Brevet FR2797776A1 — publié le 20010302

La présente invention concerne un dispositif qui permet à une balle (ballon) de rebondir plus haut que d'où on l'a lâchée. Une balle classique ne peut en aucun cas réagir de la sorte si on ne lui fournit pas un supplément d'énergie au lâcher ou au rebond.Ceci est du au frottement de la balle dans l'air et à la perte d'énergie cinétique de celle ci à chaque choc contre le sol,une paroi ou un objet. Le dispositif selon l'invention permet de fournir une impulsion pour compenser cette perte d'énergie cinétique.En effet, la balle est creuse et à l'intérieur de la balle se trouve un réservoir d'air (ou de gaz) sous pression qui à chaque rebond de la balle libère une partie de ce gaz.Cela a pour effet d'augmenter la pression à l'intérieur de la balle et donc de la rendre plus rebondissante. Pour cela, la balle est formée de deux enveloppes sphériques concentriques reliées entres elles par des petites "halteres"rigides. L'enveloppe externe est élastique car elle doit résister aux chocs avec le sol.Cette enveloppe est percée de trous dans lesquels sont logées une "boule" de chaque "haltère". L'autre partie de 1'"haltère" se loge dans un trou situé dans l'enveloppe interne qui est rigide car elle fait aussi office de réservoir d'air (ou de gaz) sous pression. Ces "haltères" ont pour rôle de maintenir le réservoir au centre de la balle. Mais ils jouent surtout le rôle de soupapes qui permettent le passage ou la fermeture de l'air (ou du gaz) entre le réservoir et le volume compris entre les deux enveloppes, ainsi que entre ce volume et l'extérieur de la balle. Les trous dans lesquels se placent chaque soupape sont en fait des sièges de soupapes, c'est à dire que la forme est telle qu'ils peuvent être obturés totalement par ces soupapes. La répartition de ces trous sur chacune des deux enveloppes sphériques est uniforme sur leur surface. Le nombre de trous est défini mathématiquement par cette formule: Nk=4x(3puissance(k-1)) +2; k>0. C'est une formule de répartition homogène de Nk points sur une sphère. - Nk=6 pour k=l : c'est insuffisant pour maintenir l'enveloppe interne de la balle au moment du choc. fH'::14 pour V.-J. c--la peut convenir mais c'est un peu juste. Nk=38 pour t'-3 idéal pour une bdlle de la taille d'une balle de tennis don-: i=i . Nk=110 pour i'.=-v: cela convient mais l'espace entre deux trous voisins est un peu faible pour une balle de la taille d'une balle de tennis. Rien n'empêche de prendre Y:)4. mais il faudrait augmenter la taille de la balle pour y placer les trous. Pour l'étude on retiendra k=3 donc J8 trous repartis uniformément sur une sphère. L'étude se fera d'après une coupe selon un diamètre de la balle et qui passe par les 12 nous repattis uniformément sur la =ir=-nferer=- de la balle. Il v a donc 13 tious en plus sur chaque demi balle, qui ne sont pas représentés sur les dessins. La forme des trous et des soupapes n'est pas limitative, pourvu que les soupapes correspondent aux trous (qui sont les sièges de soupapes ) L'épaisseur des enveloppes dépend de la nature du matériau. A la différence de l'enveloppe externe qui ,j':'l1 être élastique, l'enveloppe interne est rigide et deit résister a une pression d'environ 10 bars. Les dessins annexes illustrent l'invention. Les ligures 1. 2, 2 et 4 représentant en coupe le dispositif de l'invention selon plusieurs variantes. En référence a es dessins, le dispositit de l'invention compoite une enveloppe externe il), reliée par des liens (2) a une enveloppe interne (?) qui i enferme de l'air (ou du r3Z ) sous pression. Les liens z..: sont en forme d'- haltère sur les figures 1 et figure 2. Ils sont dissymétriques sur les figures 3 et figure La tige qui relie les deux boules (B) est rigide et de longueur telle que les boules bouchent, les trous ( 4 ) et (SI selon les figures 1 ou tigure 2 pour la firme de haltère, er selon les figures 3 :t f m~ = pour les autres versions de liens (2). Le trou (4) est un dcutle siège de soupape.- c'est a dire qu'il peut eti e t ~'U,:tl du c.~,te intérieur ou du c-te extérieur de l'enveloppe externe (1). Alors que le trou (S) ne fait office de siée de soupape que du cote extérieur de l'enveloppe interne (3). La forme des trous (4) et (5) doit donc être adaptée à la soupape qui s'y loge. Ce qui permet d'avoir des variantes selon les figures 3 et figures 4. Ces variantes ne sont pas limitatives pourvu qu'elles jouent leur rôle de soupapes. La balle à l'arrêt (lorsqu'elle ne subit pas de choc) est telle que tous les trous (4) et (5) sont bouchés: fig.l, fig. 2, fig. 3, fig. 4. On peut donc gonfler l'enveloppe interne à partir de la valve (V) qui n'est représentée que sur la figure 4. La valve (V) est une valve classique à bille avec un ressort ,ou autre. Elle est insérée dans un petit tube cylindrique qui est collé dans un trou de l'enveloppe interne (3) et qui arrive en butée en (T) contre l'intérieur de l'enveloppe interne. La butée permet à la valve de ne pas sortir avec la pression de l'air (ou du gaz) contenu dans l'enveloppe interne (3). Le tube cylindrique qui contient la valve (V) coulisse pour permettre à l'enveloppe (1) de recevoir un choc sans être gêné par la valve. Les fig. 5, 6,7 et 8 représentent dans l'ordre, le cycle de fonctionnement de la balle selon une des variantes dessinée en coupe en fig. 2. Le sol est désigné par la lettre (S) sur les fig. 5, 6,7 et 8. Pour des raisons de clarté, on ne représente qu'une seule "haltère" dans les ) différentes phases de travail. Nous considérons un cycle où on lance la balle en l'air et on traite le cas où la balle retombe exactement sur un trou (4) fig.5. Le cycle commence alors: -Fig.5: La balle va s'écraser sur le sol (S). 5 Elle vient juste de commencer à toucher le sol avec une certaine vitesse. Son enveloppe interne étant gonflée au préalable à environ une pression de 10 bars: volume Y. On suppose que le volume compris entre les deux enveloppes est à la pression proche de la pression atmosphérique P : ) volume (X). -Fig.6 : La balle est au stade d'écrasement tel que la soupape de l'enveloppe externe (1) est ouverte et permet au volume (X) compris entre les deux enveloppes d'être à la même pression que celle de l'extérieur P . -Fig.7: L'écrasement de la balle contre le sol est tel que la soupape de l'enveloppe externe Il) est fermée et que celle de l'enveloppe interne (3) est ouverte. Ceci permet de lâcher du gaz sous pression du réservoir interne (volume (Y)) vers le volume (X) compris entre les deux enveloppes. La pression du volume (X) passe donc de la pression P a P + delta P. C'est adire que la pression augmente sensiblement. C'est cet accroissement de pression qui permet de durcir la balle et lui donne: l'impulsion necesdan e a un surrebond . -Fig.8: La balle tend donc à rebondir et revenir comme a la Fig.6 mais en un laps de temps assez court (à cause de la pression) pour permettre de garder une pression en (X) légèrement supérieure à la pression extérieure: pression atmosphérique. On peut considérer la fuite du gaz a ce moment comme un autre temps moteur pour la balle, par reaction de l'air contre le sol. vers l'extérieur de la balle. Puis on revient a la figure 5. a la différence que la balle commence a quitter le sol vers le haut toute? soupapes fermées pour recommencer le cycle au prochain rebond. Ilest préciser que si l'étude du cycle ici est celle ou on . onsidere que la balle tombe exactement sur un "tr vu" , on obtient le cvcle sur plusieurs trous a la fois avec un rebond plus ou moins renforce, lorsque 1 balle tLnd..e "entre les trous", bans les deux cas. l.ê1 Lille retondit- plus haut que d'ou on l'a lâche. Le cycle se reproduit jusqu'à ce que la pression du gaz a l'intérieur du 18s.-::rv.:.ir ry) t\~,mbe à un certain seuil. 11 sut fit donc de I~x-I'R 1C2' le I'~SC2 V=ll par la valve ( V ) c f 1 . =. par tout moyen pneumatique- pompe à vélo. cartouche de gaz. compresseur, etc... Voici un mode de rCdliation de l'intention. L'enveloppe interne (3) est fabriquée en deux demi sphères obtenues par moulage ou injection de matière plastique dur . Les trous sont obtenus soit en même temps que le moulage. soit par perçage après moulage. Dans es ttous on ::ol.:1ce une boule de chaque "haltère" ainsi que la valve (V (Fig. -4). Puis on colle ensuite les demi sphères. En fait @n arrive a faire passer les boules à travers les trous au moment de la fabrication,avant que le plastique ne se rigidifie. De plus l'enveloppe interne doit être rigide à une pression de 10 bars environ. L'enveloppe externe est elle aussi obtenue par moulage ou injection d'élastomère.Les trous sont obtenus comme pour l'enveloppe interne. Ici l'enveloppe étant élastique, on peut y loger la deuxième boule de "l'haltère" en déformant un peu l'enveloppe externe. On place aussi l'autre extrémité de la valve (V) dans son logement, puis on la colle : Les "haltères" sont obtenues, d'un seul tenant, par moulage où injection. On peut aussi les fabriquer en trois parties: on colle deux boules en plastique, ou autre matière rigide de part et d'autre d'une barre de même matériau, voire d'acier ou autre. La fabrication complète de la balle ne pose pas de problèmes particuliers à un plasturgiste de métier. Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à éveiller la curiosité des enfants de tous âges, et même des animaux de compagnie tels que chats, chiens et autres. REVENDICATIONS l)Dispositif qui permet a une balle ( ballon) de rebondir plus haut que d'ou on la lâché caractérise par le fait que la balle est formée d'une enveloppe externe (1) reliée a une enveloppe interne (?) par des liens (2) en furme d'haltères: (fig.1 et fig.2.) Ces liens (2) sont en fait des soupapes qui permettent de libérer de l'air (ou gaz) sous pression du volume (Y) vers le volume (X):(fig.5 a fig.8.) Ce qui permet a la balle de se durcir au moment du choc. et de rebondir plus haut que d'ou on l'a lâche. 2 Dispositif selon la revendication 1 caractérise en ce que les liens (2) sont des "haltères" déformées et dissymétriques:(fig.3 et fig.4.)