Brevet FR2802172A1 — publié le 20010615

La présente invention concerne un dispositif permettant aux enceintes à volume variable des dirigeables de se replier en transmettant continuellement la portance de l'hélium à la structure de l'appareil. La variation du volume doit s'effectuer sans frottement avec l'enveloppe rigide extérieure du dirigeable qui compose sa forme aérodynamique :tout en assurant la variation de portance et la transmission des efforts variables suivant l'assiette du vol qui est demandé à l'appareil, atterrissage, décollage, et variation d'altitude sont alors très facilement obtenus à l'aide du dispositif nouveau décrit dans la présente invention. Le dispositif selon l'invention comporte trois enceintes (planche: 1I3) : l'une de forme rigide en composite armé ( 1 ) constitue une forme de ballast dans laquelle on comprime le gaz hélium à l'aide d'un compresseur (2) et d'une vanne interposée (3) entre une seconde enceinte en communication avec la première et dans laquelle le gaz hélium pourra se détendre. Cette seconde enveloppe (4) a une section en forme de coeur quand elle est déployée. Les deux arêtes de la cardioïde sont reliées chacune à une poutre (5) symétriquement qui porte une série de poulies (planche 2I3). A la base de l'enveloppe est disposée sur la structure rigide constituée par le ballast une poutre identique à la première (6) et un câble (8) est lacé entre celles-ci. L'une des extrémités du câble est relié à un treuil (7) permettant de réduire 1a longueur du câble et par l'action du moufflage, ainsi formé, de replier l'enveloppe supérieure en incurvant la forme vers l'intérieur. En même temps le compresseur d'hélium (2) est mis en route pour refluer le gaz de la partie haute vers les ballasts. Le volume de l'enveloppe diminuant, la portance du dirigeable décroît. Dans le cas contraire on lâche le gaz vers l'enveloppe cardioïde en ouvrant la vanne (3) et on laisse filer le câble proportionnellement à la détente du gaz. La tension dans l'enveloppe supérieure reste constante et la charge de l'appareil est transmise en permanence à la structure par les deux poutres (5) et (6). La troisième enveloppe (15 ) constituant l'habillage extérieur de la structure rigide du dirigeable est multi-lobée, et les lobes, ainsi constitués, sont comprimés par de l'hélium sous pression régulée . Cette disposition assure une tension constante dans l'enveloppe extérieure et rigidifie la structure en assurant en même temps une bonne isolation de l'air de l'enceinte (V3) soumise aux variations du volume compensatoire (V3) lors des manoeuvres du dirigeable. Cette disposition réduit considérablement les écarts de température avec l'environnement extérieur lors du vol et contribue au fonctionnement adiabatique ( compression et détente ) du gaz hélium dans les enceintes portantes. Selon des modes particuliers de réalisation. # l'enveloppe en forme de cardioïde peut être renforcée extérieurement par un filet qui transmet l'effort, l'enveloppe assurant seule l'étanchéité au gaz et peut être composée de différentes couches de tissus ayant chacun ses caractéristiques propres, faible diffusion de l'hélium, isolation thermique, résistance au pliage et à la déchirure. # l'ensemble peut comporter plusieurs compartiments fonctionnant sous le même principe mais répartis longitudinalement à l'intérieur de l'enveloppe rigide du dirigeable. # L'enveloppe cardioïde peut être reliée à deux ballasts symétriques, ce montage ayant pour avantage une meilleure répartition des efforts à l'équilibre et réduit le volume des ballasts tout en rigidifiant l'ensemble de la structure porteuse. # Les compresseurs peuvent se situer entre les ballasts ou à l'intérieur de ceux-ci selon une variante non illustrée sans que le principe de base en soit modifié. # Dans le montage de la figure 2 le treuil (7) est inclus à l'intérieure de l'enceinte pour éviter au câble de franchir la peau au moyen d'un presse étoupe toujours difficile à réaliser. Néanmoins d'autres dispositions sont possibles afin d'adapter le principe à la structure de l'appareil. # Dans la présente description ( planche 1 ) les vannes interposées dans la veine d'hélium entre les deux enceintes sont réalisées par la striction du conduit sous pression entre la partie déformable et le conduit rigide qui alimente le ballast. Tout autre dispositif de vannes peut être employé sans que cela ne modifie le principe de base ainsi décrit # L'espace compris entre les deux ballasts est mis à profit pour contenir les turbines entraînant les compresseurs multi-étages de d'hélium et de l'air de compensation dans le volume laissé libre entre l'enceinte variable et le volume intérieur de l'enveloppe rigide. Le diagramme de fonctionnement des échanges gazeux est donné planche 3l3 . L'équilibre entre les enceintes est obtenu à partir d'une régulation très étroite des volumes 1- 2 - 3 en pression, température, volume, dépendant des conditions du vol. Lors du refroidissement de l'air extérieur avec l'altitude l'air d'équilibrage du volume compensatoire se réchauffe dans un échangeur de chaleur utilisant les gaz d'échappement des moteurs de traction du dirigeable comme source chaude. Cette opération s'effectue par l'intermédiaire des ouïes de la structure du dirigeable. # Une description des échanges gazeux sans que cela constitue une limitation au principe est décrit dans la planche 3l3 . Si la température extérieure de l'air s'abaisse bien en dessous de la température de consigne dans l'enceinte V3, l'air admis est réchauffé par l'échangeur (11) traversé par les gaz d'échappement 3) du moteur, cette opération se solde par la condensation de l'eau résultant de la combustion des gaz d'échappement et celle-ci récupérée est stockée dans un réservoir (14). Les gaz résiduels (C02) sont éliminés (9) à l'extérieur. # Cette opération se solde par plusieurs avantages # réchauffement de l'air de compensation et respect des conditions d'échanges thermique dans la transformation polytropique du volume de l'enceinte variable. La température du gaz hélium varie peu. # récupération de l'eau des condensats équilibrant la perte de poids en partie due à la consommation du carburant. Le bilan de masse de l'appareil est mieux conservé pendant la durée du vol. abaissement du bruit ambiant des moteurs puisque l'échappement des s'effectue au travers des échangeurs. # signature thermique pratiquement nulle de l'appareil, avantages incontestable pour les applications militaires. # si la température extérieure augmente l'air admis est dirigé vers le deuxième échangeur (12) qui fonctionne comme évaporateur à partir de l'eau stockée dans le réservoir (14) . L'air ainsi refroidi à l'intérieur de la structure contribue à maintenir les conditions idéales d'échanges propres de la transformation polytropique qui caractérise la modification de volume entre l'enceinte d'hélium(V2) et l'espace (V3) de la structure rigide du dirigeable. Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à l'amélioration des performances des dirigeables conçus sous ce principe et à la déformabilité des enceintes d'hélium effectuant la variation dynamique de portance de l'appareil à toutes les allures du vol. Revendications 1) Dispositif de repliement des enceintes d'hélium dans les dirigeables caracterisé par le fait qu'il comporte une enveloppe modifiable en forme de cardioïde (V2), d'élingues (8) et d'un ensemble de poutres (5) et (6) et de treuils (7), d'un compresseur d'hélium (2) et de vannes (3), d'un ballast rigide V1, d'une enveloppe extérieure rigidifiée par sa forme polylobée (15) comprimée et d'un volume (v3) déterminé entre l'enveloppe (v3) et l'enveloppe V(2), d'un échangeur (11) et (12 ) admettant l'air extérieur dans le volume (v3). 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les ballasts (V1) font partie intégrante de la structure du dirigeable. 3) Dispositif selon la revendication 2 caractérisé par le fait que les ballasts (V1) sont en communication avec l'enveloppe (V2) par l'intermédiaire d'un compresseur (2) et d'une vanne (3). 4) Dispositif selon la revendication 1 et les revendications précédentes caracterisé par le fait que l'enveloppe (V2) est pourvue à sa base et en partie haute de deux poutres (5) et (6) munies chacune d'une série de poulies. 5) Dispositif selon la revendication (4) caractérisé par le fait que les poutres (5) et (6) sont reliées entre elles par un laçage de câbles (8) et de treuils (7). 6) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le circuit d'air traversant des échangeurs de température (11) et (12) entre le volume (v3) et l'air extérieur équilibre la température, la pression et le volume de l'enceinte (v3).