Qu’est-ce Tripoli-Québec? C’est un regroupement de fuséens qui partagent leurs ressources pour pouvoir lancer des fusées en toute sécurité. Quand on parle.

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1 Qu’est-ce Tripoli-Québec? C’est un regroupement de fuséens qui partagent leurs ressources pour pouvoir lancer des fusées en toute sécurité. Quand on parle de fusées, on parle de petite fusées utilisant des moteurs à poudre noire “A” de 2.5 N/s jusqu’aux moteurs monstrueux de classe “O” de 40,000 N/s (4000 kilos de poussée).

2 On lance …des petites fusées

3 … et des grosses fusées Projet Draco 2.1 Par Marc Ouellette & Jean-François Thibault 1er Etage: moteur “N” (20,000N/s) 2ème Etage: moteur “M” (10,000N/s) Vitesse Maximale = Mach 3 Altitude Maximale = 15 km Avec GPS, altimètres et transmetteur

4 (F)oire (A)ux (Q)uestions R: Ca dépend du plafond d’altitude permis par le terrain et le type de lancement. Un lancement mensuel ne permet qu’un plafond d’environ 2500 pieds (850m). Nos lancements haute puissance nous permettent de monter à des altitude de 6000 ~ 12000 pieds (2 à 4km) avec l’approbation de Transport Canada. Q: Quelle altitude atteignent vos fusées?

5 (F)oire (A)ux (Q)uestions R: Oui – toutes nos fusées doivent être munies d’un système de récupération. On parle principalement d’un parachute, mais les petites fusées peuvent utiliser aussi des banderolles (en anglais, un “streamer”), des hélices (gyrocoptère) ou des ailes (planeur). R: Il faut avouer que de temps en temps, notre système de récupération ne fonctionne pas, alors le résultat est évident … Q: Est-ce que vous récupérez vos fusées?

6 … CQFD …

7 (F)oire (A)ux (Q)uestions R: Pour débuter? Non – une trousse de débutant de 50$ suffit pour commencer. Une trousse du genre comprend une fusée à poudre noire, trois moteurs et une petite base de lancement. Mais comme n’importe quoi (surtout ici), “The Sky is the limit …”. Q: Est-ce que ça coûte beaucoup d’argent?

8 (F)oire (A)ux (Q)uestions R: La grande majorité des boutiques de passe- temps vendent du matériel de fusée modèle- réduit – incluant la boutique du Cosmodôme. R: Pour la moyenne et la haute-puissance, il existe des boutiques spécialisées au Canada et aux USA. Visitez notre site web pour une liste de fournisseurs: http://www.tripoli-quebec.orghttp://www.tripoli-quebec.org Q: Où est-ce qu’on trouve le matériel?

9 (F)oire (A)ux (Q)uestions R: C’est difficile de répondre à cette question. Certains sont des “trippeux de science”, d’autres aiment l’adrénaline qui accompagne le lancement d’une fusée faite de ses propre mains qui vole à une vitesse supersonique. Les fuséens viennent en toute sorte de saveurs. Q: Pourquoi lancez-vous des fusées?

10 Tripoli-Québec : Nos affiliations Actuelles Canadian Association of Rocketry http://www.canadianrocketry.org http://www.canadianrocketry.org Tripoli Rocketry Association http://www.tripoli.org http://www.tripoli.org

11 Canadian Association of Rocketry Régie la fusée au Canada et sert d’interface entre le gouvernement fédéral et les fuséens. C’est grâce à elle (et surtout certains de ses membres) que la loi Canadienne régissant la fusée au Canada s’est assouplie. Elle assurait traditionnellement les lanceurs avec une police d’assurance généreuse. Ce n’est plus le cas maintenant. Englobe la fusée de petite, moyenne et haute puissance, la CAR chapeautra bientôt la fusée semi-professionelle. Les lois actuelles appliquées par Transport Canada et Mine, énergie et Ressources Canada sont basées sur le code de sécurité de la Canadian Association of Rocketry. Les certifications haute-puissance, RI et RSO du CAR sont reconnues par le gouvernement. Membres: 300, Coût: 40$ Le gouvernement Canadien reconnait la CAR comme étant l’autorité de la fusée amateur et semi- professionelle au Canada.

12 TRIPOLI Rocketry Association Tripoli est l’organisme officiel qui représente la fusée haute-puissance dans le monde entier. Avec environ 8000 membres, elle fait office de représentant vis-à-vis les gouvernements pour permettre aux mordus de profiter de ce passe- temps. Comme le CAR, elle offre des programmes de certification haute-puissance qui sont reconnus par le gouvernement fédéral du Canada. De plus, elle offre une assurance- responsabilité primaire de 1,000,000$ US aux fuséens qui y sont membre, permettant à ces derniers de lancer la conscience tranquille. Tripoli couvre tous les lancements qui sont officiellement parrainés par ceux-ci, comme la Fusée-Fête et Rage at the Gage. Membres: 8000, Coût: 70$ US Les règle du CAR et de Tripoli sont très similaires. Les deux organismes ont un accord de réciprocité permettant aux membres d’un organisme de lancer aux événement de l’autre. La certification haute-puissance du CAR est reconnue par Tripoli et vice-versa. Tripoli est reconnu comme autorité par Transport Canada.

13 Nos affiliations – leur impact Tous les membres de Tripoli-Québec doivent être membres de Tripoli. (70$ US) L’affiliation au CAR est nécessaire si vous voulez avoir une certification “RI” (Rocket Inspector) ou “RSO” (Responsable de la Sécurité et des Opérations). (45$)

14 Les Assurances … En principe – ce n’est pas nécessaire d’être assuré pour lancer de la petite fusée. C’est ce que certains membres disent. En effet, ce n’est pas faux. Malheureusement, les gens qui nous prêtent leur terres l’exigent. Donc, on est obligé de l’exiger.

15 LES MOTEURS A COMBUSTION SOLIDE

16 Les Moteurs à combustion solide Quel type de moteur choisir pour une fusée quelconque? Comment fonctionnent-ils. Les moteurs à usage unique Les moteurs rechargeables –Moteurs Aerotech –Moteurs Cesaroni (Pro38)

17 Comment choisir un moteur Ca dépend beaucoup du poids de la fusée à lancer. Il y a deux méthodes pour calculer la puissance minimale qu’un moteur doit fournir pour une fusée: –Le calcul avec la poussée moyenne –Le calcul avec la courbe de poussée du moteur Il faut quand même savoir quel chiffre viser en premier lieu …

18 Règle de base – la vitesse minimale en quittant la rampe. Vous voulez savoir si un moteur X lèvera la fusée suffisament rapidement pour que les empennages (ailettes) aient un effet aérodynamique suffisant pour garder la fusée pointé à la verticale. En général, il faut que la fusée voyage à une vitesse de 12m/s à 15m/s lorsqu’elle quitte la rampe (Entre 45 km/h et 55 km/h). Ces chiffres furent vérifiés en soufflerie par la NAR durant les années 60 (National Association of Rocketry). La NAR a déterminé qu’il faut qu’une fusée stabilisée par empennage doit voyager au strict minimum à une vitesse de 40 km/h approximativement … Si la rampe moyenne a une longueur de 2m, une fusée typique doit avoir une accélération suffisante pour atteindre cette vitesse rapidement. Alors, il faut savoir quelle accélération minimale est requse pour lever n’importe quelle fusée …

19 Règle de base – la vitesse minimale en quittant la rampe. Si nous partons de l’équation où: 2as = (v 2 ) 2 – (v 1 ) 2 a = accélération, s = distance, v 2 = vitesse finale, v 1 = vitesse initiale Nous voulons isoler l’accélération requise pour obtenir une vitesse finale connue. Nous obtenons l’équation suivante: a = ((v 2 ) 2 – (v 1 ) 2 )/2s Pour une vitesse de 12 m/s: a = (12 2 -0 2 )/2*2 = 144/4 = 36 m/s 2 Pour une vitesse de 15 m/s: a = (15 2 -0 2 )/2*2 = 225/4 = 56 m/s 2 Il faut donc une accélération qui joue entre 4G et 5G (si on divise la valeur par 9.81 m/s 2 ) pour que la fusée quitte la rampe à une vitesse raisonnable, peut importe sa masse.

20 Accélération Minimale Comme on a vu sur la page précédente, pour qu’une fusée soit stable lorsqu’elle quitte la rampe, il faut une accélération de 4G à 5G. En fait, au Canada – la CAR préfère la valeure de 4G tandis qu’aux USA, ils préfère 5G – ils sont plus conservateurs ces Américains. Au Québec, Tripoli-Québec préfère ne pas descendre en bas du 4G – c’est possible d’utiliser une accélération plus faible, dans ces cas là, il vous faudra une rampe plus longue tout simplement. L’important c’est que la fusée quitte la rampe à 50 km/h. Bref – notre “règle de pouce” est – si le vent est calme, on permet qu’une fusée quitte la rampe à 4G, mais si les vents sont moyennement élevés, on préfère la règle américaine (5G).

21 Tous les moteurs ont une appellation qui indique sa classe d’impulsion, son impulsion moyenne et son délai entre la fin de la combustion propulsive et le déclenchement de la charge d’éjection. Ex: G40-7 d’Aerotech La première lettre indique la classe (l’impulsion totale du moteur): A=2.5 N/s, B=2.51 à 5.00 N/s, C=5.01 N/s à 10.00 N/s, D=10.01 N/s à 20.00 N/s E=20.01 N/s à 40.00 N/s F=40.01 N/s à 80.00 N/s G=80.01 N/s à 160.00 N/s Les moteurs “G” Aerotech ont une impulsion de 120 N/s selon leur documentation. Le second chiffre indique l’impulsion moyenne (en Newtons). Donc dans le cas du G40-7, l’impulsion moyenne est de 40 N. Le moteur brulera propulsivement 120 N/s / 40 N = 3 secondes. Le délai laisse le temps à la fusée de ralentir (atteindre l’apogée) avant de déclencher la charge d’éjection qui fait sortir le parachute. Dans le cas du G40- 7, le parachute sortira à +7 secondes. L’appellation du moteur

22 Méthode 1 – Calcul en utilisant l’impulsion moyenne. Bon, nous savons qu’il est prudent que notre fusée accélère à 5G pour qu’elle reste stable en quittant la rampe. Disons que notre fusée pèse 0.9 kilos (900 grammes) et on veut savoir si notre moteur G40 pourra soulever la fusée. Les vents sont modérés. Un G40-7 à une impulsion moyenne de 40 Newtons. Si on utilise la bonne vieille loi de Newton ou F=ma (Force = Masse * Acceleration), on dérive l’équation m=F/a. Donc, 40/(5*9.81) = 0.81 kg. 0.9kg>0.81kg – Notre fusée est trop lourde par rapport à la poussée du G40. Il est insuffisant pour soulever notre fusée de façon sécuritaire par jour venteux. Supposons que le vent est nil. On peut refaire le calcul avec une accélération de 4G. 40/(4*9.81) = 1.01 kg. 0.9kg<1.01kg -- Donc, dans notre cas, l’OQT (l’officier des qualifications techniques) nous laissera lancer notre fusée. Règle de pouce: Vous pouvez calculer facilement sur le terrain en divisant l’impulsion moyenne par 40 pour une accélération désirée de 4G, ou divisez par 50 pour 5G.

23 Méthode 2 – Calcul avec la courbe de poussée du moteur Si vous prenez le temps d’évaluer la poussée minimale requise pour votre fusée d’avance en utilisant la courbe de poussée de votre moteur – vous pourrez peut-être vous permettre de lancer une fusée plus lourde pour un moteur déterminé. Dans l’exemple précédent, nous avons utilisé l’impulsion moyenne du moteur. En fait, un G40 à une impulsion initiale beacoup plus élevée. Rappelons-nous que, ce qui importe, c’est de quitter la rampe avec le plus de vitesse possible. En général, la fusée prend moins de 2/10 de secondes pour atteindre la vitesse escomptée. Donc, si on regarde la courbe de poussée d’un moteur-type, il sera probablement possible d’utiliser la force moyenne de ces deux dixièmes de secondes dans notre calcul.

24 Méthode 2 – Calcul avec la courbe de poussée du moteur Regardons la courbe du moteur G40-7 de notre exemple précédant:

25 Méthode 2 – Calcul avec la courbe de poussée du moteur Si on examine attentivement la courbe, durant les deux premiers dixièmes de secondes, le moteur pousse avec une force de 50N. Si on reprend notre calcul de la méthode 1 avec une accélération visée de 4G pour notre fusée de 900 grammes (0.9kg), on arrive a m=F/a donc m=50/(4*9.81) = 1.27kg. 0.9kg < 1.27kg donc la masse de notre fusée est sous la limite imposée par le moteur. On peut l’utiliser même par jour de vent modéré. Conclusion: En utilisant la courbe de poussée du moteur – vous gagnez en flexibilité. Il suffit de vous préparer d’avance.

26 Comment fonctionnent-ils? Pour ça, on va démarrer “Motor Tutorial”

27 Les moteurs Moteurs à usage unique

28 Moteurs à poudre noire 2.5 N/s à 20 N/s 13mm, 18mm & 24mm Moteurs Estes D Estes 17Ns A,B & C Estes 2.5, 5 et 10 N/s respectivement Prix: 7$ ~ 15$ du paquet

29 Impulsion du moteur ici … 24 mm18mm Et ici … D12-3 - D = 10.1 à 20.0 N/s - (Estes = 17N/s) - 12 N imp. Moyenne - Délai de 3 secondes C6-3 - C = 5.1 à 10 N/s - (Estes = 10 N/s) - 6 N imp. Moyenne - Délai de 3 sec.

30 La tuyère, généralement faite en céramique Charge d’éjection, recouverte d’un produit argileux

31 Moteur Aerotech de type E, 40 N/s Moteur Aerotech de type G, 120 N/s Moteurs au Perchlorate Aerotech Usage unique 3 types de combustibles (WL, BT, BJ) 24mm et 29mm de diamètre Perchlorate est 2x à 3x plus puissant à poids égal à la poudre noire. Notez le moteur E comparé au moteur D de Estes – ils sont de la même taille! Tube en matériel composite Prix du moteur: Entre 15$ ~ 25$

32 Vous trouvez l’impulsion sur le papier qui recouvre la charge d’éjection Vous ne pouvez pas utiliser un allumeur “Estes” ici … G40-7 : Moteur de 120 N/s - Impulsion moyenne de 40 N - Donc le moteur brûle 3 secondes - Ejection à +7 secondes

33 Moteurs Aerotech Rechargeables Beaucoup de types de grains (WL, BJ, BT, RL) Existent en formats de 18mm à 98mm Puissance: de D (20 N/s) à N (20,000 N/s) Relativement économique Assemblage complexe, facile de faire des erreurs – surtout sur le terrain Disponibilité limitée mais ça risque de changer bientôt! Conception américaine …

34 RMS 29/40-120 (E,F et G) RMS – Reloadable Motor System RMS 29/180 (G+H) RMS 29/240 (Gros H) Recharge G64-10 120 N/s pour 29/40-120 Recharge G75-6 160 N/s pour 29/180 Prix: 15$ ~ 25$ (Recharge), 70$ (Casing)

35 Tube du moteur: En alliage thermorésistant Embout Avant: Contient la charge d’éjection et le délai. Embout Arrière: Contient la tuyère.

36 Moteurs 38mm 38/720 – J350 38/600 – I211 38/480 – I161 38/360 - H123

37 Outils indispensables pour l’assemblage: Vaseline (Graisse) “Wet Ones” pour garder les mains propres Ruban à coller Crayon ou Tournevisse Une bonne surface de travail …

38 Préparez votre espace de travail et mettez les pièces de votre moteur dans l’ordre d’installation Pièces de l’embout avant: le délai Tube moteur, le tube interne en carton et les grains de type “bates” eux-même L’embout arrière: les pièces de la tuyère Note: bonne idée de coller les instructions sur la surface surtout si vous assemblez le moteur à l’extérieur.

39 Le “kit” de recharge vient avec trois anneaux de caoutchouc qui servent de joints d’étanchéité. Ils doivent être graissés pour qu’ils puissent faire leur travail (empêcher les gaz brûlants de se faufiller où il ne faut pas) Graisser ne signifie pas d’enduire les anneaux avec une couche épaisse. Il suffit seulement de les lustrer, si vous les graissez trop, ils auront l’effet contraire …

40 A l’intérieur de l’embout avant, appliquez une fine couche de graisse. Comme avec les anneaux de caoutchouc, il ne faut pas exagérer.

41 Graissez aussi les filets des embouts (avant et arrière). Insérez l’embout dans le tube- moteur. Vissez et dévissez pour enduire les filets internes et externes.

42 Avec un objet arrondi (ici, j’utilise le tournevis), arrondissez les arrêtes de la capsule du délai.

43 Mettez le disque isolant de caoutchouc au fond de l’embout avant. Ceci isolera la charge d’éjection des gaz qui pourraient passer par les parois de l’embout.

44 Glissez la charge du délai dans sa capsule isolante …

45 Mettez l’espaceur (s’il y en à un) sur le délai, en haut de la capsule.

46 Localisez l’anneau de caoutchouc qui à le même diamètre que la capsule du délai …

47 Mettez la capsule sur l’anneau et poussez sur l’espaceur pour enfoncer le tout. Le rebord de l’espaceur devrait être “flush” avec le rebord de la capsule.

48 Insérez le module du délai complété dans l’embout avant.

49 Trouvez l’anneau de 3/32” …

50 Mettez-le au bout de la capsule du délai. Finalement, mettez l’embout avant de côté.

51 Arrondissez l’arrête interne du tube qui contiendra les grains propulsifs. Faites les deux extrémités.

52 Insérez les grains, il devraient glisser librement. L’ordre n’importe pas car ils sont identiques.

53 Les grains dans leur tube.

54 Insérez le tube de carton contenant les grains dans le tube du moteur. Il est fortement suggéré de graisser l’extérieur du tube de carton, ce qui facilitera l’extraction et le nettoyage après usage.

55 En gardant un doigt enfoncé à l’autre extrémité du tube du moteur pour garder les grains en place, mettez l’anneau isolant avant.

56 L’anneau positionné.

57 Prenez l’embout avant et vissez- le dans le tube moteur. Il est maintenant temps de passer à l’autre extrémité.

58 Placez l’anneau isolant arrière dans le tube-moteur.

59 Insérez la tuyère.

60 Localisez et insérez l’anneau de caoutchouc isolant et mettez le dans le tube …

61 Placez l’anneau soigneusement avec un objet au bout émoussé pour que celui s’insère dans le joint entre la tuyère et la paroi du tube du moteur

62 Vissez l’embout arrière.

63 Versez la charge d’éjection (poudre noire dans la capsule rouge) dans le réceptacle de l’embout avant. Brassez le moteur pour que la poudre entre dans le trou au centre.

64 Mettez le collant au bout de l’embout pour fermer la charge d’éjection.

65 Puisque l’embout est souvent couvert de graisse (vos doigts sont glissant rendu à ce stade), il faut rajouter du ruban à masquer.

66 Encore plus de ruban!

67 Le moteur complété, remarquez le beau bouchon de ruban sur la charge d’éjection …

68 Et voila … temps pour faire l’assemblage. Approximative 20 minutes. 10 si vous êtes habitué, 30 minutes (et beaucoups de frustrations) s’il y a du vent!

69 Moteurs Pro38 (Cesaroni) Moteurs rechargeables Format 38mm, 54mm, 75mm, 98mm et 150mm Puissance - G (160 N/s) à O (40,000 N/s) Se caractérisent par leur simplicité Les délais sont ajustables utilisant l’outil “ProDat” – “Delay Ajustment Tool” Plus économique que Aerotech pour les moteurs de type J, K et L. Conception canadienne …

70 Le “KIT” Césaroni Pro38 Boite de transport et stockage règlementaire cadenassée. Pro38 1G G 120 N/s Pro38 2G Moteur H Pro38 3G Petit I Pro38 4G Gros I Pro38 5G Petit J ProDAT J400 pour 5G Recharges dans leur emballages

71 ProDat, utilisé pour réduire le délai Recharges “1G” (un seul grain). Dans ce cas-ci, c’est un moteur “G” Le tube moteur dans son emballage

72 On déballe le tout … Remarquez l’absence d’outils …

73 Le tube moteur interne en thermo-plastique Le délai et la charge d’éjection Anatomie d’une recharge Pro38 Le grain au perchlorate d’ammonium Note: en général, il ne faut jamais extraire le grain du tube de plastique – il est déjà bien placé.

74 Le Pro-Dat – c’est tout simplement une petite perceuse manuelle pré-calibrée pour soustraire suffisament de grain de la charge de délai selon le besoins. On soustrait au délai de base le temps indiqué sur le ProDat. Comment calculer le délai pour une fusée de façon optimale, c’est une autre histoire … Mieux vaut utiliser une simulation! - WinRASP - ROCKSIM

75 129G79SS-13A Nouvelle nomenclature pour les moteurs, introduit en 2001. Le premier chiffre: impulsion totale du moteur en N/s (ici – 129 N/s). La lettre: Classe du moteur (ici c’est un moteur “G”). Le troisième chiffre: C’est l’impulsion moyenne en Newtons. 79 Newtons. Ce moteur brûle donc 1.5 secondes environ. Les lettres: SS=Smokey Sam, s’il y a rien, c’est la formulation standard. Dernier chiffre: Le délai de base (13 s)

76 Pour l’exemple, j’ai décidé de réduire le temps de base (13 secondes) à dix secondes. On ajuste la culasse du ProDat pour sélectionner -3. Ensuite, on insert tout simplement l’embout du délai dans celui-ci.

77 On tourne l’embout dans le sense des aiguilles d’une montre doucement pour réduire le délai. Il faut appliquer de la force mais pas trop. Il faut aussi faire attention que la culasse ne change pas de position.

78 Le délai après sa réduction: on voit que le délai fut réduit de quelque millimètres à son centre. Ca suffira pour augmenter la superficie de combustion, ce qui accélère celle-ci.

79 On enfonce ensuite le délai dans le tube moteur de plastique en pressant fortement. Ensuite, vous insérez le tube de plastique dans le tube moteur principal en métal. On visse le tout.

80 Le moteur complété. Temps d’assemblage: 5 minutes si vous êtes vraiment “slo-mo”.

81 Prise de vue du moteur – la tuyère.

82 Pro38 G79SS – PML Miranda

83 PML Aurora sur I300 Pro38

84 MERCI! Yves Lacombe Présentation des moteurs à propulsion solide – Tripoli-Québec 2007 Edité par Rémi Duchesnes