Brevet FR2282366A1 — publié le 19760319

La présente invention, concernant des aéronefs plus légers que l'air, est plus spécifiqument relative à un dispositif servant à séparer un ballon de sa charge. On envisagera de préférence ici, plus particulièrement, le cas de ballons destinés à emmener des appareils scientifiques pour procéder à des mesures à haute ou moyenne altitude. Un système de séparation doit étre prévu entre le ballon et sa charge, pourvue d'au moins un parachute, pour permettre de récupérer les appareils scientifiques, constituant la majeure partie de ladite charge, qui sont comateux et qui ont pu effectuer des enregistrements de leurs mesures outil est bon de recueillir. Ce système de séparation doit pouvoir fonctionner également bien dans les deux cas suivants, d'ailleurs différents, pour récupérer la charge en bon état 1. Les mesures sont terminées. Par télécommande à partir du sol on commande la séparation du ballon et de sa charge. 2. Le ballon se déchire ou éclate. La séparation d'avec la charge doit s'ensuivre. Dans le système habituel jusqu'à présent, la charge est suspendue, avec au moins un parachute, à une pièce de liaison associée à l'organe de télécommande, qui se termine par un "crochet" ou autre organe de saisie, saisissant une partie du ballon, par une pièce conjuguée qutil comporte. Une fois les mesures terminées, on peut provoquer, du sql, l'ouverture du crochet par télécommande; le ballon se sépare de la charge qui descend, soutenue par parachute. S'il se produit un éclatement ou déchirure du ballon, on s'en aperçoit au sol par télémesure de l'altitude du ballon, qui marque une variation significative, et on provoque alors également l'ouverture du crochet par télécommande, avec la même conséquence que précédemment. Ce dispositif a fonctionné de façon satisfaisante avec les ballons stratosphériques construits jusqutà présent, qui ne comportaient pas de ruban d'assemblage En fait, lorsqu'un ballon éclatait, pour l'une des causes possibles, il se dispersait en de nombreux menus morceaux qui ne risquaient pas de venir gner le fonctionnement des parachutes. Il nen va plus de mtme avec le développement d'un nOuveau type de ballon stratosphérique, à meilleures performances, dit "à fuseaux. Dans ce type de ballon, plusieurs fuseaux, liés entre eux par des rubans d'assemblage, sont réunis au sommet par une calotte de jonction et sur toute la hauteur par un ruban d'assemblage; leur partie inférieure est prise dans le "crochet1, ou organe de saisie équivalent. Si le ballon éclate, les différents morceaux ne se dispersent pas, du fait de leur structure en fuseaux, et risquent de venir coiffer les parachutes qui, dans ce cas, ne peuvent s t ouvrir. On comprend donc qu'il y ait intérêt à disposer d'un système de séparation nouveau, avec lequel on sera pratiquement certain que la séparation s'effectuera dans toutes les circonstances où elle doit se produire - et bien entendu aussi qu'elle ne s'effectuera pas de façon intempestive, alors quelle ne doit pas se produire - et ce, sans que le fonctionnement du ou des parachutes soit perturbé. Ce système de séparation sera donc particulièrement avantageux pour être employé avec un ballon stratosphérique du type à fuseaux (ceci n'implique pas, bien entendu, qu'on ne puisse pas l'employer avec un ballon d'un autre type). A cet effet, le dispositif selon l'invention, destiné à séparer le ballon de la charge qu'il emporte, comprend un organe de saisie de ltenveloppe du ballon, relié à un organe relaxateur auquel la charge est suspendue, ledit organe relaxateur étant sensible à la valeur de la tension de traction qui lui est transmise et agencé pour commander l'ouverture de l'or- gane de saisie lorsque ladite valeur de la tension de traction tombe en-dessous d'une limite prédéterminée. Cette limite pourrait être la valeur zéro; mais en pratique, il est préférable d'adopter une valeur de l'ordre de 70 à 100 kg, pour les ballons stratosphériques considérés, dont la force ascensionnelle peut etre de l'ordre de 500 kg. Cette valeur sera, de préférence, réglable grâce à des moyens appropriés. De cet te manière, la liaison entre le ballon et la charge se trouve automatiquement rompue avant que la tension entre eux ne s'annule, de sorte que la charge descend tandis que le ballon monte encore, ce qui accroît leur écartement mutuel. De plus, le dispositif selon l'invention détache complètement du ballon toute la masse du 1,crochet", le ballon ne conservant que son enveloppe. Grtce à l'action dudisposi- tif selon l'invention, le bas du ballon peut s'ouvrir lors de la séparation d'avec la charge. Du fait de cette ouverture, le ballon présente une très importante résistance aérodynami- que. Si, du fait de son éclatement, le ballon a amorcé un mouvement de descente, il se trouve ainsi ralenti, tandis que par ailleurs une dérive horizontale relative est imprimée à la charge, par suite des différences d'action du vent sur le ballon et sur la charge, ce qui contribue encore à éloigner le ballon de sa charge. Dans l'invention, l'organe de saisie est pourvu de moyens d'ouverture, tels que des mangles pyrotechniques, à commande électrique, et le relaxateur est pourvu d'un index relié à la charge et mobile dans une cage, en étant soutenu par un ressort portant sur le fond de la cage et susceptible d'agir sur au moins un contact qui ferme le circuit de commande desdits moyens d'ouverture lors de la suppression de l'effort de traction dA au ballon. L'invention sera mieux expliquée et comprise par la description qui va suivre, donnée à titre non limitatif, avec référence aux dessins ci-annexés parmi lesquels : La figure 1 donne le principe du dispositif sépara- teur selon l'invention, dans la position au sol; La figure 2 montre schématiquement la disposition des différents éléments dans l'espace; Les figuree 3 et 4 sont deux vues correspondantes de l'organe de saisie; et La figure 5 représente l'organe relaxateur en section longitudinale. Sur la figure 1, on voit la disposition de principe du dispositif selon l'invention. Celui-ci comprend eesentielle- ment deux parties : un organe de saisie t de l'enveloppe B du ballon, appelé encore "crochet", d'une part, et un relaxateur 2, d'autre part. A l'extrémité inférieure du bras de traction 10 du relaxateur est appliquée la charge, ici représentée par une force B. Le crochet est formé de deux demi-troncs de cgne mazes 3, 4 assemblés coaxialernent par leurs petites sections, et de deux demi-bagues 5, 6 qui constituent, quand elles sont assemblées, une bague entière entourant les deux demi-troncs de cône. Cette bague est fendue diamétralement pour former, désassemblée, les deux demi-bagues en question 5, 6.Le crochet se voit plus clairement sur les figures 3 et 4, sa constitution se passant d'autres commentaires. il suffit de comprendre que les deux demi-bagues sont reliées entre elles et maintenues assemblées par des manilles pyrotechniques 7, 8, dont la rupture, obtenue par passage d'un courant électrique dans le circuit C, provoque la séparation des deux demi-bagues et donc la libération du ballon B, dont l'enveloppe était auparavant retenue entre les cônes 3, 4 et les demi-bagues 5, 6. Le relaxateur 2 est constitué par une cage 9 à l'intérieur de laquelle se déplace l'index 11 solidaire du bras de traction 10 du relaxateur, sous l'effet des variations de la tension de traction. Cet index est susceptible d'actionner deux contacts 12, 13 (dont le premier est à ressort et tend à stouvrir et dont le deuxième est "à mémoire", c'est-à- dire conserve sa position une fois fermé), montés en série sur le circuit électrique des manilles, alimenté par une source de tension 14. De plus, un organe de sécurité, comportant un temporisateur hydraulique 15 avec son ressort 16 et un ressort 17 (figure 2), permet d'éviter avec certitude le déclenchement du dispositif au départ. Sur la figure 1, la barre 10 s'appuie sur le fond de la cage 9 par l'intermédiaire du ressort 16. Au repos au sol, la tension F étant nulle, le contact 12 est fermé et le contact 13 est ouvert Le circuit étant coupé, rien ne se passe. Le ballon s'6levant et la charge agissant en produisant la force F, l'index 11 descend. Le contact 12 s'ouvre, puis le contact 13 se ferme et reste fermé. Le circuit de la source 14 reste donc ouvert pour le moment. Lors de l'éclatement du ballon, F s'annule. L'in dex 11 remonte, le contact 13 restant fermé et le contact 12 se fermant également; par suite, le circuit de la sorce 14 se ferme et provoque l'alimentation des manilles pyrotechniques et leur allumage. La position des contacts 12 et 13, et donc la limite prédéterminée de la tension de séparation, est réglée convenablement par un organe 30 à broche filetée et écrou, disposé sur le cEté du relaxateur, qui permet de régler l'emplace- ment du support desdits contacts. Cependant, il faut éviter qu'à la suite de l'effet de choc du au départ du ballon, il ne puisse se produire au moins une oscillation intempestive avec descente et remontée de l'index, qui risquerait de déclencher indûment le dispositif. C'est ce qu'évite le temporisateur 15; il retarde la descente de l'index pouvant produire la fermeture du contact 13 et laisse la tension s'établir à la valeur moyenne régulière. On règle les fermetures des contacts 12 et 13 en fonction de F. Par exemple, pour F = 400 kg, le contact 13 sera fermé pour une valeur de tension de traction de 200 kg environ et le contact 12 pour 70 kg environ, de telle sorte que quand les manilles seront alimentées, la séparation de la charge se fasse alors que la tension du ballon sera encore de 70 kg vers le haut. Sur la figure 5, on a représenté, en coupe, le relaxateur tel qu'il est réalisé pratiquement. On a adopté les mêmes repères que sur la figure 1 pour désigner des éléments identiques par leur fonction, ce qui simplifie la compréhension. On voit que le ressort 16 est disposé ici concentriquement à l'axe de la tige de traction 10, de même que le temporisateur 15, le fonctionnement restant le même. Cependant, dans le cas présent, il convient de signaler que le ressort 16 s'appuie parson extrémité inférieure, non pas sur le fond de la cage 9, mais sur une paroi intermédiaire 18, solidaire de la cage 9. Au décollage, le piston du temporisateur est entravé vers le bas par la tige 10 et ensuite il retrouve sa position haute, quand l'index 11 est remonté, gråce au ressort 17, ceci constituant un réarmement automatique du temporisateur. Sur la figure 2, on voit schématiquement comment se présente l'ensemble de l'installation. L'enveloppe du ballon B étant saisie dans le "crochet" 1, on entoure ce dernier d'une coupelle 21, puis on fait passer, dans un oeillet 4a prévu à l'extrémité inférieure du c8té 4, un anneau 22. Cet anneau est ensuite accroché et fixé dans l'extrémité supérieure lOb du relaxateur 2. Au relaxateur est'annexé, sur un coté, une botte de télécommande 23, dont la source de tension remplace avantageusement la batterie 14 pour alimenter le circuit C et les manilles pyrotechniques.Un filin 24 est amarré à l'extrémité inférieure tOa du relaxateur et par son autre extrémité, au sommet d'un parachute 25 (en réalité, il y en a plusieurs, disposés en grappes, pour éviter le risque de non fonctionnement de l'un d'entre eux). Le parachute 25 est attaché à la charge utile 26, constituée par les appareils scientifiques. Une telle organisation appelle encore quelques explications. La coupelle 21, insérée au montage, sert à recueillir les demi-bagues 5, 6 lorsqu'elles sont éjectées et à éviter que, projetées, elles ne viennent endommager les parachutes ou les appareils scientifiques. La coupelle, les demi-bagues et les cônes restent donc ensemble, tandis que l'6nveloppe du ballon se dégage, sans qu'aucune pièce annexe lui reste accrochée. Lorsque l'ensemble monte sous l'effet de la force ascensionnelle du ballon B, le ou les parachutes sont fermés, mais prêts à s'ouvrir, de sorte que lors du fonctionnement du "crochet éjectable", l'ensemble, moins le ballon, redescendant (alors que la base du ballon s'ouvre à 2 m environ de diamètre, ce qui ralentit le ballon), le ou les parachutes n'ont aucun mal à s'ouvrir. On remarquera aussi qu'une certaine charge va reposer sur le dbme du parachute (ou au milieu des parachutes), ce qui est contraire aux habitudes, selon lesquelles toutes les charges sont concentrées en-dessous du parachute, mais en fait, la charge supérieure est assez faible et de Tordre de 10 kg ou meme moins, de sorte qu'en pratique cela ne gêne pas le fonctionnement normal du parachute ou des parachutes. On doit bien comprendre que le dispositif séparateur qui a été décrit est destiné à fonctionner de façon à pouvoir recueillir en bon état la charge emportée, en cas d'éclatement du ballon; mais aussi qu'il est doté d'un moyen normal de commande de la séparation, lorsque les appareils scientifiques ont terminé leur mission et qu'il est nécessaire de les récupérer. Ce moyen normal est constitué par le dispositif 23 récepteur de la télécommande, qui alimente par un circuit séparé, qui n'a pas été figuré, les manilles pyrotechniques. Il est dans ce cas avantageux que la source de tension, par exemple une batterie, qui alimente l'unité 23 de télécommande et ce circuit normal des manilles, scit la meme que celle qui alimente le circuit spécial C des moyens d'ouvertwre de organe de saisie. il va de soi que le mode de réalisation décrit n'est qu'un exemple et qu'il serait possible de le modifier, notamment par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour séparer un ballon de la charge qu'il emporte, caractérisé en ce qu'il comprend un organe de saisie de l'enveloppe du ballon, relié à un organe relaxateur auquel la charge est suspendue, ledit organe relaxateur étant sensible à la valeur de la tension de traction qui lui est transmise et agencé pour commander ltouverture de l'organe de saisie lorsque ladite valeur de la tension de traction tombe en-dessous d'une limite prédéterminée. 2. Dispositif de séparation selon revendication 1 oaractérisé en ce que organe de saisie est pourvu de moyens d'ouverture, tels que des mnn; 11 es pyrotechniques, à commande électrique, et que le relaxateur est pourvu d'un index relié à la charge et mobile dans une cage en étant soutenu par un ressort portant sur le fond de la cage et susceptible d'agir sur au moins un contact qui ferme le circuit de commande desdits moyens d'ouverture lors de la suppression de l'effort de traction dA au ballon. 3. Dispositif selon revendication 2, caractérisé en ce que ledit circuit de commande comporte deux contacts super- posés coopérant avec ledit index, le contact inférieur étant sdap- té à rester enclenché après fermeture. 4. Dispositif selon revendication 3, caractérisé en ce que dans ledit circuit de commande les deux dits contacts sont branchés en série avec les manilles pyrotechniques de lors gane de saisie et une source d'alimentation. 5. Dispositif selon revendication 2, 5 ou 4, caractérisé en ce que ledit index est pourvu d'un amortisseur, par exemple hydraulique, agissant conane temporisateur pour éviter le fonctionnement du dispositif de séparation lors du lâcher du ballon, bien que la valeur de la tension de traction soit nulle au départ et sujette à à-coups. 6. Dispositif salon revendication 5, caractérisé en ce que le ressort qui s'oppose à la charge et l'amortisseur sont disposés coaxialement à la tige de traction liée à l'index et supportant la charge. 7. Dispositif de séparation selon revendication 1, caractérisé en ce qu'il inclut un organe de réglage pour régler ladite limite prédéterminée de la tension. 8. Dispositif selon revendication 7 et aussi selon revendication 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que ledit organe de réglage est constitué par un support du ou desdites contacts électriques, coulissant sur le coté séparateur et réglable, par exemple, à l'aide d'une broche filetée tournant dans un écrou. 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe de saisie est constitué par deux pièces en forme de tronc de cône se raccordant par leurs plus petites bases et par deux demi-bagues de forme conjuguée, entourant les deux pièces tronconiques, le ballon étant saisi entre ces pièces et les deux demi-bagues solidarisées par deux manilles pyrotechniques. 10. Dispositis selon revendication 9, caractérisé en ce que l'organe de saisie comporte aussi une coupelle entourant les demi-bagues en permanence et apte à les recueillir après séparation, le tout de façon que m8me après ouverture de l'organe de saisie, la totalité de ses éléments constituants, y compris la coupelle, reste reliée à l'organe relaxateur. 11. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe de saisie est relié au relaxateur par un anneau. 12. Dispositif selon l'une des revendication3 pré cédentes, caractérisé en ce que l'organe relaxateur est accolé à l'unité de télécommande des manilles pyrotechniques et que, de préférence, la source de tension, par exemple une batterie, qui alimente l'unité de télécommande et le circuit normal de télécommande des manilles pyrotechniques télécommandé à partir du sol, est la m8me que celle qui alimente le circuit spécial de commande des moyens d'ouverture selon revendication 2 3 ou 4.