Document adapté (Origine : bénévole de l’ANSTJ)
Présentation
générale
La masse embarquée par une fusée à eau reste modeste. La fusée à eau est cependant souvent utilisée pour son côté ludique et pratique pour la mise en place de la démarche expérimentale.
C’est une manière de faire ses premiers vols et de comprendre les éléments qui l’influencent.
Les performances sont plutôt faibles (une
fusée à eau montant à 30 m est déjà une belle
réussite !)
Il est possible de la lancer sur un demi terrain de foot sans aucun danger à la retombée !
Techniques
de construction
Le matériel de base nécessaire
à la construction.
Enfin, pour conclure cette liste, vous aurez besoin d’une valve de vélo et d’un bouchon de liège pour faire un système simple de mise sous pression.
Les matériaux nécessaires
L’élément vraiment indispensable pour concevoir une fusée à eau est son réservoir principal : une bouteille en PET (PolyEthylène Tetraphtalate) ! Bouteilles de boissons gazeuses de 1,5 L conviennent parfaitement.
La nécessité d’ajouter des ailerons et pourquoi pas une ogive qui rendront la trajectoire plus "stable 1 ". Les matériaux couramment utilisés pour réaliser des ailerons sont le balsa (bois léger exotique utilisé en modélisme) ou le carton fort. Pour l’ogive, le haut d’une seconde bouteille conviendra.
Assemblage des différents éléments
La solution la plus confortable, car ne nécessitant pas de découpages trop pénibles, utilise deux bouteilles pour une même fusée.
La partie centrale sert de jupe pour l’arrière de la fusée et permet une fixation simple des ailerons.
La partie avant servira d’ogive et amortira le choc à l’atterrissage au cas, fort improbable, où le parachute ne s’ouvrirait pas (à la condition qu’il ait été embarqué au préalable ! ).
Il est nécessaire maintenant de trouver un système permettant une mise sous pression. Un bouchon s’ajustant, en force, au diamètre de la bouteille et une valve que l’on insérera dans le bouchon, de manière étanche constitueront le système le plus élémentaire.
Pour le bouchon, le liège peut convenir, mais l’idéal est de se procurer des bouchons tronconiques en caoutchouc utilisés en chimie ; certains sont déjà percés longitudinalement.
Mise en place simple pour un lancement
Le système le plus simple consiste en la mise en place d’une tige métallique dans le sol. Une paille, coupée et collée (au scotch par exemple) le long du corps permet à la fusée de rester en position proche de la verticale avant le moment fatidique et de guider la fusée pendant l’accélération jusqu’à rendre les ailerons efficaces.
Il ne vous reste plus qu’à pomper jusqu’à ce que la pression à l’intérieur de la bouteille devienne suffisante pour faire partir le bouchon : la pression est telle que le bouchon est éjecté avec la masse d’eau contenue dans la bouteille. Le manomètre de la pompe vous permettra de vous rendre compte de la pression dans la bouteille : on atteint sans difficulté l’équivalent de 5 fois la pression atmosphérique (approximativement 5 bars) !
Il est conseillé de prendre quelques précautions si vous tentez de passer les 5 bars de pression : en effet, l’éclatement d’une bouteille peut se révéler dangereux.
Principes
régissant la fusée à eau
Comme son nom ne l’indique pas, le mode de propulsion de la fusée est due à l’air contenue au départ dans le réservoir.
Le principe utilise les propriétés de l’air qui sont sa compressibilité et son élasticité.
L’énergie, que l’on va transférer de nos biceps, alors souvent tétanisés et exsangues après un gonflage, vers l’air contenue dans la bouteille, va servir à éjecter la masse de l’eau contenue dans la bouteille (ainsi que sa propre masse d’ailleurs).
Nous retrouvons donc bien le même principe que pour Ariane : c’est l’éjection d’un fluide qui fait avancer le véhicule. Ce même principe d’action-réaction ne diffère d’Ariane, que dans la manière d’emmagasiner l’énergie.
Force de poussée=Vitesse d'éjection X Débit massique
Notre fusée peut donc fonctionner dans le vide !
partenariat CNES - ANSTJ