13 Août 2012

BPS : Les éléments de l'aérostat

Le film offre une bonne résistance biaxe et est un matériau isotrope. Sa transparence permet d'obtenir un faible coefficient d'absorption : les effets radiatifs sont donc minimisés sur ces ballons. Il est possible d'atteindre une durée de vie de 3 mois au moins avec ce type de ballons si leur fuite équivalente (y compris la diffusion et l'effusion) est inférieure à un trou d'épingle de 0,15 mm de largeur.

L'enveloppe

L’ensemble suspendu

Le ballon transporte une chaîne de vol et une nacelle que l’on regroupe sous le terme « ensemble suspendu ».

  • La chaîne de vol

La chaîne de vol est suspendue directement au pôle "terre" du ballon ; elle contient les sangles d’attache de tous les éléments.

En raison des contraintes d'exploitation, la longueur de la chaîne de vol, entre le ballon et la nacelle, doit être optimisée (caractéristique en fonction de la filière (? 8,5 m, 10 m ou 12 m).

Les principaux composants de la chaîne de vol sont les suivants :

  • Des dispositifs de sécurité aérienne et de fin de vol : Les aérostats sont dotés d’un dispositif de sectionnement pyrotechnique commandé à partir de la nacelle, couplé à un système barométrique pour mettre fin au vol dès que la limite de basse altitude est atteinte.
  • Un réflecteur radar passif pour la détection des aérostats par les avions.
  • Un signal lumineux pour la détection visuelle de la chaîne de vol de 0 à 16 km en altitude.
  • Un répondeur radar suivant les missions ; en effet, dans le cas de survol de territoires pas ou peu habités et ne comportant donc pas d’équipements d’aviation, l’emport du répondeur radar est inutile et représente un gain de masse dans la chaîne de vol.
  • Un parachute : Il permet de limiter la vitesse de descente de la chaîne de vol après séparation à 6m/s à l'arrivée au sol.

  • La nacelle

La nacelle BPS a une double fonction : assurer les servitudes et emporter les instruments de mesure.

Le module de servitude assure :

  • la gestion du ballon,
  • l’enregistrement de paramètres atmosphériques (détecteurs de température et de pression de l'air),
  • la fourniture de l'énergie nécessaire pour le vol,
  • la télémesure et toutes les servitudes requises
  • la fourniture de la localisation au travers et un récepteur de position GPS 3 D.

Cette nacelle a une masse variable de 13 à 20 kg suivant les missions.

Une certaine masse et une certaine quantité d'énergie supplémentaires sont attribuées alors pour le transport d'un passager scientifique.

A noter que les équipements d’attache (sangles) ainsi que le bac à lest comptent pour ~ 15 kg dans le bilan de masse global.

La structure externe de la nacelle en polystyrène ; un dispositif de contrôle thermique est prévu afin de maintenir les équipements électroniques à une température de service.

Dans le respect des contraintes de masse, chaque charge utile nécessite un dimensionnement spécifique : les éléments suivants sont variables suivant les caractéristiques du ballon (capacité d’emport fonction du type de ballon (? 8,5 m, 10 m ou 12 m)) et variables en fonction du profil de mission (plus ou moins longue durée, latitude de vol, etc.)).

Typiquement, pour un BPS de ? 12 m :

  • Energie : 5 à 10 Wh (pour une mission polaire)
  • Télémesure : 1Méga octet/j
  • Interface : RS232 ou autre
  • Durée du vol : Fonction de l’énergie disponible à bord (30 j au maximum dans le cas d’une énergie dispensée sous forme de piles – sans contrainte de durée dans le cas d’une nacelle équipée de panneaux solaires (énergie renouvelable)).
Typiquement, dès que le vol est supposé durer plus d’un mois, la stratégie énergétique est basée sur des panneaux solaires. En deçà, les bilans orientent le choix vers des packs de piles.

Une carte électronique spécifique est destinée à la gestion de l'interface avec le passager ; connectée au bus scientifique, cette carte peut fournir au passager de l'énergie, des commandes et le calcul de données.