tissus ne doivent pas d’effilocher. Les bords d’attaque et de la cheminée doivent être renforcés par de l’extrafort

Les fuseaux sont cousus ensemble puis le bord de cheminée et le bord d’attaque sont ourlés et renforcé par un extra fort. Sur les deux bords et aux raccords des fuseaux sont cousus des boucles en ruban extra fort ou équivalents qui dépassent d’environ 1 cm les bords. Ces boucles permettent l’accrochage des suspentes. Il y a 8 boucles sur le bord d’attaque et 8 boucles sur le bord de cheminée.

En final les logos sont floqués sur deux fuseaux opposés. Il faut alors monter les suspentes

Le parachute est destiné à être inséré en sapin pré-déployé dans la chaîne de vol. Les suspentes sont réalisées avec du cordeau de maçon tressé (il est important que les suspentes soient tressée, afin d’éviter les nœuds et les rotations)  et dont la résistance mécanique est de 230 N, prévoir 25 m à 30 m pour toutes les suspentes. Le parachute est équipé d’un anneau de pré-déploiement (anneau anti-torche) de 25 cm de diamètre qui supprime les risques de torche. Le montage complet du parachute est décrit par le schéma suivant :

 

Fournisseurs

Tissu parachute : récupération d’un véritable parachute réformé.

Anneau de pré-déploiement en fils de fer laqué blanc de diamètre 25 cm.

Suspentes : cordeau de maçon tressé proposé en bobine de 25 m, résistance à la traction 230 N.

Flocage réalisé par impression d’une imprimante ordinateur sur un papier spécial puis repassage pour le transfert. Le logo ARA62, logo de la ville qui nous accueille, dessin de la maternelle.

Photos de la réalisation

 

Maquette d’un demi lé

 

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