Brevet FR2743049A1 — publié le 19970704

PROCEDE D'AMARRAGE AU SOL D'UN BALLON ET INFRASTRUCTURE AU SOL POUR LA MISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE La présente invention concerne un procédé d'amarrage au sol d'un ballon, ainsi qu'une infrastructure au sol pour la mise en oeuvre de ce procédé d'amarrage. Elle trouve plus particulièrement son application dans le maintien au sol d'un ballon captif, en cas de vents violents. Les ballons captifs, contrairement aux ballons libres qui peuvent se déplacer d'un point géographique à l'autre, sont reliés au sol par un câble. Il est à ce jour connu d'utiliser de tels ballons captifs pour emmener dans les airs des passagers et leur donner un point de vue panoramique du lieu o est rattaché au sol le ballon captif. Un ballon captif comprend une enveloppe de sustentation gonflable avec un gaz plus léger que l'air, et une nacelle permettant l'embarquement des passagers. L'enveloppe de sustentation est reliée à un cadre de charge par l'intermédiaire de suspentes, la nacelle étant en outre suspendue à ce cadre de charge. Le rappel au sol du ballon captif se fait au moyen d'un câble qui est fixé au cadre de charge et qui s'enroule au sol sur un système de treuil permettant de commander la montée ou la descente du ballon captif. Une fois la nacelle d'un ballon captif posée au sol, il est connu de fixer l'enveloppe du ballon captif au sol au moyen de haubans, alors que cette enveloppe est en sustentation, les suspentes reliant le filet au cadre de charge étant tendues. Les haubans sont par exemple constitués par une pluralité de cordes ou câbles qui sont fixés à demeure sur l'enveloppe, et dont l'extrémité libre est destinée à être ancrée au sol par tout moyen approprié. S'agissant d'un ballon comportant une enveloppe de forme sphérique, les haubans seront de préférence régulièrement répartis sur toute la circonférence de l'enveloppe, au niveau de son équateur. Avec le procédé d'amarrage précité, lorsque l'enveloppe est soumise à un vent latéral, les haubans se tendent et exercent des forces de traction sur - 2 - l'enveloppe qui empêchent les mouvements latéraux de l'enveloppe. En pratique, l'enveloppe reste stable pour des vents de force moyenne, c'est-à-dire des vents ayant une vitesse inférieure à 20 m/s. En revanche, avec des vents ayant une vitesse plus importante, il a été constaté que l'enveloppe n'était plus stable, mais prenait des mouvements verticaux successifs de descente et montée, les suspentes du ballon et une partie des haubans se détendant puis se tendant à nouveau. Ces mouvements verticaux de l'enveloppe s'expliquent par le fait qu'au-delà d'un certain seuil de mise en tension des haubans sous les effets de poussée latérale du vent, une partie des haubans exercent sur l'enveloppe une force de traction, dont la composante verticale devient supérieure à la force ascensionnelle de l'enveloppe. L'enveloppe se trouve ainsi rabattue vers le sol par ces haubans, qui par là-même se détendent. Une fois ces haubans détendus, l'enveloppe s'élève à nouveau dans l'air, ce qui provoque une remise en tension des haubans, et ainsi de suite. Ces mouvements verticaux de l'enveloppe sont la source d'un risque important de casse du ballon, lequel risque augmente avec la force du vent. Pour cette raison, dès que la vitesse du vent dépasse 20 m/s, dans le but d'éviter tout risque de casse du ballon, on préfère à ce jour entre deux séances de vol dégonfler l'enveloppe et démonter la nacelle. Le but de la présente invention est de proposer un procédé d'amarrage d'un ballon qui permet de résister à des vents importants, et notamment à des vents ayant une vitesse supérieure à 20m/sec, sans risque de casse pour le ballon, et qui permet par là-même, notamment en hiver, d'éviter les opérations longues et fastidieuses de dégonflement et regonflement du ballon. Ce but est atteint par le procédé de l'invention qui permet d'amarrer au sol un ballon comprenant une nacelle posée au sol, et reliée à une enveloppe de sustentation contenant un gaz plus léger que l'air. De manière caractéristique selon l'invention, on fait descendre l'enveloppe du ballon pour l'amener au contact de la nacelle, puis on fixe cette enveloppe au - 3 - sol au moyen des haubans d'amarrage répartis sur toute la périphérie de l'enveloppe, tout en maintenant l'enveloppe au contact de la nacelle. Grâce au procédé de l'invention, une fois les haubans mis en place, l'enveloppe du ballon est constamment maintenue en appui contre la nacelle. Lorsque cette enveloppe est soumise à un vent latéral, les haubans d'amarrage exercent sur cette enveloppe une force de traction dont la composante horizontale s'oppose à la pression latérale du vent, et dont la composante verticale accentue la pression exercée par l'enveloppe sur la nacelle, ce qui par là-même engendre de la part de la nacelle une force de réaction opposée sur l'enveloppe. L'enveloppe reste donc immobile. Dans une première variante de réalisation de l'invention, préalablement à la descente de l'enveloppe, on positionne sur la nacelle, un ou plusieurs éléments de protection, qui ont pour fonction principale d'amortir et de répartir les efforts qu'exerce la nacelle sur l'enveloppe du ballon. Il s'agira par exemple d'éléments de protection gonflables, pouvant se présenter sous la forme de plots. Dans une seconde variante de réalisation de l'invention, après avoir amené l'enveloppe au contact de la nacelle, et préalablement à l'étape de fixation au sol de cette enveloppe au moyen des haubans, on fixe l'enveloppe au sol par des moyens de liaison supplémentaires exerçant sur l'enveloppe une force de traction verticale, qui s'oppose à la force ascensionnelle de l'enveloppe. Ces moyens de liaison permettent avantageusement d'exercer sur l'enveloppe une force de traction supplémentaire, qui vient s'ajouter à la composante verticale de la traction exercée par les haubans, ce qui renforce la stabilité verticale de l'enveloppe. De plus, ils permettent également de maintenir constamment l'enveloppe au contact de la nacelle, pendant l'ultime étape de fixation au sol de l'enveloppe au moyens des haubans. De préférence, l'enveloppe du ballon étant emprisonnée dans un filet, on fixe les mailles inférieures du filet au sol, lequel filet fait ainsi avantageusement office de moyens de liaison. - 4 - Dans une variante préférée de réalisation, on combinera les deux variantes particulières précitées, afin d'obtenir un amarrage optimum du ballon. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à lecture de la description suivante du procédé d'amarrage d'un ballon captif, selon une variante préférée de l'invention, laquelle description est donnée à titre d'exemple non limitatif et en référence au dessin annexé sur lequel: - la figure 1 est une vue générale d'un ballon captif dont la nacelle est posée au sol et dont l'enveloppe est prête à être descendue vers la nacelle au contact de plots de protection gonflables montés sur la partie supérieure de la nacelle, - la figure 2 est une vue schématique du ballon captif de la figure 1 une fois arrimé au sol, qui permet d'illustrer les différentes forces qui s'exercent sur l'enveloppe du ballon. Le ballon captif représenté à la figure 1 comprend une enveloppe sphérique 1 gonflée avec un gaz plus léger que l'air et une nacelle 2 dans laquelle des passagers peuvent être embarqués. L'enveloppe 1 est emprisonnée dans un filet 3, qui est relié à un cadre de charge 4 par l'intermédiaire d'une pluralité de suspentes 5. La nacelle 2 est quant à elle suspendue au cadre de charge 4. Dans l'exemple illustré la nacelle 2 repose sur une plate-forme d'atterrissage 6 par l'intermédiaire de roues 7, ladite plate-forme d'atterrissage étant installée au sommet d'un remblais 8. De manière connue, le ballon captif est ramené au sol au moyen d'un câble de rappel 9, dont une extrémité est solidaire du cadre de charge 4, et dont l'autre extrémité s'enroule sur treuil 10 par l'intermédiaire d'une poulie de renvoi 11, le treuil 10 et la poulie de renvoi 11 étant situés sous la plate-forme 6. La structure particulière de la plate-forme 6 et le procédé pour faire atterrir le ballon captif sur cette plate-forme ont déjà été décrits dans la demande de brevet français FR 2 714 019, et ne seront donc pas détaillés dans la présente description. Le filet 3 du ballon de la figure 1 est en outre équipé d'une pluralité de haubans 12, qui sont fixés à demeure par leur extrémité supérieure 12a sur les mailles du filet 3 en étant régulièrement répartis sur toute la périphérie de -5- l'enveloppe 1, au niveau de son équateur E symbolisé sur la figure I par une ligne en pointillés. Par souci de simplification, sur la figure 1, on a représenté uniquement deux haubans 12. Les extrémités inférieures 12b des deux haubans 12 de la figure 1 sont enroulées sur des treuils de rappel 13, qui sont fixés respectivement sur des plots 14, ancrés dans le sol au niveau de la pente 8a du remblais 8. Dans un exemple précis de réalisation, un hauban 12 sur deux était treuillé, les autres haubans étant fixés au sol sur leurs plots d'ancrage usuels. Sur la partie supérieure de la nacelle 2 est fixée une pluralité de plots de protection gonflables 15. Ces plots 15 consisteront par exemple en une enveloppe gonflable sensiblement cylindrique 1 Sa fixée à la surface d'une plaque support 1 5b, laquelle plaque support est fixée de manière amovible par tout moyen approprié sur la nacelle 2. Dans un exemple précis de réalisation, la nacelle 2 avait une forme octogonale, et était équipée de huit plots de protection 15, fixés respectivement au niveau des angles de la nacelle à section octogonale. Sur la figure 1, seuls quatre de ces huit plots à l'état gonflé sont visibles. Sur le filet 3 étaient fixés vingt- quatre haubans 12, et douze treuils 13 étaient répartis régulièrement sur toute la périphérie de la plate-forme d'atterrissage 6. Conformément à une variante préférée de l'invention, les opérations d'amarrage du ballon de la figure 1 sont réalisées dans l'ordre suivant. Une fois la nacelle 2 posée sur la plate-forme 6, on positionne l'extrémité libre 12b d'un hauban 12 sur deux sur les treuils de rappel 13; les haubans restants sont ancrés sur leur plots d'ancrage habituels; puis on gonfle les plots de protection 15. Avantageusement, les enveloppes 15a des plots 15 seront reliées entre elles, par paire, au moyen de canalisations (non représentées). Pour chaque paire de plots de protection 15, un seul des deux plots sera équipé d'un ventilateur (non représenté) permettant de gonfler simultanément les deux enveloppes 15a des deux plots. -6- Une fois les plots de protection gonflés, on entraîne en rotation les treuils de rappel 13 en sorte d'enrouler les haubans 12 correspondants, ce qui permet d'exercer une traction sur le filet 3 et de faire descendre l'enveloppe 1 vers la nacelle 2. Simultanément, on tire sur les haubans non treuillés, de façon à garder l'enveloppe du ballon constamment haubanée pendant toute la descente. Les suspentes 5 qui étaient initialement tendues par l'enveloppe I en sustentation se détendent. Lorsque l'enveloppe 1 du ballon arrive au contact des plots de protection , on bloque en rotation les treuils 13. L'enveloppe 1 du ballon qui se trouve dans la position illustrée en pointillés sur la figure 1, est calée latéralement en position par rapport à la nacelle 2, et ce dans toutes les directions, par les plots 15. Le ventilateur 16 de l'enveloppe 1 du ballon vient avantageusement se loger au centre des plots 15. Il convient de souligner que dans une autre variante, les plots de protection 15 pourraient être gonflés, non pas préalablement à la descente de l'enveloppe 1, mais seulement après que cette enveloppe ait été amenée au contact de la nacelle. Une fois l'enveloppe 1 maintenue au contact des plots de protection 15, les suspentes 5 sont totalement détendues, et les mailles inférieures du filet 3 arrivent à proximité du remblais 8. On fixe alors par tout moyen approprié connu de l'homme du métier les mailles inférieures du filet directement au sol. Dans un exemple précis de réalisation, le filet 3 comportait quarante-huit mailles inférieures; douze plots en béton supplémentaires (non représentés), équipé chacun de deux crochets d'amarrage, étaient intercalés entre les plots 14, et les plots 14 étaient en outre équipés chacun de deux crochets d'amarrage (non représentés) en plus du treuil 13; les quarante-huit mailles inférieures du filet 3 étaient fixées directement sur les quarante-huit crochets d'amarrage de l'ensemble des plots béton. Une fois le filet 3 fixé directement au sol, on inverse le sens de rotation des treuils 13, en sorte de relâcher les haubans 12, et ce jusqu'à ce que l'extrémité 12b de ces haubans soit libre. L'enveloppe 3 reste maintenue au contact - 7 - des plots de protection 15, par l'intermédiaire de son filet 3 fixé au sol. Enfin, dans une ultime étape, on fixe au sol l'extrémité 12b de l'ensemble des haubans 12, y compris ceux qui étaient enroulés sur les treuils de rappel 13, de telle sorte que ces haubans soient tendus. On a représenté à la figure 2 de manière schématique le ballon de la figure 1 une fois celui-ci amarré au sol conformément au procédé qui vient d'être décrit. Par souci de simplification, sur la figure 2 la plate-forme d'atterrissage n'a pas été représentée et le sol a été symbolisé par un simple trait horizontal 17. Dans la position d'amarrage de la figure 2, le filet 3 de l'enveloppe 1 du ballon est fixé directement sur le sol aux points A. Les haubans 12 sont fixés au sol aux points B, en faisant un angle ac par rapport à l'horizontale. L'enveloppe I étant plus légère que l'air, celle-ci a tendance à s'élever dans les airs, mais est maintenue à une hauteur constante du sol 17 par son filet 3, qui est tendu et exerce sur l'enveloppe des forces de rappel verticales F. Lorsque l'enveloppe 1 subit, sous l'effet du vent, une poussée latérale illustrée sur la figure 2 par la flèche D, cette enveloppe a tendance a être ramenée vers le sol par la composante verticale de la traction F' qui est exercée sur le filet par les haubans 12. Cette traction se trouve compensée par la force de réaction R qui est exercée par la nacelle 2 par l'intermédiaire des plots de protection 15. L'augmentation de la poussée latérale exercée par le vent se traduit simplement par une augmentation de la force de réaction R exercée par les plots 15 sur l'enveloppe 1, laquelle reste immobile. Les plots de protection 15 permettent d'amortir et de répartir la force de réaction R sur toute la périphérie de l'enveloppe 1 du ballon, et par là-même d'éviter une détérioration de cette enveloppe. En pratique, pour la mise en oeuvre du procédé d'amarrage de l'invention, on conserve les même points d'ancrage au sol pour les haubans, que ceux qui étaient jusqu'à présent utilisés pour haubaner l'enveloppe en sustentation. Il en résulte d'une part que les haubans d'amarrage sont raccourcis par rapport aux haubans habituellement utilisés, étant donné que l'enveloppe se trouve à une plus - 8 - faible distance du sol, et d'autre part que l'angle act que font les haubans par rapport à l'horizontale est beaucoup plus faible. Dans un exemple précis de réalisation, cette angle a était d'environ 25 avec le procédé de l'invention, alors qu'il était d'environ 45 avec le procédé de l'état de la technique. Cette diminution de la valeur de l'angle a se traduit, pour une même tension exercée sur les haubans, par une force de traction F' dont la composante verticale est plus faible. L'enveloppe 1 est donc avantageusement plus faiblement rabattue au sol par les haubans sous l'effet du vent. Grâce à l'invention, le ballon peut ainsi résister à des vents importants, et notamment à des vents présentant en pratique une vitesse supérieure à 20 m/sec, sans que l'enveloppe 1 soit mise en mouvement et donc sans risque de détérioration du ballon, qui reste parfaitement amarré au sol. L'invention n'est pas limitée au procédé particulier qui vient d'être décrit en référence aux figures 1 et 2. Les éléments de protection ne sont pas nécessairement gonflables et n'ont pas nécessairement la forme de plots. Ils pourraient être par exemple remplacés par un boudin de mousse ayant une forme adaptée pour permettre un calage latéral de l'enveloppe du ballon par rapport à la nacelle. La traction exercée sur les haubans 12 pour amener l'enveloppe du ballon au contact de la nacelle pourra être exercée par tout moyen approprié, autre 2 0 que les treuils 13. Enfin, le procédé de l'invention n'est pas limité à l'amarrage d'un ballon captif mais pourra être utilisé pour fixer solidement au sol également un ballon libre permettant de transporter des passagers d'un point géographique à un autre. Le procédé de l'invention peut s'appliquer à tous les ballons à gaz, air chaud, ou mixte (air chaud et gaz), pour lesquels l'enveloppe du ballon est plus légère que l'air, ainsi qu'aux dirigeables. Le procédé de l'invention peut également s'étendre aux ballons dont l'enveloppe n'est pas emprisonnée dans un filet. Dans ce cas, l'opération de fixation au sol des mailles inférieures du filet sera remplacée par tout moyen de fixation au sol de l'enveloppe remplissant la même fonction, c'est-à- dire en fixant au sol l'enveloppe par tout moyen de liaison à la portée de l'homme du métier et permettant d'exercer sur l'enveloppe une force de rappel F verticale, qui s'oppose à la force ascensionnelle de l'enveloppe. Il s'agira par exemple de cordes supplémentaires dont une première extrémité sera fixée directement sur l'enveloppe au niveau de son équateur, et dont la seconde extrémité sera fixée au sol de telle sorte que ces cordes supplémentaires soient tendues en étant sensiblement verticales. - 10 - REVENDICATIONS 1. Procédé d'amarrage au sol d'un ballon, et plus particulièrement d'un ballon captif, lequel ballon comprend une nacelle (2) qui est posée au sol, et qui est reliée à une enveloppe de sustentation (1) contenant un gaz plus léger que l'air, procédé selon lequel, on relie l'enveloppe (1) du ballon au sol au moyen de haubans d'amarrage (12) répartis sur toute la périphérie de l'enveloppe, caractérisé en ce que l'on fait descendre l'enveloppe (1) du ballon pour l'amener au contact de la nacelle (2), puis on fixe cette enveloppe (1) au sol au moyen des haubans d'amarrage (12), tout en la maintenant au contact de la nacelle (2). 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que préalablement à la descente de l'enveloppe, on positionne sur la nacelle (2), un ou plusieurs éléments de protection, qui ont pour fonction d'amortir et de répartir sur l'enveloppe (1) la force de réaction de la nacelle. 3. Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que le ou les éléments de protection sont gonflables, et sont gonflés soit préalablement à la descente de l'enveloppe, soit une fois que l'enveloppe a été amenée au contact de la nacelle. 4. Procédé selon la revendication 2 ou 3 caractérisé en ce que les éléments de protection consistent en des plots (15), que l'on dispose sur la périphérie de la nacelle. 5. Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que après avoir amené cette enveloppe (1) au contact de la nacelle, et préalablement à l'étape de fixation au sol de cette enveloppe (1) au moyen des haubans (12), on fixe l'enveloppe (1) au sol par des moyens de liaison exerçant sur l'enveloppe une force de traction verticale, qui s'oppose à la force ascensionnelle de l'enveloppe. 6. Procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce que l'enveloppe (1) du ballon étant emprisonnée dans un filet (3), on fixe les mailles inférieures du filet (3) au sol sur toute la périphérie de l'enveloppe (1), le filet faisant ainsi office de moyens de liaison. - l1 - 7. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que les haubans d'amarrage (12) étant fixés à demeure sur l'enveloppe (1), pour amener l'enveloppe (1) du ballon au contact de la nacelle (2), on exerce une traction sur l'enveloppe au moyen de tout ou partie des haubans d'amarrage (12). 8. Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce que l'on enroule l'extrémité libre (12b) des haubans d'amarrage (12) sur des treuils de rappel (13) fixés au sol. 9. Procédé selon les revendications 6 et 7 caractérisé en ce qu'une fois le filet (3) fixé au sol, on relâche la tension des haubans (12) ayant servi à faire descendre l'enveloppe (1), afin de les utiliser pour fixer l'enveloppe au sol. 10. Ballon et son infrastructure au sol pour la mise en oeuvre du procédé d'amarrage visé à la revendication 8 ou 9 caractérisés en ce que l'infrastructure au sol comprend une pluralité de treuils (13) ancrés au sol autour de la zone d'atterrissage de la nacelle (2) et en ce que sur toute la périphérie de l'enveloppe (1) du ballon est fixée une pluralité de haubans d'amarrage (12) qui sont destinés pour tout ou partie à être enroulés sur les treuils (13). 11. Ballon et son infrastructure au sol pour la mise en oeuvre du procédé d'amarrage visé à la revendication 3 caractérisés en ce que sur la partie supérieure de la nacelle sont fixés un ou plusieurs éléments de calage gonflables (15). 12. Ballon captif et son infrastructure au sol, pour la mise en oeuvre du procédé visé à la revendication 6, caractérisés en ce que l'infrastructure au sol comprend une pluralité de crochets d'amarrage qui sont répartis sur toute la périphérie de la zone d'atterrissage du ballon, et qui permettent de fixer directement au sol les mailles inférieures du filet (3), lorsque l'enveloppe (1) du ballon est en appui sur la nacelle (2).