L'Arche interstellaire, projet graphique

Un fil pour avancer sur tout ce qui concerne le modélisation graphique de l'Arche en particulier en 3D.

Actuellement, l'Arche se présente comme ceci (avec nomenclature) :

Quelle est l'energie de propulsion ?

Salut,

Cubitus a écrit:

Quelle est l'energie de propulsion ?

La fusion de noyaux légers, du Deutérium (hydrogène lourd) en toute logique car c'est le plus abondant et les plus aisément stockable en très grande masse, sous forme solide.

Un peu plus de détails sur cette page

Les vitesses d'éjection v peuvent atteindre plus de 10 000 km/s, soit une impulsion spécifique Isp = v/g0 de plus d'un million de secondes (435 s pour un très bon couple d'ergol chimique comme LOx/LH2)

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Malgré tes schémas j'ai toujours un certain mal à appréhender la forme précise de l'Arche
La corolle de poupe est déjà plus exhaustive

krAtul a écrit:

Malgré tes schémas j'ai toujours un certain mal à appréhender la forme précise de l'Arche
La corolle de poupe est déjà plus exhaustive

Salut,

il faut se représenter un cylindre creux, comme une boite de conserve, dont tu aurais enlevé le fond et le couvercle. Et à la place du fond et du couvercle plat, tu as un genre de "parabole".

Et au centre, tu as un moyeu (un tube creux) traversé par le mât, qui transmet la poussée. Les mât est formé de deux parties symétriques, séparées par les paliers au barycentre de l'Arche.

En bloc diagramme ça donne ça (sans les coroles) :






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Salut,

Tiens, j'ai retrouvé dans mes archives ces premiers projets, c'est rigolo

Version 1

On y va carrément : l'arche fait 50 km !

Diamètre = Longueur. Le ratio volume/surface du cylindre est optimisé.

Pour la propulsion, la réflexion est des plus sommaire. On se contente d'un "moteur unique" propulsant un faisceau ionique à l'arrière.





Version 2

On va réduire le diamètre pour diminuer la surface de parois à édifier, à surface habitable égale.




Version 3

Si les parois sont végétales (ça fait déjà parti du concept), il faut qu'elles disposent d'une surface photosynthétique, baptisée le "talus". On intègre le soleil intérieur baptisé Râ (notons que l'Arche ressemble beaucoup à Rama sous cette forme ) sous la forme d'un dispositif ponctuel à plasma chaud d'environ 80 m de diamètre. Le zonage climatique est réalisé par la variation de l'angle sous lequel le flux lumineux baigne la surface.




Close up, côté talut :







Coupe de la surface habitable
(valable pour les 3 versions).

Les parois de l'arche intègre un épais manteau de remblais cométaire. Dans mon idée, il s'agit d'une protection et d'une sécurité pour palier aux pertes accidentelles.




a+

Je rajoute la version parue sur Futura le 23/11/2005

vous souvenez peut être du fil société du futur ? Lambda0 et moi avions tenté d'imaginer et de dimensionner une structure creuse, l'Arche, capable d'emener disons 50 000 personnes vers un système stelaire voisin (10-100 al), en 2 à 3000 ans, avec une vitesse de pointe de l'ordre de 0,01c.

La toute première version avait un rapport R/L (longueur/rayon) de 1, la seconde de 0,1 (l'Arche avait donc une forme tubulaire). Le problème principal auquel nous avions aboutit était de réserver une place pour les moteurs, sans les faire tourner avec la structure.

a un R/L de 0,5 (5km x 10 km).

Le moteur est placé sous forme d'un vaste couronne périphérique et une poutre qui travail en tension-contraction en recueille la poussée. Cette poutre traverse de part en part la structure auquelle est est relié par des paliers et porte à l'avant l'anneau carburant (lithium-hydrogène), qui se présente sous la forme d'un disque évidé.

La structure habitable est placé entre les deux, et elle tourne sur elle même pour créer la gravité artificielle.

Les avantages de cette configurations, selon moi :

- l'anneau de LiH protege l'habitacle du rayonnement (le vent de la vitesse)

- les moteurs sont à l'arrière ce qui est plus sécurisant vu l'éjection plasmatique (15 000 km/s), très agressive. Ils se refroidissent en rayonnant librement sur la face arrière, vers l'espace.

- tout ce qui est porté par la poutre est statique, y compris le moyeu technologique (le centre industriel de l'Arche), les seules tensions crée résulte de la poussée, qui génère une accélération max d'1/10.000e de g.

- tout travaille pour l'essentiel en traction (pas de risque de flambage de la poutre, qui est haubanée et rotulée au milieu), sauf la poutre traversante. L'intérêt d'une structure en tension est qu'elle est beaucoup plus légère qu'une structure portante (type mur ou pilier) à force supportée égale.

- l'habitacle peut rayonner son énergie dans toute les direction sans être lui même "irradié"

- ENFIN : l'atmosphère possède un "toit" froid ce qui permet d'envisager un système de précipitation naturel. Il va peut être pouvoir pleuvoir dans l'Arche (ça, ça me tenait à coeur :-p)!



v01 http://img334.imageshack.us/img334/8706/archev035ez.png

v02:

Depuis le 6 mars, Schimz c'est mis au travail pour faire quelque chose de sérieux !


Quelques images pour illustrer l'avancement des travaux :




Pour la mât qui transmet la poussé, nous avons bien cogité et voici ce qu'il en ressort en substance.

Pour les poutres, on prend des tubes creux ce qui permet de diminuer la masse pour le même moment quadratique d'inertie.

La force limite de flambage est
F = π²EI/L_k²

avec
E : module d'Young
on va prendre un genre de fibre de carbone E=2.10¹¹ Pa (densité 1,7)

I : moment quadratique d'inertie
I = π(D⁴ - d⁴)/32

avec
D diamètre extérieur de la poutre
d diamètre intérieur


L_k la longueur de flambage. Dans le projet initial, on a une rotule au milieu qui permet de diminuer par deux la portée. La poutre est encastrée des deux côtés ce qui permet d'appliquer un facteur k=0,5
soit Lk = 12500/2*0,5 = 3125 m


Par tatonnement, avec :
D=30 m
d=24 m (soit une épaisseur de paroi de tube de 3 m),
une poutre résiste à une poussée de 10¹⁰ N alors que la poussée max par élément est de 7,9.10¹⁰/12 = 6,5.10⁹ N. On peut encaisser la rupture brutale de 3 éléments.

La masse des deux demi-mâts dans cette configuration est de 0,52 Gt.

C'est une première étape du raisonnement. Mais finalement, pourquoi cette rotule au milieu ? On peut augmenter la segmentation simplement en augmentant le nombre de faisceau de câble qui entourent les poutres du mât. Cela permet d'éviter une pièce sensible.

On raisonne avec le mât c'est comme si on avait une poutre pleine qu'on renflait au milieu pour augmenter son moment quadratique, puis qu'on évidait pour l'alléger au max en compensant la réduction du moment quadratique par des "tendeurs" dont la résistance massique est optimale. On les répartit régulièrement sur toute la longueurs (par groupe de 3 pour respecter la politique de sécurité de 1 au travail + 1 en suppléance immédiate + 1 en entretien).

Vue générale (sans les câbles de contention):


Positions des câbles :


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L'intérieur de l'Arche.

Ca fait longtemps que j'en parle, voici une première mouture de l'agencement intérieur de l'Arche.

L’Arche a une « quille liquide » c'est-à-dire que sa surface est entièrement recouverte d’un océan de 25 m de profondeur.

Sur cet océans, flottent une constellation d’environ 314 plate-formes hexagonales, rigides et creuses. La masse de l'océan et du surnageant est de 8 Gt. Dans leur plus grande largeur les hexagones font 960 m, pour une surface de 60 ha. A ces ilôts flottants se rajoutent deux bordures faisant la jointure avec les parois rayonnante de 250 m de largeur. Les « continents » occupent au total 66% de la surface totale, la surface d’eau libre les 34% restant. Chaque hexagone peut être déplacé indépendemment des autres et on peut faire varier à l’infini les différentes configuration du continent.

En fonction du chargement de l’hexagone, on peut hausser ou abaisser son niveau par rapport à celui de l’océan. Chaque hexagone est entouré d’un cordon flottant relié au cœur mobile de la plate-forme par une jupe souple et étanche. De la sorte, le niveau peut se trouver inférieur à celui de l’océan sans que la plate forme se trouve submergée.

Entre les cordons flottants de deux hexagones adjacents, on peut également tendre une jupe souple et transparente, où s’écoulent les cours d’eaux. La masse d’eau qui s’écoule est directement en flotaison sur l’eau de mer, séparée simplement de celle-ci par l’épaisseur du textile étanche, et ne pèse pas sur les plate-formes. En variant les configuration d’amarages des hexagones les uns aux autres, on fabrique un circuit fluvial dont le parcours peut être modulé à volonté.

Circuit de l'eau au sol

Le biome de la forêt ombrophile est la zone principale de précipitations. L'eau de pluie ruissèle jusqu'à un grand lac émissaire. Le fond de ce lac est formé d'hexagones noyés, dont le niveau peut être ajusté. Ce lac aliment un cours d’eau principal, baptisé l’Euphrate, qui parcourt l’Arche d’Est en Ouest. Le débit moyen est de l'ordre de 20 m3/s. Il baigne tous les écosystèmes se partageant le sol de l’Arche. Plusieurs cours d’eau de moindre importance en partent et y retournent après s’être accumulé par un phénomène de charge et de décharge controlé par la hauteur des hexagones. Aucun cours d'eau douce ne se jette dans l’océan. L’Euphrate ayant rassemblé finalement tous les flux divergeant abouti dans un lac exutoire, au sein de la zone méditerranéenne. L’eau douce et chaude est filtrée sur 6 mètres de sable communiquant avec l’interparois sous vide. Elle s’y évapore pour une part, et pour l’autre elle s’écoule vers le bas et est réinjectée dans les fibres cylindriques par une pompe haute pression.

Les ballasts
Depuis la surface on passe dans le monde souterrain des ballasts par des sas car le milieu est sous pression, à 2 à 3 atmosphères. Les ballasts ne sont pas fermés par le dessous, les hexagones formant comme des cloches renversées sur l’eau. Passé la surface on accède directement à une surface d’eau libre océanique, sous un haut plafond. Ce milieu souterrain est éclairé au même rythme que les parois, quand il fait nuit à la surface et il forme un milieu écologique à part. Tous les ballasts sont interconnectés de proche en proche par un réseau de conduits d’air qui permet d’en équilibrer la composition gazeuse et la pression. En ouvrant et en fermant de façon coordonnées ces conduits, on aménage la circulation d’une « onde d’altitude » qui parcoure l’Arche d’Est en Ouest et Ouest en Est. D’une amplitude d’environ 2 m cette onde reproduit les marées terrestres. Une autre onde de marée peut être générée en donnant une très légère excentricité à la rotation du cylindre de l’Arche.

Diversité écosystémique
Chaque hexagone comprend une faune et une flore particulière. On les regroupe en une quinzaine de biomes subdivisé en une centaine d’écorégions qu’on reconstitue de manière approchée sur les 314 hexagones.

La faible profondeur de l'océan limite la diversité de la faune et de la flore de pleine mer et du fond(pelagos et benthos). Toutefois, on peut imaginer une abondante faune aquatique de plus haute pression au sein des fibres creuses des parois, mais avec un diamètre de fibre de 1,5 m de diamètre. Donc pas des cachalots. La pression max est de 250 bars, soit l'équivalent d'une hauteur d'eau de 2500 m. Ceci dit on peut difficilement imaginer une faune benthique équivalente à celle qui existe dans les océans terrestres à ces profondeurs, car on est obligé d'éclairer l'intérieur de ces fibres.

Pour reproduire au mieux la palette écoclimatique sur la partie immergée, on va jouer sur le niveau et la variation annuelle de l’ensoleillement, sur le rythme et le volume des précipitation, sur l’humidité et la salinité des sols et sur le peuplement végétal et faunistique.

Le but est d’entretenir le plus d’espèces les plus diverses eu égard à la taille réduite de l’Arche. L’Arche conserve en outre dans une banque cryogénique une large échantillonnage de gènes, de semences et d’embryon. Les archonautes entretiennent cette diversité en pratiquant une rotation coordonnées des espèces et en experimentant de nouvelles variations génétiques. Cela concerne particulièrement la microfaune et la microflore, et on fait varier l’extension d’une espèce en changeant localement les conditions de milieu. Au bout de ce travail, il s’agit d’entretenir la capacité à répondre à la plus grande variété de situations possibles sur des échelles de temps qui dépassent la durée de l’Arche elle-même. C’est bien quelque chose qui ressemble à un devoir mais cela rejoint par ailleurs la volonté des archonautes d’étendre leur horizon d’existence en multipliant la variété de leur environnement.

Déplacements
Il n’y a pas de grandes routes dans l’Arche. Les déplacement rapides ou pondéreux sont assurés par un réseau de cables téléphériques tendus entres des pylones d’un hexagone à l’autre. Un circuit principal suit l’Euphrate sur ses deux rives et les des voies secondaires sont aménagées en épis le long de cet axe.


Milieu urbain
Il n'y a qu'un seul hexagone urbanisé, une seule ville, donc, Kaluga (nom de la petite ville où enseigna Tsiolkovsky), qui est mobile comme 21 autres hexagones, les ilôts mobiles.






Les biômes terrestres.

* Arctiques et Subarctiques
o Toundra (arctique, humide) 37 écorégions
o Taïga (subarctique, humide) ou forêt boréale de conifères - 28 écorégions
* Tempérés
o Forêts tempérées conifériennes (tempéré froid, humide) - 52 ou 53 écorégions
o Forêts tempérées caducifoliées et mixtes (tempéré, humide) - 84 écorégions
o Prairies, savanes et broussailles tempérées (tempéré, semi-aride) - 45 écorégions
o Forêts, bois et broussailles méditerranéens (tempéré chaud, humide) ou forêt sclérophylle - 39 à 50 écorégions
* Tropicaux et subtropicaux
o Forêts tropicales et subtropicales conifériennes - 17 écorégions
o Forêts tropicales et subtropicales humides caducifoliées ou forêt ombrophile - 231 écorégions
o Forêts tropicales et subtropicales sèches caducifoliées ou forêt tropophile - 59 écorégions
o Prairies, savanes et broussailles tropicales et subtropicales (semi-aride) - 49 écorégions
o Mangrove (tropical - inondé) - 50 écorégions
o Prairies et savanes inondées (tropical) - 26 écorégions
* Azonaux
o Déserts et broussailles xérophytes (aride) - 99 écorégions
o Prairies et broussailles de montagnes ou pelouses alpines (tempéré à tropical - haute altitude) - 50 écorégions

Un site qui permet de visualiser la voute céleste vue depuis différentes exoplanètes.

Dont celui d'Epsilon Eridani b
http://www.extrasolar.net/planettour.as ... netID=138*

Schéma climatique de l'Arche

Bouclier de matériaux devant le Moyeu



Il constitue une réserve de matériaux pondéreux (métaux et minéraux divers). Situé vers le centre de masse et il ne crée pas de balourd. Et il protège le Moyeu des chocs avant. On peut imaginer d'en faire des succession de panneaux de sandwichs métaux- minéraux (#) - métaux, avec les minéraux sous forme pulvérulente.

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Par contre, tout ce qui est de la matière volatile, autant s'en servir pour la mêler à l'écosystème de l'Arche, à part les stocks techniques.

a+

Bordure en coupe d'un hexagone.



On dispose de 25 m d'eau océanique pour faire flotter les plates forme hexagonales qui forment ensemble les "continents" de l'Arche. On limite le tirant d'eau à 20 m, ce qui donne une densité massique de 20t/m².

On désire de grandes unités, de l'ordre de 960 m de diamètre. Elles peuvent se raccorder bord à bord pour former des unités plus vastes. La portée sous les arches serait trop importante d'un seul tenant. Pour supporter le poids de la plate forme il faut donc imaginer une série concentrique d'anneaux internes portant, maintenu sous pression (dans l'idée, quelque chose dans les 10 bars afin de les rigidifier convenablement). Le dimensionnement des anneaux intérieurs (diamètre et espacement) est encore à faire.

Sur les bords, on a un double anneau sous pression, de coupe ovoïde, au creux duquel coule le réseau connecté de cours d'eau de l'Arche. Le lit du cours d'eau est maintenu séparé de l'eau océanique par une jupe souple et très solide. Cette eau achève son trajet dans une bassin déversoir dont le niveau peut être fixé à volonté sur un large intervalle, ce qui commande le débit fluvial.

Le sol naturel a une épaisseur de l'ordre de 3m (densité ~ 2,5 soit environ 40% de la masse) . Il repose sur un milieu filtrant imputrescible (type laine de roche) de porosité plus élevée mais moins dense et plus rigide, au sein duquel circulent des drains qui ramène l'eau percolant à travers le sol vers le cours d'eau.

L'homme sur la digue donne l'échelle.

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