C'Space 2019 : Nimbus Mark I

Mini-fusée (MF58) • CLES-FACIL - Villeurbanne (69)

L'équipe de Nimbus Mark 1

Le projet Nimbus Mark I est une mini-fusée qui constitue la formation du groupe dans le domaine de l’astronautique au sein du CLES FACIL. Le projet de mini-fusée se concentre sur la fabrication d’un élément de mesure de la vitesse de la minifusée : un tube de Pitot. L’intégration d’une chaîne de mesure de pression et de température permettra de déterminer la vitesse de la fusée. La minifusée Nimbus Mark I permettra de valider au sein du club une géométrie de sonde de Pitot qui soit facilement reproductible.

La démarche et les résultats

LE PROJET
 

Nous sommes de nouveaux élèves de l’INSA et donc de nouveaux membres du CLES-FACIL. Les anciens membres du club nous ont proposé de réaliser notre propre projet de mini-fusée afin de nous familiariser avec les différents aspects et enjeux d’un tel projet.
Nous avons rapidement décidé de nous concentrer pour l’expérience sur un tube de Prandtl, dit “tube de Pitot”, afin de mesurer la vitesse de la fusée durant le vol. Ceci nous apparaissait en effet comme un projet à notre portée.
De plus, il s’agit d’un domaine dans lequel le club possède déjà un certain niveau d’expertise. De ce fait, nous étions assurés de pouvoir disposer d’une aide adéquate de la part des autres membres.

D’autre part, nous nous sommes fixés comme objectif d’utiliser au maximum l’impression 3D pour la réalisation des différentes pièces de notre fusée. Il nous paraissait important de vérifier la faisabilité d’une mini-fusée de ce type au moyen de cette nouvelle technologie.
Pour la partie électronique, nous avons choisi, sur les conseils de nos camarades, d’opter dans un premier temps pour la réalisation complète du design à la soudure de notre propre carte électronique. Le but étant, encore une fois, de nous faire découvrir cet aspect de la réalisation d’une fusée.

La minifusée Nimbus Mark I a un corps en fibre de Carbone. Les ailerons sont en aluminium de 2 millimètres d’épaisseur. L’ogive est faite à partir de l’impression 3D en PLA. Le tube de pitot qui constitue l’expérience est directement imprimé en 3D sur l’ogive. La conception d’un tube de pitot résistant à la pression totale en vol est un problème important de la conception de la minif Nimbus. Les cartes électroniques d’acquisition des données de pression et de température sont placées juste en dessous de l’ogive. La minuterie de la minifusée qui déclenchera l’ouverture de la porte parachute se situe au-dessus de celle-ci avec les cartes d’acquisition de données capteurs.

L’actionneur qui permettra l’ouverture de la porte parachute à l’apogée du vol est une ventouse électromagnétique. Au sein de la fusée, les éléments qui permettent de tenir les éléments comme les cartes électroniques, le système de récupération et la bague de poussée sont des bagues en polycarbonate. La résistance mécanique de ce matériau et sa masse relativement faible le rendent très adapté à la conception d’une mini-fusée. La minifusée se trouvant en vitesse subsonique durant le vol, le maintien de la porte du parachute par une ventouse électromagnétique est suffisant. Les ailerons étant la seule partie métallique de la minifusée, Nimbus Mark I, celle-ci devrait acquérir une vitesse suffisante, pendant un vol suffisamment long afin de prouver le fonctionnement de la sonde de Pitot. Si lors de la redescente de la minifusée, celle-ci à la pointe vers le bas (indiqué par une centrale inertielle), nous pourrons voir si la sonde de pitot est efficace pour les faibles vitesses.
 

L'ÉQUIPE

Manuel THOUILLOT (électronique embarquée / modélisation)
Aurore WENDLING
(Responsable mécanique)
Florian RASCOUSSIER
(Responsable électronique)
Sébastien VIMONT
Damien CHEN








Photographie du club CLES-FACIl au C'Space 2019

LES RÉSULTATS

Résultat de vol : Vol balistique
 
Le retour du club :
Le projet Nimbus est clairement orienté vers la découverte des techniques de CAO, d’usinage, d’électronique embarqué ainsi que programmation permettant de réaliser une fusée opérationnelle avec une équipe très restreinte dès la première année. Le choix du format Minif s’impose en conséquence de lui-même, mais nous avons néanmoins choisi de développer des expériences. La fusée était composée d’un rail central permettant de retirer l’intégralité de sa structure interne facilitant ainsi le développement et l’intégration de l’électronique embarquée.
L’expérience se composait d’une caméra ainsi que d’un tube de Pitot. Malheureusement, le manque de protection de la carte SD a entraîné des dommages sur celle-ci et l’ensemble de la vidéo de vol n’a pas pu être récupérée en totalité. De même, le manque de préparation de l'intégration du code ainsi que des erreurs de conceptions sur la carte électronique d’acquisition des données auront entraînés de nombreuses complications et retard. Aussi il est clair que ce premier projet nous servira de base pour éviter de nombreuses erreurs à l’avenir.
La fusée à pu être présenté et validé pour un lancement final lors du CSpace. Malgré un vol balistique non expliqué dû un problème de sortie du parachute, le projet Nimbus reste un succès dans le sens où il aura permis de s’initier à toutes les problématiques liés à la conception et à la réalisation d’un projet complet et parfaitement fonctionnel. Il permet d’envisager sereinement la poursuite de nouveau projet dans le cadre du cles-facil, facilités par l’expérience précieuse acquise sur Nimbus Mark 1.

Crédits photo : CLES-FACIL et Pierre CHAMPION

Le poster du club

LE CLUB EN BREF

Le CLES-FACIL est le Club Lyonnais d’Expérimentations Spatiales - Fusées Astronautiques Club de l’INSA de Lyon. Il est l’un des plus anciens clubs astronautiques français encore en activité.
Depuis 1967, des générations d’étudiants ingénieurs et participants extérieurs à l’INSA se succèdent pour développer diverses expériences spatiales : fusées expérimentales, ballons stratosphériques, CanSats, activités initiatiques (fusées à eau) pour les jeunes…
Avec l’aide de ses sponsors et en collaboration avec le CNES et Planète Sciences, le club lance tous les ans ses projets à la campagne de lancement C’Space.

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Carte d'identité

Pays : France
Ville : Villeurbanne / Rhône (69)
Création : 1967
Nombre de membres : 20
Établissement de rattachement : INSA Lyon
Objectifs : Conception et création de fusées expérimentales, mini fusées, CanSat et ballons stratosphériques. Le projet que le CLES-FACIL souhaite réaliser dans les années à venir est une fusée bi-étage supersonique équipée d’un statoréacteur. Le club cherche aussi à initier les plus jeunes au monde de l’astronomie en réalisant de courtes expériences..
Page Facebook : www.facebook.com/CLESFACIL/
Site internet : cles-facil.fr

LES AUTRES PROJETS DU CLUB POUR C'SPACE 2019
  • Astréos, fusée expérimentale (FX06)
    Astréos constitue la première fusée équipée d’un statoréacteur inerte créée par notre Club. Propulsée par un Pro75, l’objectif du projet et de tester la géométrie d’un statoréacteur. Ce projet met à l’honneur la longévité du club et de ses ambitions.
  • Delta, mini-fusée (MF15)
    Mini-fusée entièrement fabriquée en impression 3D et en fibre de carbone.

Voir aussi

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