Brevet FR2709728A1 — publié le 19950317

DISPOSITIF DE CREATION D'ENERGIE DE SUSTENTATION D'UN AEROSTAT La présente invention concerne un dispositif de création d'énergie de sustentation d'un aérostat. Elle s'applique notamment aux ballons embarquant des stations aériennes de communication, de radar, d'observation, d'émission de télévision ou d'applications multimédia. Les stations de communication sont généralement embarquées sur satellite ou fixées au sol. Cependant de plus en plus d'applications nécessitent des stations aériennes d'altitude moyenne, de l'ordre du kilomètre par exemple. Ces stations aériennes nécessitent une logistique très lourde et très coûteuse. Une solution pour embarquer ces stations peut consister à utiliser un aérostat, un ballon par exemple. Cependant, les modes actuels d'énergie de sustentation de ce dernier se prêtent peu à la présence et aux fonctions d'une station aérienne. Ils sont en effet peu pratiques d'utilisation, d'un entretien compliqué, peu fiables, lourds et coûteux à mettre en oeuvre. Ils peuvent être aussi dommageables pour le matériel embarqué. Ces moyens connus sont par exemple un combustible entretenant une fiamme qui chauffe le gaz intérieur du ballon ou encore l'utilisation de l'hélium. Dans le cas d'utilisation d'un combustible, il est par ailleurs nécessaire de descendre régulièrement le ballon pour le charger d'un nouveau combustible. compliquant ainsi la maintenance de la station embarquée. Le but de l'invention est de palier les inconvénients précités, notamment en créant une énergie de sustentation d'un aérostat, économique et facile d'utilisation. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de création d'énergie de sustentation d'un aérostat L'aérostat étant maintenu en l'air par le chauffage de son gaz intérieur, caractérisé en ce qu'il comprend des premiers moyens d'émission d'une onde hyperfréquence, des deuxièmes moyens pour capter l'onde hyperfréquence et des troisièmes moyens de dissipation de l'énergie hyperfréquence captée par les deuxièmes moyens, placés de façon à chauffer le gaz de l'aérostat. L'invention a pour principaux avantages qu'elle est fiable, qu'elle permet de régler facilement le niveau d'énergie, qu'elle est facile d'entretien, qu'elle ne risque pas d'endommager le matériel embarqué et qu'elle est simple à mettre à oeuvre. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description qui suit faite en regard de dessins annexés qui représentent. - la figure 1, un ballon chauffé selon l'art antérieur; - la figure 2, une illustration, par un diagramme fonctionnel du dispositif selon l'invention - la figure 3, un premier mode de réalisation possible du dispositif selon l'invention - les figures 4 et 5, deux autres modes de réalisation possibles du dispositif selon l'invention. La figure 1 illustre l'art antérieur en présentant un ballon 1 supportant une nacelle 2 par des câbles 3. Pour maintenir le ballon en l'air, le gaz intérieur de ce dernier est chauffé par une flamme 4. La figure 2, par un diagramme fonctionnel, illustre un dispositif selon l'invention. Ce dispositif comporte des premiers moyens 21 pour émettre une onde hyperfréquence 22, Ces premiers moyens 21 sont par exemple disposés au sol 23. Ces premiers moyens 21 peuvent ne pas être placés directement au sol, mais par exemple sur un engin terrestre, maritime ou aérien, en déplacement ou non. Le dispositif comporte aussi des deuxièmes moyens 24 pour capter l'onde hyperfréquence 22 et des troisièmes moyens 25 de dissipation de l'énergie captée par les deuxièmes moyens. Les troisièmes moyens 25 de dissipation sont par exemple placés de façon à chauffer le gaz 26, de l'air par exemple, situé à l'intérieur du ballon 1. Les troisièmes moyens de dissipation sont par exemple situés dans une nacelle sous le ballon, ou plus avantageusement dans le ballon même afin d'éviter des déperditions. Le ballon est par exemple maintenu en position par un câble ou élingue. Ce câble, fixé sur le sol, peut être par exemple en matière non conductrice, afin d'éviter notamment des risques de foudroiement. Outre son rôle d'apport d'énergie, I'onde hyperfréquence contient par exemple des informations destinées à une station embarquée par le ballon 1, une partie de son énergie étant par ailleurs destinée à alimenter une charge utile tel qu'un émetteur, et plus généralement l'énergie hyperfréquence nécessaire au fonctionnement propre de la station embarquée. L'intensité du chauffage du gaz 26 peut être réglée, simplement, en fonction de l'intensité de l'onde émise par les premiers moyens 21. Cela peut être avantageux, notamment quand il faut jouer sur la température du gaz en fonction des conditions atmosphériques ou pour contrôler l'altitude du ballon. La figure 3 illustre un premier mode de réalisation possible des deuxièmes et troisièmes moyens 24, 25 du dispositif selon l'invention Les deuxièmes moyens 24 pour capter l'onde hyperfréquence sont constitués par la partie supérieure 31 du ballon 1. Cette partie est en forme de paraboloïde. Elle est réfléchissante, sa face externe ou interne étant métallisée par exemple, afin de constituer le réflecteur d'une antenne, I'onde hyperfréquence réfléchie étant focalisée au foyer de ce paraboloïde 31. Ces derniers moyens 24 comprennent en outre un récepteur 33 placé sensiblement à ce foyer. La nacelle 2 du ballon est par exemple accrochée à celui-ci de façon à ce qu'elle contienne le récepteur 33, celui-ci restant par ailleurs au foyer du paraboloïde ou dans son voisinage. Ce récepteur 33 capte l'onde hyperfréquence réfléchie par la partie supérieure 31 et focalisée à son foyer. Les troisièmes moyens 25 sont par exemple placés dans la nacelle 2 accrochée au ballon par des câbles. Ces troisièmes moyens sont par exemple constitués d'une charge résistive reliée au récepteur précité. Cette charge dissipe l'énergie hyperfréquence reçue en chaleur. Elle est par exemple située sous le ballon ou dans le ballon pour assurer par sa dissipation, le réchauffement du gaz contenu dans l'enveloppe du ballon. La partie inférieure 32 du ballon 1 est réalisée dans une matière laissant passer les ondes hyperfréquences, en toile par exemple. De même, la nacelle est constituée d'un matériau transparent au rayonnement hyperfréquence pour éviter de masquer en partie le réflecteur constitué par la partie supérieure 31 en forme de parabololde. Le récepteur situé au foyer du paraboloïde peut aussi alimenter un redresseur fournissant une énergie électrique pour le fonctionnement du matériel embarqué. Le récepteur peut être réparti spatialement autour du foyer du paraboloïde de façon à compenser l'effet de dépointage induit par les mouvements du ballon, sous I'effet du vent par exemple L'élingue. de façon naturelle, oriente grossièrement du parabololde 31 vers le point d'attache au sol, ce qui permet au récepteur de rester au voisinage du foyer. La dérive du ballon dans le vent peut par ailleurs être limitée en donnant une portance au ballon, en utilisant par exemple une forme lenticulaire ou de parapente. Ces formes assurant une portance donnée à l'aérostat en cas de vent, permettent notamment dans ce cas de réduire l'énergie nécessaire à sa sustentation, les moyens 21 d'émission de l'onde hyperfréquence devant rester en permanence dirigés vers le ballon. L'antenne constituée de la partie supérieure 31 du ballon reçoit par exemple également par voie hyperfréquence des informations en provenance du sol et les fournit à un dispositif de retransmission via le récepteur précité, cette voie hyperfréquence fournissant par ailleurs l'énergie nécessaire à la transmission Un système de ventilation peut être adjoint aux troisièmes moyens de dissipation 25 afin d'assurer une meilleure répartition du dégagement de chaleur vers le ballon ainsi qu'une accélération des transferts thermiques. Les figures 4 et 5 illustrent deux autres modes possibles de réalisation des deuxièmes et troisièmes moyens 24, 25. Ces derniers sont constitués par un même système comportant un réseau de dipôles à conducteur résistif répartis à l'intérieur du ballon. Ces dipôles captent chacun une partie de l'onde hyperfréquence envoyée par les premiers moyens 21, puis ils dissipent leur énergie hyperfréquence reçue à l'intérieur du ballon, réchauffant ainsi son gaz. Ces dipôles 41 sont par exemple répartis sur un treillis 42, fixé à l'intérieur du ballon, horizontal par exemple, comme l'illustre la figure 4 dans une vue en coupe. Ces dipôles peuvent par exemple aussi être répartis dans l'espace, sur un treillis à trois dimensions 51 fixé à l'intérieur du ballon, comme l'illustre la figure 5. Cela permet notamment de constituer par ailleurs une antenne stérique. Dans ces deux cas, le réflecteur 31 n'est pas indispensable. Les dipôles sont par exemple assemblés de telle sorte qu'une partie de l'énergie qu'ils rayonnent serve au réchauffement du gaz et que l'autre partie soit destinée au fonctionnement propre de la station embarquée, située par exemple dans la nacelle 2, ce rayonnement reçu contenant notamment des Informations ainsi qu'une puissance nécessaire à une retransmission. Les dipôles à conducteur résistif précités peuvent être remplacés par des dipôles en cuivre ou tout autre métal bon conducteur et chargés par une résistance qui transforme l'énergie reçue en chaleur. Des dipôles non résistifs peuvent aussi être utilisés. Ils sont alors par exemple reliés à un système de redressement permettant de redresser les signaux reçus pour alimenter une charge résistive destinée à dissiper. Dans ce mode de réalisation, les dipôles peuvent par exemple être situés à l'extérieur du ballon. Dans tous les cas, les dipôles peuvent être reliés à un système à redressement pour fournir une énergie électrique pour le fonctionnement du matériel embarqué. La partie supérieure du ballon peut être constituée d'une toile réflectrice afin de récupérer par réflexion une partie de l'onde hyperfréquence non captée par les dipôles, ce qui améliore notamment le rendement du dispositif. Les divers éléments utilisés par le dispositif selon l'invention dans ses modes de réalisation précédents le rendent notamment économique, facile d'utilisation et fiable. II est par ailleurs bien adapté à des aérostats embarquant des stations destinées notamment à des applications de télévision, de télécommunication, de radar, d'observation ou à vocation multimédia combinant les images, le son et des données informatisées par exemple, cette liste d'applications n'étant pas limitative. L'utilisation du dispositif selon l'invention a été illustrée par le cas d'application à un ballon Mais ce dispositif peut s'appliquer à tous types d'aérostat. II pourrait par exemple s'appliquer à un dirigeable dont les premiers moyens 21 de création d'une onde hyperfréquence suivrait la trajectoire, sur un véhicule au sol ou sur mer par exemple. REVENDICATIONS 1. Dispositif de création d'énergie de sustentation d'un aérostat (1), L'aérostat (1) étant maintenu en l'air par le chauffage de son gaz intérieur (26), caractérisé en ce qu'il comprend des premiers moyens (21) d'émission d'une onde hyperfréquence (22), des deuxièmes moyens (24) pour capter l'onde hyperfréquence (22) et des troisièmes moyens (25) de dissipation de l'énergie hyperfréquence captée par les deuxièmes moyens, placés de façon à chauffer le gaz (26) de l'aérostat (1). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'aérostat est maintenu en position par l'intermédiaire d'un câble fixé au sol. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les premiers moyens (25) sont placés au sol. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deuxièmes moyens (24) sont constitués par la partie supérieure (31) de l'aérostat (1) et un récepteur (33), la partie supérieure (31) de l'aérostat (1) ayant la forme d'un paraboloïde et étant réfléchissante, le récepteur (33) étant placé sensiblement au foyer du paraboloïde de façon à capter l'onde hyperfréquence réfléchie par la partie supérieure (31) et focalisée à son foyer. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le récepteur (33) est réparti dans le voisinage du foyer du paraboloïde. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que l'aérostat comporte une nacelle (2) placée de telle façon qu'elle contienne le récepteur (33). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la partie supérieure (31) de l'aérostat est métallisée. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que les troisièmes moyens (25) sont constitués par une charge résistive reliée au récepteur (33). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le récepteur (33) est relié à un système de redressement pour alimenter en énergie électrique des matériels embarqués dans la nacelle (2). 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les deuxièmes et troisièmes moyens (24, 25) sont constitués par un réseau de dipôles (41) résistifs répartis à l'intérieur de l'aérostat (1), les dipôles captant l'onde émise par les premiers moyens (21) et dissipant leur énergie hyperfréquence reçue. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les deuxièmes et troisièmes moyens (24, 25) sont constitués par un réseau de dipôles. les dipôles étant reliés à une charge résistive placée de façon à chauffer le gaz de l'aérostat. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce que les dipôles sont placés sur un treillis (42) fixé à l'intérieur de l'aérostat. 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les dipôles sont placés sur un treillis à trois dimensions (51) fixé à l'intérieur du ballon. 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, caractérisé en ce que les dipôles sont reliés à un système de redressement pour alimenter en énergie électrique des matériels embarqués dans la nacelle (2) de l'aérostat. 15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes. caractérisé en ce que l'onde hyperfréquence (22) émise par les premiers moyens (21) contient de l'information. 16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'onde hyperfréquence (22) émise par les premiers moyens (21) est destinée en partie à des moyens de retransmission embarqués par l'aérostat. 17. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la forme de l'aérostat est propre à lui assurer une portance donnée en cas de vent, de façon à réduire l'énergie nécessaire à la sustentation. 18. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le câble reliant le ballon au sol est en matériau électriquement isolant, afin de réduire les risques de foudroiement.