Brevet FR2752215A1 — publié le 19980213

PROCEDE ET DISPOSITIF DE RECUPERATION D'UN BALLON STRATOSPHERIQUE EN FIN DE MISSION L'invention concerne un procédé et un dispositif de récupération d'un ballon stratosphérique en fin de mission. A l'heure actuelle, en fin de mission d'un ballon stratosphérique, les chaînes de vol sont séparées du ballon et redescendent sous parachute, tandis que le ballon porteur est perforé et redescend "en vrac" au sol. Une telle façon de procéder présente trois inconvénients majeurs. En effet, et en premier lieu, bien que les récupérations soient effectuées dans djes zones peu ou pas fréquentées, il est impossible de s'affranchir des problèmes de sauvegarde posés par la descente en chute libre du ballon porteur. De plus, cette façon de procéder impose de repérer de façon spécifique chacun des deux éléments, ballon porteur et chaîne de vol, en vue de leur récupération. Enfin, le ballon porteur est systématiquement détruit et ne peut en aucune façon être réutilisé. La présente invention vise à pallier ces inconvénients et a pour principal objectif de fournir un procédé et un dispositif de récupération d'un ballon stratosphérique en fin de mission permettant de faire redescendre ensemble ledit ballon et la chaîne de vol. Un autre objectif de l'invention est de fournir un procédé et un dispositif permettant de piloter l'ensemble ballon porteur/chaîne de vol lors de leur descente. Un autre objectif de l'invention est de fournir un procédé et un dispositif permettant de réutiliser le ballon porteur en vue d'une autre mission. A cet effet, selon le procédé de récupération de ballons stratosphériques conforme à l'invention - dans une phase préalable, on équipe le ballon stratosphérique d'un container solidarisé sur le pôle supérieur dudit ballon et renfermant un parachute principal compacté et des moyens d'extraction de ce dernier, - et, en vue de la récupération du ballon stratosphérique, on procède successivement a à une vidange partielle dudit ballon, a à l'extraction du parachute principal, et à la vidange totale du ballon. Selon l'invention, le véhicule ballon/chaîne de vol forme donc un ensemble lors de sa récupération et redescend sous un parachute principal dont le déploiement est autorisé grâce à la vidange partielle initiale du ballon porteur qui permet, d'une part, de diminuer le volume de ce dernier de façon à éviter un masquage trop important du parachute et, d'autre part, d'extraire ce parachute avec une pression dynamique suffisante pour permettre son gonflage correct. De plus, la vidange totale du ballon après extraction du parachute principal permet de dégonfler complètement ce ballon de façon à permettre le fonctionnement classique dudit parachute, et à éviter que ledit ballon ait une portance une fois parvenu au sol. Selon un mode de mise en oeuvre préférentiel et en vue de la récupération du ballon - on procède à une vidange partielle de 30 % à 40 % du gaz aérostatique contenu dans ledit ballon, - on maintient cet état de vidange partielle pendant un laps de temps prédéterminé adapté pour obtenir une diminution de volume du ballon résultant de cette vidange partielle et de la remontée de la pression atmosphérique, - et on procède à l'extraction du parachute principal. Ce pourcentage de vidange partielle permet d'obtenir un processus de descente du véhicule avec une vitesse sans cesse croissante mais limitée à une valeur donnée de l'ordre de 15 m/s. Le maintien de cette phase de vidange partielle pendant un laps de temps prédéterminé, de l'ordre par exemple d'une quinzaine de minutes, fournit ensuite un délai permettant la diminution de volume du ballon occasionnée par la vidange et la remontée de la pression atmosphérique. De ce fait, la pression dynamique est alors suffisante pour permettre un gonflage correct du parachute, sans masquage gênant par le ballon. Selon un autre mode de mise en oeuvre préférentiel destiné notamment à permettre de piloter le véhicule - on dispose autour du container une housse repliée longitudinalement et présentant un diamètre adapté pour coulisser le long du ballon lors de la vidange de ce dernier, - et on procède au déploiement longitudinal de la housse après extraction du parachute principal. Le déploiement de cette housse lestée permet de réduire au maximum la traînée transversale du ballon, et d'assurer une finesse suffisante du véhicule apte à permettre son pilotage sous un parachute-aile. De plus, il est à noter qu'une telle housse permet de protéger le ballon-porteur et, moyennant l'utilisation de moyens de vidange partielle et totale tels que décrits plus loin, autorise de réutiliser ce ballon. En effet, la seule inspection à effectuer en vue de vérifier l'état du ballon consiste simplement à examiner la housse, dont la surface est notablement inférieure à celle dudit ballon, un examen de cette housse permettant rapidement de déterminer si le ballon peut ou non être réutilisé. En outre et de façon préférentielle, - on leste l'extrémité inférieure de la housse, - on maintient l'extrémité lestée de la housse autour du container jusqu'à extraction du parachute principal, - et on procéde au déploiement longitudinal de la housse en libérant son extrémité lestée. L'invention s'étend à un dispositif de récupération d'un ballon stratosphérique comprenant - un container adapté pour être solidarisé sur le pôle supérieur du ballon et renfermant un parachute principal compacté et des moyens d'extraction de ce dernier, - des moyens de vidange partielle adaptés pour entraîner une perte de volume partielle, - et des moyens de vidange totale du ballon adaptés pour entraîner cette vidange après extraction du parachute principal. Selon une autre caractéristique de l'invention le container est obturé par un couvercle étanche éjectable sous l'action des moyens d'extraction du parachute principal, ledit container comportant - un compartiment inférieur en communication avec le ballon stratosphérique et intégrant les moyens de vidange partielle dudit ballon, - et un compartiment supérieur renfermant le parachute principal, séparé du compartiment inférieur par un opercule relié audit parachute principal de façon à être extrait avec ce dernier. Selon ce mode de réalisation, les moyens de vidange partielle et totale sont intégrés à l'intérieur du container, et les opérations de vidange n'affectent en rien l'enveloppe du ballon porteur. En outre, l'extraction du parachute principal entraîne l'éjection de l'opercule disposé entre les compartiments inférieur et supérieur du container, provoquant ainsi la vidange totale du ballon porteur. De plus, les moyens de vidange partielle comprennent alors, avantageusement, deux viroles concentriques percées d'orifices de vidange et des moyens commandés d'entraînement en rotation relative desdites viroles aptes à amener les orifices de vidange en correspondance. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de récupération de ballons stratosphériques comprend - une housse repliée longitudinalement autour du container et comportant une extrémité inférieure lestée, ladite housse présentant un diamètre adapté pour coulisser le long du ballon lors de la vidange de ce dernier, - des moyens de maintien de la housse dans sa position repliée, associes à des moyens de déclenchement commandés aptes à permettre la libération et le déploiement longitudinal de ladite housse par gravité. Ce rehoussage du ballon porteur obtenu par gravité au moyen du lest dont est dotée la housse, permet de réduire au maximum la traînée transversale du ballon porteur, et de piloter la descente du véhicule moyennant l'utilisation d'un parachute aile en tant que parachute principal. De plus, ce rehoussage permet de protéger le ballon porteur et ainsi, éventuellement, de réutiliser ce dernier lors d'une nouvelle mission. D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui suit en référence aux dessins annexés qui en représentent à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation préférentiel. Sur ces dessins qui font partie intégrante de la présente description - la figure 1 est une vue en perspective schématique d'un véhicule équipé d'un dispositif de récupération conforme à l'invention, dans la phase de vol de ce véhicule, - la figure 2 est une coupe longitudinale axiale, à échelle agrandie, du container de ce dispositif de récupération, - et la figure 3 est une vue en perspective partielle de ce véhicule en cours de descente. Le véhicule représenté à titre d'exemple à la figure 1 se compose de façon classique d'un ballon stratosphérique 1 de forme naturelle sous lequel est accrochée une nacelle 2. Conformément à l'invention, ce véhicule est équipé d'un dispositif de récupération représenté à la figure 2 adapté pour permettre de faire redescendre ensemble sous parachute le ballon porteur 1 et la nacelle 2. Ce dispositif de récupération se compose d'un container 3 de forme cylindrique solidarisé sur le pôle supérieur du ballon porteur 1. Ce container 3 est ouvert au niveau de sa base de façon à communiquer avec le ballon porteur 1, et est obturé en partie haute au moyen d'un couvercle amovible étanche 4. En premier lieu, la partie inférieure de ce container 3 forme une virole 5 dotée d'orifices de vidange 6, et intègre une deuxième virole 7 dotée également d'orifices de vidange 8 et agencée pour pouvoir tourner en vue d'amener les orifices de vidange 6, 8 en correspondance, et permettre une vidange partielle du ballon porteur. Au-dessus de ces deux viroles 5, 7, le container 3 présente un épaulement annulaire interne 9 sur lequel repose un opercule 10 constitué d'un disque en tôle dans l'axe duquel est solidarisée une patte de fixation 11. Cette patte de fixation 11 est reliée à la paroi du container 3, en dessous de l'opercule 10, au moyen de sangles d'accrochage telles que 12. Elle est, en outre, accrochée à l'extrémité des suspentes d'un parachute aile 13 compacté entre l'opercule 10 et le couvercle 4. Le container 3 intègre également un parachute extracteur 14 compacté à l'intérieur d'un réceptacle 15 solidaire du couvercle 4 et formant une verrue au-dessus de ce dernier. En dernier lieu, le dispositif de récupération comprend une housse 16 en un matériau tel que du polyéthylène, repliée longitudinalement autour du container 3, et de diamètre adapté pour coulisser le long du ballon porteur 1 en cours de vidange de ce dernier. Cette housse 16 est lestée au niveau de son extrémité inférieure au moyen d'un coulisseau torique 17, et est maintenue dans sa position repliée au moyen de vérins pyrotechniques tels que 18 sur lesquels repose le coulisseau torique 17. Tel qu'illustré à la figure 3, le processus de récupération d'un véhicule ballon stratosphérique 1/nacelle 2 au moyen du dispositif ci-dessus décrit est le suivant, toutes les manoeuvres étant de façon classique soit télécommandées, soit engendrées à l'aide de moyens pyrotechniques. La première étape consiste à amener les orifices de vidange 6, 8 des viroles 5, 7 en correspondance de façon à provoquer une vidange partielle de l'ordre de 30 à 40 % du gaz aérostatique au cours de laquelle le véhicule suit un processus de descente avec une vitesse sans cesse croissante qui se trouve limitée environ à 15 m/s pour le pourcentage du taux de vidange précité. On maintient ensuite cet état de vidange partielle durant une période de l'ordre de quinze minutes de façon à obtenir une diminution de volume du ballon porteur 1 résultant de la vidange partielle et de la remontée de la pression atmosphérique. Le parachute principal 13 est alors éjecté du container 3 au moyen du parachute extracteur 14, entraînant avec lui l'opercule 10 et provoquant ainsi la vidange totale du gaz aérostatique. Du fait de la vidange partielle initiale, lors de cette éjection, la pression dynamique est suffisante pour permettre un gonflage correct du parachute principal 13, sans masquage trop important du ballon porteur 1. Simultanément à cette éjection, les vérins pyrotechniques 18 sont actionnés et le coulisseau torique 17 est amené à descendre par gravité, entraînant le déploiement de la housse de récupération 16, dès que le diamètre de la bulle de gaz permet son passage. Un tel procédé a pour avantages de permettre de faire descendre sous un parachute pilotable l'ensemble du véhicule ballon 1/nacelle 2, et éventuellement de réutiliser le ballon 1 en vue d'une nouvelle mission grâce au rehoussage de ce dernier en cours de descente. REVENDICATIONS 1/ Procédé de récupération d'un ballon stratosphérique (1) en fin de mission, caractérisé en ce que - dans une phase préalable, on équipe le ballon stratosphérique (1) d'un container (3) solidarisé sur le pôle supérieur dudit ballon et renfermant un parachute principal compacté (13) et des moyens (14) d'extraction de ce dernier, - et, en vue de la récupération du ballon stratosphérique (1), on procède successivement a à une vidange partielle dudit ballon, a à l'extraction du parachute principal (13) et à la vidange totale du ballon (1). 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, en vue de la récupération du ballon (i) - on procède à une vidange partielle de 30 % à 40 % du gaz aérostatique contenu dans ledit ballon, - on maintient cet état de vidange partielle pendant un laps de temps prédéterminé adapté pour obtenir une diminution de volume du ballon (1) résultant de cette vidange partielle et de la remontée de la pression atmosphérique, - et on procède à l'extraction du parachute principal (13). 3/ Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que - on dispose autour du container (3) une housse (16) repliée longitudinalement et présentant un diamètre adapté pour coulisser le long du ballon (1) lors de la vidange de ce dernier, - et on procède au déploiement longitudinal de la housse (16) après extraction du parachute principal (13). 4/ - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que - on leste l'extrémité inférieure de la housse (1), - on maintient l'extrémité lestée (17) de la housse (1) autour du container (3) jusqu'à extraction du parachute principal (13), - et on procéde au déploiement longitudinal de la housse (1) en libérant son extrémité lestée (17). 5/ Dispositif de récupération d'un ballon stratosphérique (1) en fin de mission, caractérisé en ce qu'il comprend - un container (3) adapté pour être solidarisé sur le pôle supérieur (la) du ballon (1) et renfermant un parachute principal compacté (13) et des moyens (14) d'extraction de ce dernier, - des moyens (5-8) de vidange partielle adaptés pour entraîneur une perte de volume partielle, - et des moyens (10) de vidange totale du ballon (1) adaptés pour entraîner cette vidange après extraction du parachute principal (13). 6/ Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le container (3) est obturé par un couvercle étanche (4) éjectable sous l'action des moyens (13) d'extraction du parachute principal (14), ledit container comportant - un compartiment inférieur en communication avec le ballon stratosphérique (1) et intégrant les moyens (5-8) de vidange partielle dudit ballon, - et un compartiment supérieur renfermant le parachute principal (13), séparé du compartiment inférieur par un opercule (10) relié audit parachute principal de façon à être extrait avec ce dernier. 7/ Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de vidange partielle comprennent deux viroles concentriques (5,7) percées d'orifices de vidange (6, 8), et des moyens commandés d'entraînement en rotation relative desdites viroles aptes à amener les orifices de vidange (6, 8) en correspondance. 8/ Dispositif selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que les moyens d'extraction comprennent un parachute extracteur (14) intégré dans un réceptacle (15) solidaire du couvercle (4). 9/ Dispositif selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte - une housse (16) repliée longitudinalement autour du container (3) et comportant une extrémité inférieure (17) lestée, ladite housse présentant un diamètre adapté pour coulisser le long du ballon (1) lors de la vidange de ce dernier, - des moyens (18) de maintien de la housse (16) dans sa position repliée, associés à des moyens de déclenchement commandés aptes à permettre la libération et le déploiement longitudinal de ladite housse par gravité. 10/ - Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens de maintien de la housse (16) consistent en des vérins pyrotechniques (18). 11/ Dispositif selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que la housse (16) est dotée d'un coulisseau annulaire lesté (17) au niveau de son extrémité inférieure.