MOTEUR

La nécessité de placer un moteur à bord du petit ballon n*est pas absolue, cependant la présence de ce moteur à son bord est à notre ^vis très utile po^^ donner l'assurance complète que le petit ballon atteindra robservatûire. Un accident peut en effet ^e produire, qui 1^ fofçe à abandonner le câble au moyen duquel sa direction est assurée, et si cet ficcident se produit (on verra au chapitre suivant c)e quel accident il s'agit) ii lui faudra pouvoir obliquer la route que lui fersi tenir le vent, de façon h atteindre l'observatoire, ce qu'il lui serait presque impossible de faire avec une voile, car en ascension libre cette voile lie produirait aucune déviatÎQn de sa iparche, el au (uide-rope, elle en produirait une trop minime, vu le faible poids 4e ce guide-fope.

Le moteur que le petit ballon est capable d'emporter ne saurait faire de lui un ballon dirigeable ds^ns toute l'acception du teripc, il ep fer^ slmplepieut uu ?iéro6t{|t suspeptiMe de s'orienter dana itn certain angle, en un mot capable de rectifier sa route ei) obliquant k droite ou à gtiuche dans une limite assez étendue pour que, piarchaut par un yçnt peu difit^rent de celui qui aura entraîné le gros balloi), il puisse courir exactement sur se^ traces.

Il appartiendra au commandant du petit ballon d*estimer sMl peut se passer de ce moteur ; pour uous, nous estimons qu'il est utile. Aussi supposqns-nous ici que le petit ballou l'emporte et nous placerons-nous dans cette hypothèse au cours de l'étude de son voyage au paragraphe suivant.

Le moteur que nous allons décrire sera capable, en pleine marche, de communiquer au petit ballon une vitesse minima de 4 mètres à la seconde, soit 14 kilomètres à l'heure.

A l'arrière de la nacelle seront placées deux hélices du type des hélices des ballons dirigeables. Le diamètre de ces hélices sera de i mMres, leur surface ataire de i" ,60 par aile, leurs pas contrariés de 1/26 environ, leur nombre de tour par minute à l'altitude zéro sera de 77. Leurs deux arbres moteurs, tournant en sens inverse l'un de l'autre, seront placés l'un dans l'autre et fixés par 8 colliers h la traverse M (fig, 13) de la nacelle. Les longueurs de ces arbres seront de 1«»,50 et 2 mètres. Les axes des

ailes dtvft hélices {k deux ailes chacune) seront placées en ligne droite (fig. ii et 13). Elles agiront par propulsion afin d'éviter les ohasats d'air sur la nacelle qui nuiraient à leur fonctionnement.

Les arbres seront formés d'un fer rond creux de 8« de diamètre et 5mm d'épaisseur et d'un second fer creux intérieur de môme force.

Ils pèseront, avec leurs engrenages, 2S kilogr.

liC travail de propulsion sera de 100 kilogr.

La vitesse des hélices croîtra avec l'altitude par suite de la dimi^ aution de la résistance de l'air, mai^, la force de |a m^ichine restant la même, le travail de propulsion sera toujours sensiblement identique. (Nous l'avons supposé toujours le même d^ns le calcul des chiffres des vitesses du ballon aux différentes altitudes placé plus loin.)

Le moteur électrique aura une force de 7 chevaux 4 dixièmes donnant à 2,000 mètres d'altitqde à TaérQ^tat une vitesse de ^^fi9 par seconde, et à 7,300 mètres une vitesse de 5™,o0.

Ce moteur, du type de celui qui est adopté pour certaines petites embarcations, pèsera 81 kiloj[r.

Il recevra sa force motriço : soit (si ce système est r^counu (possible au)^ essais) par l'intermédiaire du guidc-rppe toueur et flu câble de terre, en ce cas l'électricité serait fournie par une dynamo installée il Djarjeeling.

8oit mieux de pites ou d'accumulateurs légers d'un poids de ^1» kilogr.

Les hélices seront fermées d'une carcasse en fer en U aplati sur laquelle seront cousues deux épaisseurs de soie française (/!</. 18).

Ce fer en U 12/6/4 pèsera 532 grammes au mètre cou- ^^ ^^

int. nln

Par aile sa longueur sera de 6™, 50, son poids par aile [ J

sera donc de 8'',500.

Le pojds de la soie de l'",90 de surface en deux épaisseurs à 66 grammes par mètre sera pour une aile de 260 grammes avec les coutures et replis.

Le poids d'une hélice avec ses assemblages sur l'arbre ressort donc à 8 kilogr. et les deux hélices co pèsent 16.

Le poids total du moteur, des hélices, des piles, etc., sera donc de 400 kilogr.

rant.

GouvemaiL ^ Le gouvernail sera placé où Tindique la figure 11 et aura la forme indiquée par cette figure.

Il sera attaché à la suspente postérieure du ballon du côté des

hélices et articulé sur le cercle de suspension.

Sa surface sera de 15 mètres carrés environ.

Le côté inférieur de ce gouvernail, de S mètres de longueur, sera

incliné à 30<» sur l'horizontale sur 2 mètres de longueur

'^' pour permettre le dégagement des hélices puis coudé

n horizontalement. Il sera armé d'un fer carré creux {fig. 17) de 12«>™ de côté et 4"»™ de vide, identique à 1 deux des fers en U des hélices accolés, pesant au total gi'.SOO avec l'articulation à genou qui le reliera au cercle de suspension r

Les deux autres côtés du gouvernail seront formés l'un par la suspente précitée et l'autre par un cordeau en coton n^ 1 (résistant à 125 kilogr.), pesant 12e^5 au mètre courant, soit 90 grammes environ.

Deux cordeaux n» 2 pesant au total 250 grammes et résistant à 250 kilogr., permettront la commande du gouvernail. Le corps du gouvernail sera formé d'une pièce de soie de Chine. L'ensemble du gouvernail et de ses agrès ne pèsera pas 8 kilogr.

Résultats à attendre du moteur. — Le moteur du ballon marchant en pleine vitesse, c'est-à-dire en développant ses 7«^4, la force de propulsion des hélices sera de 100 kilogr. environ, quelle que soit l'altitude. (Cette force de propulsion variera peu avec l'altitude ; cependant aux altitudes élevées elle diminuera un peu, car, les hélices tournant plus vite, les frottements sont plus considérables.)

A l'altitude de 2,000 mètres par exemple, la vitesse x communiquée au ballon par son moteur est donnée par la formule connue de la résistance de l'air F = a x D' x a?* (déjà citée plusieurs fois).

Ici on a (F étant la résistance vaincue par la propulsion des hélices, soit 100' kilogr.) :

iOO = 0,0196 Xi8-X:cS d'où

,____iOO___ ^ "■ 0,0196 X 324 ~"^^'^

Le ballon marchant sous l'action de son moteur en sens contraire du vent, diminuera donc la vitesse d'entraînement de ce vent de 3",99 par seconde à 2,000 mètres d'altitude. Un vent de 3",99 par seconde étant un vent très faible, le petit ballon n'est donc pas, à proprement parler, un ballon dirigeable, c'est un ballon semi-dirigeable.

Le ballon, marchant sous l'action de son moteur perpendiculairement h l'action du vent, déviera sa route dans ce sens d'un angle dont la tangente est égale au rapport de la vitesse propre du ballon à la vitesse du vent.

Ainsi, si le vent avait une vitesse de 10 mètres à la seconde et soufflait de a vers 6, il transporterait le ballon inerte de a enb {ab étant égal h 10 mètres [fig, 18]) en une seconde. Mais pendant ce

Fig. 18.

e ây

temps le ballon, sous l'action de son moteur, aura gagné 3>n,99 dans la direction perpendiculaire et sera, au bout de cette seconde, en c, à une distance de h égale à 3°',99, il aura donc bien dévié sa route de Tangle a, tel que

d'où

tir«-^-^«0 399 a «=210 45'.

En réalité, afin d'utiliser le mieux possible la vitesse propre du ballon pour dévier sa roule au maximum, son cap ne devrait pas être orienté sur le point C ainsi défini, c'est-à-dire perpendiculairement à l'action du vent, mais il devrait être orienté sur le point d défini par cette condition que ses distances aux points a et 6 soient respectivement égales à 10 mètres et à 3>°,99. Par cette orientation, le ballon dévierait sa route d'un angle P un peu plus grand que

FLBUVB8 AtRtBNS.

l'angle a. Mais dans la pratique, il serait bien difficile de déterminer sans calcul et surtout de maintenir exactement cette orientation, aussi est-il préférable de s'en tenir à la règle plus simple de la perpendicularité qui donne une déviation de roule peu différente de la déviation maximum .

Dans le tableau suivant se trouvent consignées à diverses altitudes : 1^ les résistances de Tair; i^ les vitesses propres données par le moteur en pleine marche au ballon ; 3<< les angles de déviation a par des vents de 10 mètres et de 20 mètres. Toutes quantités calculées par les méthodes indiquées ci-dessus. (Les résistances de Fair R à Tavancement de l'aérostat portées dans la l^^ colonne de ce tableau correspondent à une vitesse du ballon de i mètre et ont été calculées par la formule connue

R=0,0235X«XD'Xt^«.

dans laquelle ici : n est la pression atmosphérique à l'altitude considérée, l'unité de pression étant la pression à l'altitude o; D le diamètre du grand cercle du ballon perpendiculaire à la direction de sa marche, ici D = 18; et v la vitesse, ici t; = 1. [Voir aussi la ligA9.])