Présentation des fusées à eau
Principe des fusées à eau
Une fusée à eau, ou fusée hydropneumatique, est un engin volant constitué d'une bouteille en PET propulsée par réaction, en utilisant de l'eau et de l'air sous pression.
Ces engins peuvent dépasser la vitesse de 400 km/h et les 100 mètres d'altitude. Le record du monde est d'ailleurs de plus de 625 mètres. Leur lancement nécessite l'utilisation d'une base de lancement (ou pas de tir) fabriqué à cet effet. Pour ses vertus pédagogiques et son côté spectaculaire, la construction de fusées à eau est une activité souvent pratiquée dans les écoles et les centres de vacances. Mais si on se penche de plus près sur son principe de fonctionnement, beaucoup de principes physiques interviennent dans le lancement d'une fusée à eau.
La propulsion d'une fusée à eau est basée sur le principe bien connu d'action-réaction : lorsqu'une certaine masse (la masse d'eau, ici) est éjectée violemment d'un conteneur, il se crée une force de réaction dans le sens opposé. C'est par ce même principe que les fusées telles qu'Ariane sont propulsées, sauf qu'à la place d'une masse d'eau, ces engins éjectent une masse de gaz enflammés.
Dans les fusées à eau, la masse à éjecter est donc de l'eau, fluide parfaitement neutre et dépourvu d'énergie. Le moyen pour éjecter cette eau n'est pas une réaction chimique mais la mise sous pression de l'air dans le conteneur. Ce conteneur est une simple bouteille en PET (eau gazeuse ou soda) . Pour des raisons de sécurité, il est important que cette bouteille soit en PET (pas de bouteille d'eau de source), afin de résister à la forte pression interne.
Plus la pression de l'air dans la fusée est élevée, plus l'eau sera éjectée rapidement, et donc plus la force de réaction sera grande, même si elle dure moins longtemps.
Dans la pratique, la phase de propulsion d'une fusée à eau est en général très courte (de l'ordre du dixième de seconde pour une fusée type de 1,5 L). Cependant, après cette phase propulsive, la fusée à eau continue son ascension grâce à l'énergie cinétique acquise, et ceci malgré la pesanteur et la résistance de l'air.
Le protocole de lancement d'une fusée type est le suivant :
La fusée est placée sur son pas de tir.
La bouteille de transfert est remplie d'une certaine quantité d'eau.
Le pas de tir est alors mis sous pression (à 5 000 hPa, soit 5 bars), à l'aide d'un compresseur d'air.
Une fois la pression adéquate atteinte, la fusée est libérée et commence son vol.
Base de lancement
La base de lancement utilisée pour notre projet est de type « à transfert ». En effet, si on place l'eau dans la fusée avant le tir, on doit retourner cette fusée pour la clipser sur la base, donc la fusée se vide partiellement !
La seconde solution consiste à retourner la base de lancement pour la clipser sur la fusée, mais l'opération n'est pas très pratique.
La solution du transfert consiste à verser l'eau dans une autre bouteille (de transfert), puis lorsqu'on envoie l'air comprimé dans la bouteille de transfert, celui-ci chasse l'eau vers la fusée. Une fois toute l'eau évacuée, l'air comprimé finit de mettre la bouteille sous pression.
