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2 mai 2020
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Cloud Seeker RC, cerf-volant sans fil !

Cloud Seeker RC

Cerf-volant sans fil ! (Traction vectorielle)

Texte et photos : Patrick Blanc

Depuis pas mal de temps, des personnes m’ont demandé des renseignements sur mes trucs qui volent ! Laurent m’avait demandé il y a bien longtemps si je voulais faire un petit descriptif des méthodes de fabrication de mes cerfs-volants motorisés, maintes fois repoussé plus par négligence que par mauvaise volonté. L’occasion de reconstruire l’engin que j’utilise le plus a été un bon point de départ pour mettre en forme un petit article bien loin du balsa, Dépron, EPP et autres matériaux plus classiques.

Cloud Seeker et banderole jivaro-models
Les infos diffusées ici vous permettront de réaliser ce Cloud Seeker.
Le pilotage d'effectue avec la dérive intégrée dans la cellule et le moteur, inclinable pour la profondeur, et bien sûr la commande des gaz.

J’ai pensé que le plus simple était de vous faire suivre pas à pas, du dessin au vol, toutes les étapes. Depuis plus de 20 ans, je suis tombé dans cette discipline qui n’existait pas, le monde extra des cerfs-volants radiocommandés.

Avec l’aide de mon compère Raymond, Président du Cerf-Volant Club de Provence, le point de départ a été lors d’un de ses passages sur mon lieu de travail avec un train de cerfs-volants - plusieurs fois le même modèle relié sur la même ligne. J’en ai profité pour lui en subtiliser un en lui disant que cela devrait super bien voler radio commandé. Je vous laisse imaginer les réflexions…

Le modèle par quoi tout a commencé.
Le modèle par quoi tout a commencé.

Une quinzaine de jours après, le premier modèle volait et même plutôt bien. Il a fallu combattre les réflexes de vieux modéliste pour plonger dans autre chose et je garde en mémoire la première réflexion de Raymond, qui pour moi était le plus beau compliment possible : "Tu as réussi où les précurseurs se sont arrêtés. C’est le rêve de Cody que tu as réalisé !"


Le Coud Seeker de 2,50 m tractant une banderole.

Le micro : 35 cm d'envergure Les minis
L’escadrille des minis : Le micro 25 cm d’envergure et 40 g. Celui-là, son histoire vaut la peine : équipé avec un récepteur en 41, je le fait voler derrière l’atelier, monter, balader et au moment de le faire descendre plus de commande à la radio et il monte, il monte et disparait dans le ciel intégralement bleu ! Je l’entends mais pas plus. Perdu ! Je vais à la maison et dans le doute je prends les jumelles et le cherche en l’air et miracle je le vois en train de spiraler en descente ! Je part avec le GPS à la main et le retrouve posé sur le nez au milieu d’un troupeau de moutons ! Le quartz s’était barré.

Le proto Le proto, difficile à motoriser
Le proto : tellement stable qu’il a été impossible à motoriser et surtout à diriger. Il n’a toujours pu voler qu’en ligne droite malgré bien des efforts pour le faire tourner. Par contre, en cerf-volant pur, il vole par 100 km/h de vent sans aucun souci.

Un zeste d'histoire

Samuel Franklin Cody fut, avec beaucoup d’autres, un de ceux qui ont essayé de transformer la rêverie du vol en réalité, (ce n’est pas Buffalo Bill).

Pour ceux que ça intéresse : cerfvolantancien.free.fr

Un d’entre eux a été un visionnaire et un expérimentateur de talent : Lawrence Hargrave, qui au 19e siècle a jeté les bases du vol. ctie.monash.edu.au

(Site en anglais mais les dessins et photos se comprennent facilement).

Le modèle proposé ici, le Cloud Seeker (chercheur de nuages !) est un modèle basique de cerf-volant caisson avec d’excellentes qualités de vol et surtout pratiquement totalement indestructible. Il permet d’expérimenter tout ce qui peut vous passer dans la tête.
Les dimensions sont faites pour utiliser des longueurs de tube de carbone standard en 1 mètre de long, diamètre 6 mm, afin de minimiser les chutes.

Tout le matériel se trouve facilement sur le Net chez des vendeurs spécialisés. Nous nous servons chez E-Kite (pub gratuite) pour les tubes carbone et embouts.
Un point important : il faut savoir que le tube carbone est très abrasif et perfore facilement la toile de spi. Il faut prévoir des embouts de protection ou simplement tremper le bout du tube dans de la colle époxy.

  • Le matériel : toile de spi et tubes de carbone (ou fibre de verre)
  • Outillage : Fer à souder pour la découpe des panneaux, machine à coudre avec soit point droit, soit zigzag ou multipoint.

Traçage

Traçage des gabarits sur carton mince Repport des cotes
Perroquet ou pistolet à dessin pour les courbes   Réglet pour les droites
Découpes   Découpes au cutter
Traçage   Renforts
On commence à tracer les gabarits sur du carton mince, se sera plus aisé pour la découpe du tissu.

Découpage


Découpe de la toile de spi au fer à souder Fer à souder le long des gabarits
Perçage   Panne spéciale pour la coupe des tissus
La découpe du tissu de spi se fait idéalement avec un fer à souder à panne fine ou une panne spéciale prévue pour couper des cordages (pas obligatoire).

Les différents morceaux
L’ordre de l’ensemble des morceaux disposés afin de minimiser les pertes.

Fabrication des ourlets


Adhésif pour tenir les ourlets Fabrication des ourlets
Adhésif double face   Tissu replié
Placage et retrait du papier de protection   Renforts d'extrémités
Doublages   Ca avance
Pose de l’adhésif double face pour constituer les ourlets.

Coutures des ourlets

Couture Couture multi-point
Coupon avec ourlets   Coupon C
On voit la courbure sur les côtés   Détail des coutures
Passage des tubes   L'extrémité des "ailes"
Point zigzag
Couture des ourlets au point : multi point que nous utilisons pour sa résistance à la différence du zigzag qui risque de resserrer le tissu, non obligatoire. Le point droit convient aussi parfaitement.

Montage des panneaux

Double face Adhésif double face
Réunion des morceaux   Assemblage des coupons
Montage des différents panneaux avec l’adhésif.

Regroupement des panneaux


Collage au double face   Fourreaux rapportés
Couture des panneaux   Couture des coupons
Couture point droit pour les fourreaux longitudinaux
Couture au point droit des différents panneaux.

Fermetures des fourreaux


Velcro pour la fermeture des fourreaux Fermeture de fourreau
Couture du velcro   Fermeture de fourreau
Confection et couture des fermetures des fourreaux.

Système avec embouts en plastique
Couture des élastiques avec les embouts pour assurer la tension du tissu.

Le cerf-volant fini
Le cerf-volant fini (premier modèle)

Plans, patrons et assemblages

A ce stade de fabrication, le Cloud Seeker peut être utilisé comme un cerf-volant pur en installant une pâte d’oie en fil sur les repères noté centre de gravité (le rond divisé en quartiers noirs et blancs) sur l'illustration et une ligne.

Dimensions des coupons
Plan de découpe des panneaux, il faut noter que les cotés marqués X ne sont pas droits mais doivent avoir une légère découpe arrondie afin de répartir au mieux la tension du tissu : environ 1 cm de creux.

Placement des coupons
Positionnement des différents panneaux sur la toile de spi pour minimiser les pertes.

Schéma de montage
Schéma de montage du cerf-volant.

Assemblage des panneaux
Assemblage des panneaux.

Fourreau rapporté Montage du fourreau avec l’adhésif double face
Fourreau rapporté
 
Montage du fourreau avec l’adhésif double face.
Couture à 6 mm du bord Deux types de fourreaux
Couture à 6 mm du bord.
  Deux types de fourreaux : pour couture à plat largeur entre 25 et 30 mm, pour une couture en ourlet : 40 mm pour des longerons de diamètre 5 mm.
Prototype Père Noël et son traineau
Deux autres protos. A droite, un Père Noël et ses rennes. Comme quoi, on peut extrapoler du Cloud Seeker, qui a volé avec les bestioles qui courraient... mais comme l’engin était trop petit, on ne les voyaient pas !

Cloud Seeker en vol

Motorisations et gouvernes


La cellule pèse environ  450 g

Une fois que la cellule est terminée, son poids devrait approcher les 450 g en fonction du grammage du tissu qui peut aller du simple au double et du diamètre des longerons tant longitudinaux que des croix.

Le poids total reste très raisonnable en dessous des 800 g ! Il serait possible de gagner encore du poids en diminuant les échantillonnages des tubes carbone, motorisation moins puissante, etc.

Pour le mien, comme je souhaitais m’en servir pour de multiples activités, j’ai choisi de l’équiper avec du matériel qui me donnait une large gamme de puissance et d’autonomie au dépend du poids total qui dépasse le kilogramme.


Le moteur est positionné sur la croix carbone avant en mode propulsif ; cela participe au centrage et offre une protection à l’hélice.
Malgré le poids total, la charge alaire reste très raisonnable. Dans mon cas, elle avoisine 14 g/dm² puisque la surface du cerf-volant est de l’ordre de 88 dm².
Moteur Tunrigy 4240 Moteur Hobby King 2830
Version musclée :
Moteur Hobby King 4240 - 800 kV
Hélice APC 14x7
Contrôleur D Lux 32 A avec Bec
Accus Li-Po 3S 4000 mAh
 

Version légère :
Moteur Hobby King 2830 – 1100 kV
Hélice carbone 10x5
Contrôleur 15 ou 20 A Bec
Accu Li-Po 2 ou 3S 1000 mAh ou 500 mAh


Version light pour l'indoor
Pour une hypothèse de vol indoor par exemple, on peut tout revoir avec une baisse importante du poids.

Pour la fabrication du support moteur, plusieurs possibilités (liste non exhaustive) et surtout laisser libre cours à son imagination...

A ce moment, il faut connaitre une chose très importante sur le vol du cerf-volant motorisé : c’est sa totale indifférence à l’action des gouvernes de profondeur aérodynamiques, qu’elles soient positionnées en arrière ou en canard avant du moteur. Sur un ordre à piquer ou à cabrer il va commencer à réagir mais rapidement va revenir dans sa position d’équilibre même avec un maintien de la commande !
Après un nombre important d’essais tous infructueux, la seule solution efficace trouvée fut celle de la poussée vectorielle du moteur ! Très efficace sur mon modèle qui permet des figures excessives comme des décollages et montées verticales sans fin même avec une banderole de 5 m de long.

A ce stade, un autre point important en ce qui concerne son comportement en vol : comme la portance dépend uniquement de son assiette de vol il ne peut pas être réglé comme un planeur ou avion car si en vol son incidence devient nulle = plus de portance = direction la planète !

Installation batterie
La batterie est placée vers l'avant, à proximité du moteur. Question de centrage.

Il est apparu qu’il fallait que le cerf-volant se cabre systématiquement quand il ralentit !

Sans cela les vols deviennent plus aléatoires et c’est une règle que j’applique pour tous mes engins volants de ce type ou cycliste, triporteur compris.

La poussée vectorielle du moteur permet aussi de régler finement cette assiette de vol en fonction soit des conditions météo, vent par exemple soit du type de vol en indoor, etc.

C’est là que ce situe la différence fondamentale entre son réglage, celui d’un planeur, d’un avion ou d’un cerf volant pur !

Réglage du moteur et du volet de direction

Après les premiers lancés main pour régler son comportement en plané comme vue au-dessus arrive le réglage du volet de direction et surtout du moteur.

Latéralement, quelques degrés juste pour combattre le couple de l’hélice, ça tout le monde connaît. Par contre, pour le piqueur, il y a une astuce, d’abord calé à 0 pour voir le comportement du cerf-volant à faible vitesse et ensuite lui donner soit du cabreur soit du piqueur en fonction de son comportement en l’air !

Angle pîqueur Anticouple

Angle piqueur et anticouple (pour rappel, le moteur est monté en propulsif).

S’il grimpe comme un malade rajouter progressivement de l’angle piqueur, c’est-à-dire moteur qui pousse vers le haut et s’il à tendance à descendre, faire l’inverse !
C’est simplement fait en rajoutant des rondelles sous le support moteur. Le mystère de ces trucs-là, c’est que deux cerfs-volants identiques peuvent avoir un comportement totalement inverse au moteur, même en ayant respecté le centrage ; je n’ai jamais compris pourquoi.

Par contre là est le principal intérêt du moteur orientable qui permet un réglage fin de l’assiette de vol. Sans être indispensable c’est un confort supplémentaire.

Support moteur


Jonction des tubes avec des barres de plastique Les tubes glissés dans la barre usinée
J’emploi du plastique POM (Céloron, Ertalon, Ertacetal, etc.) en barres ou en plaques qu’on peut se procurer chez Otelo (pub gratuite) ou ailleurs mais ce n’est pas indispensable.

Un bloc de bois peut remplacer le plastique
Du rond de bois dur, frêne par exemple convient très bien, passé au tour mais encore une fois cela n’est pas indispensable.

Moteur articulé en tangage
Depuis longtemps j’utilise des chapes à boules soit métalliques (Conrad) soit plastique pour avoir une articulation fiable et sans jeu.

De nouveau, ce ne sont que des pistes personnelles qui marchent depuis des années mais là encore l’imagination devrait faire le reste.

Gouvernes

Pour la gouverne de direction, différents choix sont possibles (non exhaustif), la base de départ est la même que celle du support moteur. Positionnée au centre de la croix en carbone arrière, sa taille est juste limitée par la hauteur du caisson, la plus grande possible semble un bon choix pour favoriser les évolutions non conventionnelles.

Armature de dérive Gouverne de direction.
Depuis de début, j’utilise les servos moteurs « à l’envers », c’est-à-dire que le palonnier est fixe. C’est le corps du servo qui pivote ; pas de tringlerie de commande, une action directe.
  Sur certains modèles, le corps du servo est emprisonné entre deux surfaces qui fonctionnent comme des volets à fente avec un excellent rendement.

A l’opposé du palonnier est fixé le même (libre) par une vis ou boulon sur le fond du servo et les deux palonniers sont raccordés par deux vis sur le support en POM (ou bois).

Servo robotique Hitec HSR-8498HB
Servo robotique Hitec HSR-8498HB

Pour cet usage j’ai trouvé que les servos utilisés en robotique convenaient parfaitement pour des volets de grande taille car leur conception intègre directement le palonnier commandé et le libre en opposition, c’est en général du matos costaud (et pas cher).

Servo de direction Mise en croix
Autrement la solution est très classique : articulation sur le support en POM, ou bois dur et installation du servo en avant avec tringlerie, l’avantage de cette formule, c’est qu’elle permet de régler finement la course du volet en jouant sur le différentiel de taille entre le palonnier du servo et celui du volet.

Fabrication d'une banderole

Cloud Seeker et immense banderole
Le Cloud Seeker tracte ici une banderole de 4 m de long, prolongée par un ruban replisé de 10 m de long !

Impression des gabarits Découpe du tissu
Après impression des lettres au format souhaité, remontage du pochoir.
 
Découpe du tissu de spi de la couleur du fond

Tissu en couleur pour lettrage Superposition des patrons
Dépose du spi couleur des lettres tenu par de l’adhésif de peinture
  Positionnement du pochoir sur le spi tenu par de l’adhésif de peinture

Couture sur les patrons Retrait des patrons
Couture en suivant le pourtour des lettres.
 
Le papier sert comme gabarit de couture.
Le papier est enlevé Découpe le long des coutures
On retire le papier.
  Avec des ciseaux bien affutés on découpe les lettres en restant à environ 3 mm de la couture
Lettres découpées La banderole est presque terminée
Voilà le résultat.
Elastique de tension du tissu Fourreau rapporté
Pose d’un fourreau rapporté avec tube carbone et élastiques pour la tension du tissu.
Ouaaah, la banderole Ca sera bien visible
   
Servo de largage banderole
Servo pour la banderole
Dérives
Un servo supplémentaire est ajouté devant la dérive. Il retient la banderole et peut la libérer.

Sympa, le coup de pub pour le site. Merci Patrick !
Ca grimpe à la verticale. Passage bas
Ca grimpe à la verticale.

Banderole largée Banderole en chute libre
Le largage de la banderole est bien pratique dans certaines conditions, histoire de ne pas tout mettre par terre.

Pour terminer, l’avantage indéniable de ces cerfs-volants motorisés, c’est leur coté utilisation non conventionnelle, surtout qu’ils sont pratiquement indestructibles, ce qui permet de tester et essayer toutes les idées qu’elles soient déjà bien utilisées ou complètement farfelues !

Par exemple direction par moteur brushless positionné en travers avec un contrôleur de bateau avant/arrière, cerf-volant complètement cubique sans référence ni de haut/bas ni de couleur ! Ou la direction devient la profondeur et réciproquement en fonction de sa position en vol ! Extra pour se mélanger les pouces sur les commandes et quand la situation devient intenable, couper le moteur et le laisser tomber ou il veut… puis recommencer ! (je recommande)

Triporteur Cycliste
C’est là dedans que sont venues les idées et la réalisation du Triporteur et du Cycliste mais ça c’est une autre histoire…

Un autre utilisateur...

Patrick m'a très gentiment proposé d'essayer son Cloud Seeker.

Depuis le temps que je vois voler ses scultpures insolites en tubes et toiles sans avoir pris le temps de m'y mettre à mon tour, j'ai accepté avec grand plaisir de piloter celui-ci et je n'ai pas regretté un instant.

Bien sûr, il a fallu réfléchir un tout petit peu pour assembler les quelques morceaux de l'appareil démonté. Les tubes qui se croisent dans les supports moteur et dérive sont inhabituels, le moteur qui s'incline aussi. On se pose des questions sur les débattements, le centrage... Comment cela va-t'il réagir en fonction de l'inclinaison du moteur ?

Et sur le terrain, on s'en pose encore en se demandant comment on va le lancer, comment ça va réagir ? Est-ce que ça va atterrir entier ? Et surtout, pas à des kilomètres du pilote, emporté par le vent...

Finalement, dès les premières secondes, on est rassuré. Déjà parce que c'est hyper stable. Ensuite, parce que la puissance ne manque pas, même lorsqu'il y a du vent. Et avec la charge alaire ridicule, il n'y a aucun risque de casse.
Bien sûr, il y a un peu d'inertie, il faut légèrement anticiper, surtout pour contrer, mais on se prend tout de suite au jeu et le Cloud Seeker apparait finalement très précis.

Lancement du Cloud Seeker Cloud Seeker sans fil
Pour le lancer, une méthode consiste à l'attraper par une pointe à l'avant et à le pousser légèrement vers le haut. Avec la puissante motorisation, il prend tout de suite sa ligne de vol.
Cloud Seeker et banderole Inboard

Très peu chargé, bien motorisé, le Cloud Seeker s'avère très maniable, agréable à piloter. Bien sûr, on ressent un peu d'inertie et il faut parfois anticiper mais on arrive à le guider précisément où on le souhaite.

Avec la banderole attachée, c'est vraiment un modèle imposant dans le ciel. Et très amusant quand on s'amuse à la larguer en vol.
Pourtant, un fois replié, il sait se faire très discrêt dans le coffre. Pas plus encombrant que le parasol, donc parfait pour emporter à la plage.

Vue embarquée Passage bas
Pour l'atterrissage, rien de particulier. Il se freine suffisament pour atterrir quasiment à l'arrêt avec un filet de gaz (si on n'a pas totalement vidé la batterie... car la consommation est assez importante). Mais c'est également très précis et il est facile de l'attraper à la main.

Essais concluants en suivant les instructions du concepteur.
Ca fonctionne parfaitement. Merci et bravo Patrick, j'adore !

Bon, finalement, il m'en faut un.

Laurent Berlivet (Juillet 2020)

Approche

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