Typologie et constitution du ballon dirigeable

By 27 June 2013

II) Typologie et constitution du ballon dirigeable :

a) Fonctionnement :

Le dirigeable, comme tout ballon, utilise la loi d’Archimède ou poussée d’Archimède. Il est constitué d’une enveloppe souple ou rigide remplie d’un gaz dont la somme des poids (enveloppe + gaz + charge) est inférieure au poids du volume d’air équivalent. Non amarré au sol, le dirigeable s’élève naturellement dans l’air.

b) Différents types d’enveloppe :

Un ballon dirigeable peut utiliser plusieurs types d’enveloppes :
– souple
– semi-rigide
– rigide
– rigide lenticulaire
– hybride
– auto-rebouchant.

Dans le cas des ballons dirigeables souples, la forme de la carène9 est maintenue par la pression intérieure du gaz. Pour remédier aux différences des volumes occupés par le gaz, qui modifieraient la forme du ballon et risqueraient de la rendre flasque, la pression est maintenue par un ou plusieurs ballonnets gonflés au moyen d’un ventilateur. Par ailleurs, des soupapes automatiques ou commandées limitent la pression. La nacelle est réunie à la carène par des câbles de suspension fixés à une ralingue10 de l’enveloppe. Cette nacelle est une poutre armée en bois ou en métal sur laquelle sont groupés le personnel et les appareils de pilotage (commandes de moteurs, de gouvernail de profondeur et de direction). La propulsion est assurée soit par une hélice dans l’axe de la nacelle, soit par deux hélices latérales.

9 Une carène est une partie d’un navire. La carène est l’ensemble des lignes longitudinales et transversales qui forment le dessin de la coque dans sa partie immergée. C’est cet ensemble qui constitue les œuvres vives d’un bateau. Wikipédia

Pour les ballons dirigeables rigides, dont le prototype fut le ” Zeppelin “, la carène rigide est en alliage léger, formée de larges anneaux reliés entre eux par des poutres longitudinales. Chaque extrémité est terminée par un cône, et celui de l’arrière, le plus effilé, porte les empennages11 et les gouvernails de profondeur et de direction. Cette charpente est recouverte de toile étanche et vernissée pour diminuer la résistance à l’avancement. L’intérieur est divisé en tranches dans chacune desquelles se trouve un ballonnet rempli de gaz. Ce type est évidemment plus lourd qu’un aérostat souple de même cubage, en raison du poids de la structure, mais il peut atteindre des vitesses plus élevées, grâce à la solidité de sa carène, et transporter un tonnage plus fort, grâce à la possibilité de construire des enveloppes de grande capacité (10 000 m3 en 1900, 70 000 m3 en 1924 et 200 000 m3 en 1938).

Enfin, dans le cas du dirigeable semi-rigide, l’enveloppe est souple, mais comporte à sa base une quille rigide.

c) Les différents gaz utilisés :

Les différents gaz possibles sont :

** L’hydrogène : très léger, bon marché, mais sujet aux fuites et très inflammable, ce qui fut la cause d’accidents spectaculaires (désormais interdit pour une utilisation commerciale ou de loisir) ; gaz « historique », il a pratiquement été abandonné.

** L ’hélium : plus coûteux mais plus sûr, le plus couramment employé de nos jours ; son principal défaut est d’être une ressource naturelle non renouvelable en voie d’épuisement, même s’il est, après l’hydrogène, l’élément chimique le plus courant dans l’Univers ;

** L’air chaud : proportionnellement très peu porteur par rapport à l’hélium, mais comportant encore moins de risques et facile à produire.

10 Terme de marine. Cordes qui sont cousues en ourlet autour des voiles pour en renforcer les bords. Littre.reverso.net
11 Les empennages sont des surfaces fixes, généralement disposées sur le fuselage arrière d’un aérodyne, qui sont étudiées spécialement pour développer, durant leur déplacement dans l’air, des forces susceptibles d’assurer la stabilité en tangage et en trajectoire. Futura-sciences.com

d) Les différents moyens de propulsion :

Beaucoup de types de moteurs couplés à une hélice ont déjà été essayés sur les dirigeables. Généralement, on installe un nombre pair de moteurs afin de ne pas subir le couple de giration des hélices et des moteurs.

De nos jours, le moteur électrique a la vedette, plus encore avec les dirigeables à coques rigides, que l’on peut facilement doter de panneaux solaires.

En 1986, Luc Geiser et son père construisent le Zeppy, il s’agit d’un dirigeable à propulsion humaine.

Lire le mémoire complet ==> (En quoi le ballon dirigeable peut-il devenir le moyen de transport de demain ?)
Mémoire de fin d’année – Master 2 Spécialité Logistique
Université Paris 1 – Panthéon – Sorbonne