Etude des vents et "projet aérien"

Etude des vents

Durant nos recherches, un élément clé nous est parvenu pour rechercher une optimisation possible des systèmes de captation de brouillard/nuages, il s'agit de la gestion du vent, dont sont dépendants les systèmes actuels de filets à nuages.

Une étude plus approfondie nous permet de comprendre et exploiter ces mécanismes afin d’améliorer des systèmes existants, ou au contraire en concevoir des nouveaux. Techniquement, l’intérêt d’exploiter le vent révèle de la capacité accrue à obtenir un débit d’air (m³/h) plus important et ce de manière continue. Plusieurs pistes de réflexion s'ouvrent dans ce domaine pour l'exploitation des systèmes actuels, par exemple sur la possibilité d'orienter automatiquement un filet à nuage afin qu'il fasse face au vent en permanence, etc. 

Sur ces idées et ébauches, nous portons notre regard sur les outils mis à notre disposition en opensource afin de comprendre les phénomènes liés aux vents et à la formations de nuages. Des outils de recherche et analyse gratuits sont nombreux afin d’observer et comprendre la physique derrière ces phénomènes. Ici nous utilisons  « Earth », une carte interactive des vents en temps réel sur terre (http://earth.nullschool.net/) ainsi que « Cloud atlas » qui répertorie et explique tous les types de nuages, leur formation et fonctionnement (http://cloudatlas.wmo.int).

Ces outil nous ont mis sur la piste des vents en hauteur pour diverses raisons.
D'après les études sur les éoliennes et sur le vent, celui-ci est freiné par le relief et structures (naturelles ou non) au sol, tandis qu’en hauteur il s’accélère en absence d’obstacles. De ce fait, si nous recherchons à améliorer le débit d'air qui traverse un filet à nuage, nous avons tout intérêt à monter plus en hauteur et rechercher des vents plus forts. C’est pour cella que les éoliennes sont construites sur des grandes hauteurs.

A partir de ces données, nous avons eu l'idée de concevoir un objet porté par le vent, sur la recherche sur les nuages pouvant nous intéresser, car gorgées d'eau en suspension, nous avons recherche à monter entre 0 et 2km d'altitude, un objet bien connu de tous peut entrer dans ce créneau aérien : Le cerf volant (record du monde amateur de 1km d'altitude!).

batterie de cerf-volants capable d'emporter un être humain dans les airs

Ce cerf volant emporterais avec lui, dans les cieux, des filets à nuage intégrés qui, au passage du vent porteur dans la structure du cerf volant, se gorgerais d'eau petit à petit par les vents qui le traversent. A la manière d'un filet à nuage, mais hors sol, plus facile à transporter et à moindre coût et utilisable dans les contrées plus rapprochées du niveau de la mer.


Les enjeux posés par ce cerf volant sont donc de pouvoir capter de l'eau en hauteur grâce à l'action des vents, d'offrir une alternative low-tech à des systèmes terrestres ou aériens coûteux et de pouvoir s'utiliser dans des lieux à moins haute altitude.

Les problèmes lié à ce type de projet sont intrinsèquement ceux de l'aérodynamisme. Comment faire pour que le cerf volant puisse voler convenable et de manière stable et continue sur des longues durées ? Comment sécuriser ce système des aléas du temps ? Quel section/dimension doit-il offrir afin d'avoir un rendement viable par rapport à son coût et au temps de préparation/construction ? Toutes ces questions ne peuvent être répondues rapidement et il faut un certain recul et des expériences poussés pour le faire, c'est pourquoi elles ne seront pas répondues dans cet article mais ultérieurement dans une autre publication.

Pour notre prototype, nous avons entamé la construction d’un cerf volant de type CALOMIL.
Ce type, en hexagone, permet une portance plus élevée et peut être construit à une plus grande échelle afin d’accueillir et porter des filets à nuage dans sa structure, la ou le vent passe et crée de la portance au cerf volant et en théorie devrait pouvoir capter l'eau en suspension dans l'air, transportée par le même vent qui mettra en action le cerf volant.

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La construction du prototype se fait par les matériaux les plus simples à notre disposition : Des bouts de bambou pour la structure, de la ficelle pour rigidifier et contre-venter la structure et une vieille tente de camping bon marché pouvant être sacrifié pour la cause afin de créer la bâche.

Le prototype révèle de nombreux problèmes d'ordre structurel. En effet la bâche doit être tendue un maximum afin de pouvoir générer de la portance au cerf-volant, au cas contraire elle servirait uniquement de pare chute et ne permettrait pas au cerf-volant de se stabiliser en l'air. Lorsque celle-ci s'est tendue, la structure en bambou et ficelle n'a pas supporté l'effort et s'est disloquée sur elle même, les efforts de tension/détention du tissu sur le bambou ont finit par faire céder le tout et le rendre beaucoup trop fragile, voir dangereux pour un essai en vol. 

Il est important de savoir d'ou viens cet échec de construction, les matériaux doivent être rigides mais être capables d'une déformation minimale, ils doivent également être les plus léger possible. La bâche, doit être étanche à l'air, auquel cas le vent traverse le tissu et rends la portance nulle. Dans la suite de la conception de ce prototype tous ces éléments doivent être tenus en compte car ils sont importants pour le bon fonctionnement de l'objet avant de faire des essais avec la captation de l'air en altitude.

Les formes et capacités de cerf-volants sont très nombreuses, une en particulier attire notre attention pour la suite des opérations aériennes : Le cylindre. Sa capacité forme et capacité sont proches de ce que pourrait correspondre notre objectif et sa conception moins dramatique qu'une géométrie complexe du précédent modèle. Sa forme permettrait également un entretien plus facile et un système de drainage moins complexe pour capter de l'eau, tout cela est à tester au prochain prototype.