samedi 20 mai 2017

RESULTATS par UTILISATION d'une M10 dans VOS PROJETS BALLONS

Voici un assortiment de ce que vous pouvez obtenir en plaçant une radiosonde modifiée de type M10 dans votre chaine de vol.
L'utilisation d'une radiosonde est une sécurité parfaite, compte tenue de la fiabilité de ce matériel.
Vous pouvez en déduire : 
les données GPS toutes les secondes : latitude, longitude et altitude, donc la position exacte de vos mesures personnelles dans un autre système embarqué et même sans vous préoccuper de placer vous même un GPS.
Vous pouvez en déduire :
les données physiques du vol toutes les secondes sauf la température et l'humidité pour le moment.
Mais nous espérons trouver une solution.
Ceci permet une grande sécurité en cas de défaillance de votre propre système, et des comparaisons ou des étalonnages avec vos propres capteurs ou expériences.
La procédure pour produire les graphes que je vous présente, est disponible sur un document explicatif détaillé, que je peux vous adresser par E-mail.
Si vous avez des commentaires ou des suggestions, je reste à votre disposition.
A la suite, de cette présentation, j'espère attaquer la production de fichier KMZ...
Adresse pour toute demande ou conseils pour réussir votre projet :
meteophysique@free.fr

Altitude en fonction du temps, pour la montée et la descente sous parachute.
A remarquer, une légère augmentation de la vitesse de montée sur la fin, et des conditions particulières des basses couches en fin de chute.

Le volume de l'enveloppe augmente au fur et à mesure de la montée. Le diamètre de l'enveloppe à l'éclatement est communiqué par le fournisseur. Ici nous observons l'éclatement pour 6,5 mètres, pour un temps de montée d'environ 4300 secondes. Le graphe vous donne le diamètre au gonflage !


Ce graphe est un grand classique des mesures très faciles à faire avec une capsule barométrique, de type MPX5100AP par exemple. La pression diminue jusqu'à l'éclatement de l'enveloppe au sommet de la trajectoire, elle est faible et de l'ordre de 20, ou 10 hPa ou parfois moins. On retrouve l'anomalie en fin de descente. Les deux points à droite sont pris après l'atterrissage.

La courbe de la température de l'air pendant tout le vol, n'est pas issue des données de la M10, mais
retrouvée par READY pendant la période de vol sur la trajectoire.
Il est possible de ne considérer que les valeurs de l'atmosphère standard mais il y aura une grande différence qui faussera les autres calculs. Donc on va préférer les vrais mesures (qui sont déduites des relevés des autres radiosondes par READY).
Ici, vous constatez la partie rectiligne du sol jusque 12000 mètres, jusque -65 °C !!
Ensuite vient une autre partie rectiligne jusque 26000 mètres à l'éclatement.
Il n'est pas fait appel à la troisième partie rectiligne au delà des 26000 mètres. Donc 2 droites.

Evolution des masses volumiques de l'air (bleu) et de l'hélium (rose) en fonction des points.
Toujours une anomalie en fin de vol. L'hélium est bien un gaz plus léger que l'air pour toutes les altitudes !!

Graphe de la vitesse de montée en fonction du temps. 5 m/s au décollage et augmentation en vol.
Les points à zéro sont des parasites de divisions par zéros au cours des calculs.

Voici les données de la vitesse de montée brutes envoyées par la radiosonde modifiée. La courbe précédente est issue de calculs avec les autres paramètres. A noter les variations importantes autour d'une moyenne (droite noire).

Voici le graphe de la vitesse limite de descente, fournie par la radiosonde en fonction du temps.
La vitesse est comptée comme négative puisque c'est la descente.
En réalité la vitesse est supérieure à  23 m/s  car la chute est très rapide après l'éclatement.
A noter, les perturbations de la fin du vol, probablement en liaison avec le parachute et l'air?
[
Vitesse limite de descente en fonction du temps. On note la valeur de -65 m/s environ par déduction avec les autres paramètres. Il est très possible de comparer les valeurs mesurées brutes par la radiosonde et les valeurs recalculées avec les relations de base de la physique.

Autre graphe ultra classique dans les projets de ballons des écoles, la fameuse courbe de la température de l'air suivant le temps, en forme de W !   Voir plus haut.
Il est d'ailleurs très judicieux de mesurer en plus la température à l'intérieur d'une nacelle et la superposer avec cette courbe. Il fait plus froid à l'intérieur qu'à l'extérieur en descente, avec un effet de réfrigérateur du à l'isolation efficace   !!

Je termine par vous montrer le graphe de la vitesse du vent en fonction de l'altitude, avec les données brutes de la radiosondes. On peut aussi les obtenir avec les données GPS.
Pareil pour la pression, qui peut se déduire de l'altitude !
A noter que la vitesse de montée du ballon est la vitesse verticale et celle du vent est la vitesse horizontale ! Vous pouvez trouver la vitesse réelle en oblique et l'angle entre les vitesses V et H.

En guise de conclusion provisoire, vous voyez que nous pouvons EXPLOITER les résultats à partir des données transmises par la radiosonde. Il faut quelqu'un pour capter ces données et les enregistrer sur un dossier et  fichier dédié.
La très grande majorité des amateurs de radiosondes se contentent d'aller les récupérer dans la nature et augmentent ainsi leur "tableau de chasse". Certains EFFACENT systématiquement les fichiers de données : pour ne pas "encombrer leur PC".
C'est leur choix !  
Il m'est même arrivé de demander à quelqu'un de me communiquer son enregistrement, et je me suis fait envoyé sur les roses : aucune trace après la récupération. Dommage, c'était exceptionnel !

Pourtant, pour les amateurs de physique, les enseignants, les élèves de toutes les classes de la maternelle aux classes préparatoires, il est indispensable d'avoir au moins une étude sur la physique de l'atmosphère, issue de l'expérimentation ! De façon à appliquer les théories et les valider !

Il y a aussi quand on a la chance de tomber au bon moment, des phénomènes incroyables  à observer , des boucles, des vitesses nulles, des cisaillements, les courants Jets...
...
Personnellement, j'ai une archive énorme sur plusieurs années à exploiter et je ne manquerai pas de publier des extraits sublimes qui vous surprendrons !
Un phénomène courant par exemple : les inversions de la température de l'air, avec pour conséquence des couloirs de réfraction des ondes, et celles ci donnent lieu à des propagations exceptionnelles de toutes les transmissions radio ou la télévision.
Il serait bon que les amateurs de physique puissent lâchers des ballons juste quand les phénomènes imprévisibles se présentent à nous,  simples observateurs. Le délais actuel est de 45 jours, les phénomènes sont disparus !!
En remarque, il est possible en connaissant les vents de reconstruire la trajectoire de tous les ballons avec une bonne précision, surtout si l'atmosphère est stable (sauf orage et cumulo-nimbus).

A suivre,
Une feuille de calcul EXCEL est disponible pour retrouver la totalité des graphes et que vous pouvez adapter à vos propres projets. La feuille s'adapte en faisant du copier-coller.

Un mode d'emploi est aussi disponible avec aussi les relations de base de la physique utilisées.
Vous serez bien aimable de vérifier, corriger les erreurs ou apporter votre savoir pour améliorer,  ce travail est passionnant, commencé et jamais fini,

73  Alain F6AGV  -   BHAF  -
meteophysique@free.fr