Fusex Bételgeuse : Systéme de séparation

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vi23
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Fusex Bételgeuse : Systéme de séparation

Messagepar vi23 » 07 févr. 2018, 12:47

Salut à tous,
L'équipe Fusex lance sa seconde fusée cette année : Bételgeuse. (On y croit!)
Comme l'Alpha rocket l'année précédente, on reste sur une structure principalement en aluminium.
Cette fois ci on va expérimenter une séparation d'étages. Un premier étage propulsé, et le second qui se détache à l'apogée. Pas de propulsion pour le second étage de prévue pour l'instant. Mais... il va quand même falloir aider les deux morceaux à se séparer car chacun va ouvrir son parachute.
L'idée actuel est de réaliser un emboitement coax. des deux parties Alu.
Et.. un gros ressort qui sépare les deux. Oui oui un gros ressort.
séparation alu.gif
séparation alu.gif (461.45 Kio) Vu 2289 fois


On aurait besoin, d'aide pour réaliser une test sur une chute d'alu. Tester notamment si niveau frottement le ressort peut faire l'affaire.
En gros, il faut creuser une galerie coaxiale dans l'épaisseur d'un cylindre d'Aluminium.
Et réduire l'épaisseur d'un autre cylindre pour qu'il vienne s'emboiter dans le premier.
Le cylindre fait 100mm de diamètre.
séparation schéma.PNG
séparation schéma.PNG (101.26 Kio) Vu 2289 fois

Une idée plus simple serait de simplement réduire l'épaisseur interne du cylindre et de venir y ajouter une galerie imprimée 3D pour y loger le ressort.

Donc, voila l'idée de base. On cherche quelqu’un coté méca pour faire un petit tour. :hello:
En attendant, si vous avez des proposition n'hésitez pas.
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Eric
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Re: Fusex Bételgeuse : Systéme de séparation

Messagepar Eric » 07 févr. 2018, 16:00

Pour diminuer le frottement de séparation entre les deux cyllindres on peut revêtir l'une des deux surfaces en contact avec du téflon autocollant.

Eric
...suggère un autocollant pour que ça (dé)colle
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f4grx
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Re: Fusex Bételgeuse : Systéme de séparation

Messagepar f4grx » 07 févr. 2018, 16:46

C'est quasi impossible a usiner, c'est un job d'électro-érosion ca!
Y'a vraiment besoin d'une protection du tube supérieur a l'intérieur du tube interieur? le ressort devrait pas se sauver même sans ca
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Flax
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Re: Fusex Bételgeuse : Systéme de séparation

Messagepar Flax » 07 févr. 2018, 17:16

Bonjour,

Sinon n'y aurait-il pas moyen de faire le tube "femelle" en deux tubes concentriques insérés l'un dans l'autre en force ? Si le but c'est d'éviter que le ressort ne se barre ça devrait suffire, non ? Il n'y a pas un besoin impérieux de l'avoir en une seule pièce, non ?

Flax
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Eric
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Re: Fusex Bételgeuse : Systéme de séparation

Messagepar Eric » 07 févr. 2018, 18:31

f4grx a écrit :C'est quasi impossible a usiner, c'est un job d'électro-érosion ca!
Peut-être qu'un fraisage UGV CNC peut aussi convenir. En tout cas, je pense que l'on ne sait pas faire au lab (1).

Pour contourner ce problème, il faut imaginer une autre manière de fabriquer cette pièce afin d'obtenir le même résultat mais sans passer par l'électroérosion ou l'UGV.

Comme le propose Flax, on peut par exemple usiner l'alésage du tube constitutif du corps de la fusée et contenant le ressort de manière à ne garder que la paroi externe du logement du ressort.
La paroi interne est ajoutée dans un second temps sous forme d'un tuyau d'aluminium de diamètre adéquat (2).
La fixation de la paroi interne peut se faire par soudage TIG alu mais il faut fabriquer un outillage d'ablocage sur mesure pour que les deux parois internes et externes du ressort soient parfaitement concentriques pendant que l'on soude.

Si la soudure TIG alu est trop délicate à réaliser, on peut aussi visser le tuyau interne : pour cela on lui ajoute au tour à l'une des extrémités un filetage externe (par exemple M88 x 1) sur une longueur de 5-10 mm.
La pièce extérieure doit être modifiée légèrement afin de pouvoir y usiner au tour un filetage INTERNE de même dimension que ci-dessus.
L'assemblage se réalise simplement en vissant - avec un peu de frein filet - le tuyau interne dans le corps de la fusée pour reconstituer un logement de ressort similaire à celui attendu.


(1) sachant que le fait de disposer au lab d'une machine à électroérosion à noyau (pas à fil) est toujours sur la todo list :siffle: . Si parmi les lecteurs de ce forum, d'aucuns auraient un bon tuyau pour récupérer à prix modeste une telle machine d'occasion qui soit dans un état acceptable, contactez-nous.

(2) soit on trouve le tuyau du diamètre extérieur qui va bien soit on l'usine au tour aux dimensions requises.



Eric
...passe dans la 4ème dimension
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f4grx
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Re: Fusex Bételgeuse : Systéme de séparation

Messagepar f4grx » 08 févr. 2018, 10:45

je pense qu'il faut challenger la conception telle que proposée par le posteur original, plutot que de chercher par tous les moyens à usiner quelque chose qui n'est pas nécessaire.

Bref, j'ai envie de dire qu'une gorge circulaire de 2mm de large sur au moins 50mm de profondeur (cote manquante) n'est pas usinable dans avec les moyens actuels, et que c'est pas nécessaire. c'est faisable en impression 3d mais pas pertinent en usinage.

(on pourrait également fabriquer un porte outil rotatif a mettre sur le porte-outil du tour, et se servir du mandrin comme d'un plateau rotatif permettant de tenir une pièce allongée, etc, bref, y'a toujours moyen mais la recherche de KISS me semble un meilleur objectif)

D'autre part je doute que l'éjection se passe correctement avec ce système d'éjection. Non seulement la partie male de l'assemblage est très fragile, mais les frottements vont être important.

La plupart des systèmes de séparation sont pyrotechniques ou a goupille, et cela permet un assemblage bien plus simple.

Voir ici par ex pour un coupeur de corde nylon miniature, qui peut par ex sectionner une ligne en plastique passant dans 4 goupilles avec ressort. je vais essayer de proposer un dessin a midi.

https://www.nrl.navy.mil/PressReleases/ ... 0Thurn.pdf
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Eric
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Re: Fusex Bételgeuse : Systéme de séparation

Messagepar Eric » 08 févr. 2018, 15:47

Intéressant le pdf avec l'éjecteur de cubesat avec déclenchement par fusion d'un fil résistif. Le déclenchement est un peut aléatoire dans le temps "Using the constant current circuit which supplied the nichrome wire with 1.60 Amps with a 30 second
powered timer, the cut times for the burn wire release device in air and vacuum and using both Vectran
cables ranged from 2.4 to 7.2 seconds."

Pour un largage de cubesat qui n'a pas d'orbite imposée c'est suffisant, mais pour une fusée expérimentale dont la durée de fonctionnement du moteur est de l'ordre de 10 secondes, cela me semble un peu juste d'un point de vue précision.


Eric
...est sur orbite.
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f4grx
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Re: Fusex Bételgeuse : Systéme de séparation

Messagepar f4grx » 08 févr. 2018, 17:01

oui hein l'est pas mal ce petit papier!

bah suffit de bourrer 20A dune grosse lipo, ou de mettre un nichrome plus fin?

Sinon solénoides...

boulons explosifs on va éviter :D
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vi23
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Re: Fusex Bételgeuse : Systéme de séparation

Messagepar vi23 » 09 févr. 2018, 16:40

Bon je retiens plusieurs points de vos réflexions.
  • Si on reste sur l'idée du ressort coaxiale, impossible de faire la gorge en l'état sur 50 cm.
  • Je pourrais à la rigueur réduire le diamètre interne et bloquer le ressort avec un tube supplémentaire de plus faible diamètre ou l'équivalent imprimé 3D.
  • Mais ça risque d'être galère niveau frottement...
La problématique dans notre cas, c'est que l'on a pas de système propulsif pour le second étage d'où la nécessité de pousser les deux parties.
Intéressant le PDF, de ce que je comprends les ressorts servent à rendre plus efficace la coupure du nylon, correct?

Ça me fait penser qu'on pourrait peut être remplacer le gros ressort par des petits ressorts pour réaliser notre "propulsion".

Je n'ai pas parlé de la fixation des deux étages mais c'est vrai qu'on peut pas la distinguer de la séparation.
On avait dans l'idée de partir sur des ventouses magnétiques solution super simple mais assez lourde (littéralement). On l'a testé sur la porte parachutes l’année dernière c'était vraiment magique. Mais dans ce cas il faudrait en mettre un beau fagot pour tenir plusieurs kilos...
Sinon, il y a le système de corde nylon à coupé.
Je réfléchis à un autre systeme plus osé : celui des fixations rapides de tuyaux d'arrosages... Des petits crochets retenues par une bague qui une fois retirée libère le tuyaux même quand on tire dessus. En gros c'est 3 goupilles sur un cylindres.
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Re: Fusex Bételgeuse : Systéme de séparation

Messagepar fabrice » 14 févr. 2018, 16:52

Vous avez une idée des vibrations sur ce type de fusée ? Car là je crains le pire.

La séparation se fait toujours (enfin je crois) en deux étapes : éjection puis propulsion quand les deux parties sont suffisamment éloignées. Sinon l'accélération va mal se passer, vu que la partie basse n'est pas assez inertiel etc. C'est le cas pour un sous-marin.

Pour les explosifs, c'est franchement dangereux et il faut une licence pour du C4.

J'ai vu aussi un papier du CNES https://perseus.fr/fr/les-projets/ARES/ ... 14bi-hydra avec une solution à base de verrou et vérin pneumatique, et il mentionnait clairement le faîte de ne pas réinventer la roue ! Le CNES peut il fournir la doc de la fusex ? On doit être capable d'usiner un vérin au lab raccordé à une cartouche d'air comprimé. On peut trouver dans le commerce des cartouche d'airbag en carbone (déjà bien craignos !!!).

Pour synthétiser :
- quelle est la force de poussé ? 1 m/s ?
- quelles sont les contraintes mécaniques ? poids, mode de vibrations ?
- quelle est la meilleur solution pour stocker et délivrer l'énergie ?
- fabrication ? coût ? fiabilité ?

Il y a des projets que l'on peut faire sur un coin d'une table et d'autres qui demandent un effort qui peut être ruineux. Ça veux pas dire qu'il faut pas les faire, mais qu'il faut bien anticiper.

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