Brevet FR2830244A1 — publié le 20030404

Dispositif pour contrôler le dévidage d'un fil sous l'effet d'une masse accrochée à une de ses extrémités. La présente invention concerne un dispositif qui a pour but de bien maîtriser dans le champ de pesanteur terrestre le dévidage d'un fil inextensible sous l'effet d'une masse qui lui accrochée en dessous. Il permet de bien contrôler à la fois la vitesse verticale de descente de la masse ainsi que sa longueur de chute. Le dispositif peut s'appliquer en particulier à la réalisation des dérouleurs qui permettent la descente sur une certaine distance et après leur lancement des sondes de mesure accrochées sous ballons météorologiques. On sait en effet que pour une telle application il faut qu'à la fois la vitesse et la longueur de descente de la sonde sous le ballon soient bien maitrisées. Suivant une première caractéristique de l'invention le fil à dévider est bobiné sur une pièce cylindrique d'axe vertical et à 1'extrémité de laquelle est emmanché le col d'un ballon en matériau élastique dont le diamètre principal est supérieur à celui du cylindre. Une seconde caractéristique de l'invention est que le dévidage du fil entraîne la mise en rotation autour d'un axe vertical du ballon de sorte que sous 1'effet de la résistance de 1'air sur le ballon en rotation il s'exerce sur 1'extrémité du fil se dévidant une force de rappel qui est proportionnelle à la vitesse de dévidage et donc à la vitesse verticale de descente de la masse accrochée au fil. Une troisième caractéristique de l'invention est qu'on peut successivement bobiner le fil sur deux cylindres de même axe mais de diamètres différents de sorte que suivant le diamètre du cylindre sur lequel le fil se dévide on obtienne deux forces de rappel différentes au cours du dévidage du fil. Une dernière caractéristique de l'invention est que comme il n'existe aucun intermédiaire mécanique entre le cylindre sur lequel le fil est bobiné et la masse qui lui est suspendue la force de résistance au dévidage est très faible si la vitesse de chute de la masse est elle même très faible de sorte que le dévidage du fil ne nécessite pour se mettre en action qu'une masse très petite. Les dessins annexés illustrent l'invention. Sur la figure 1 on a représenté à titre d'exemple non limitatif un exemple de réalisation du dispositif qui fait 1'objet de l'invention en position de repos, c'est à dire quand aucune masse n'est attachée au fil. La figure 2 représente le dispositif mais cette fois en position de travail, c'est à dire quand une masse M est accrochée au fil en train de se dévider. Sur la figure 3 enfin on a représenté un exemple de réalisation du dispositif en position de repos mais où cette fois le fil est bobiné sur deux cylindres de même axe de manière à obtenir deux vitesses de descente de la masse suspendue au cours du dévidage du fil. Sur la figure 1 on représente donc le dispositif de contrôle de dévidage du fil en position de repos. Le fil f dont on veut assurer le dévidage est bobiné sur la région e d'une pièce de forme cylindrique Cy dont 1'axe de symétrie Ac est en position verticale. Le diamètre de Cy est d. A une de ses extrémités El le fil f est accroché sur un anneau An qui sert par ailleurs à fixer la pièce Cy de manière à 1'empêcher de tout mouvement suivant la verticale. L'autre extrémité E2 du fil f est alors libre. Sur l'extrémité inférieure de Cy est emmanché en force le bout du col Co d'un ballon B en matériau élastique d'enveloppe p. Ce ballon B qui n'est pas gonflé est donc flasque : son diamètre D est choisi supérieur ou égal à celui du cylindre Cy et son axe de symétrie est aB. Comme le fil f est choisi avec une masse faible il pend sous l'effet de son poids à peu près suivant la verticale sur le ballon B mais il n'exerce aucune contrainte sur la l'enveloppe p dont il épouse sensiblement la forme. Les axes de symétrie aC et aB coincident donc en position de repos. Sur la figure 2 on a représenté le même dispositif mais en position de travail cette fois, c'est à dire avec une masse M accroché à son extrémité E2. Sous 1'effet de la masse M le fil f dès qu'il quitte la région e sur laquelle il est bobiné est soumis à la force de tension due au poids de la masse M de direction verticale et il a donc tendance à se placer suivant un axe vertical. Dans ces conditions et pour prendre cette direction verticale le fil f va s'appuyer sur l'enveloppe du ballon B de telle sorte que celui ci ne pourra plus rester en position verticale : l'axe de symétrie Ab sera alors incliné par rapport à la direction verticale et les axes aC et aB ne seront plus confondus. Par ailleurs, comme la direction de la force qui tend à écarter le ballon de sa position verticale change de direction angulaire dans le plan horizontal au fur et à mesure que le fil se dévide dans la région e il en résulte que le ballon va tourner, grâce à l'élasticité de son enveloppe dans son col Co, autour d'un axe vertical de telle sorte qu'une rotation complète du ballon correspond au dévidage d'un tour du fil dans la région e. Comme conséquence des forces de frottement sur le ballon en rotation et en particulier de celles dues à 1'air il en résulte qu'il se développe une force de résistance au dévidage qui est proportionnelle à la vitesse de descente de la masse M. On arrivera donc pour une géométrie donnée à une vitesse limite et le système est dit stable. Comme par ailleurs 1'effet de la tension du fil f sur le ballon et donc sur la rotation de celui-ci agit directement sur 1'enveloppe il en résulte que les forces de frottement intermédiaires sont très réduites et que le dévidage du fil s'opérera même pour des masses très faibles. Sur la figure 3 on a représenté un second exemple de réalisation du système au repos mais ou cette fois on obtient deux vitesses limites de descente de la masse M. A cet effet la pièce Cy se compose de deux cylindres superposés et de même axe mais de diamètre différents dl et d2. Le fil f est d'abord accroché par son extrémité El à un anneau An solidaire de Cy comme dans l'exemple précédent. Il est ensuite bobiné sur la région e2 de diamètre d2 puis sur la région el de diamètre dl. Quand on tire sur l'extrémité E2 du fil suivant la verticale la résistance due à la rotation du ballon sera d'autant plus grande que le diamètre de Cy sur lequel se fait le dévidage est plus petit. Il en résulte que si on suspend une masse M à l'extrémité E2 sa vitesse limite dépendra de la région où se fait le dévidage : elle sera dans un premier temps plus faible puisque le fil f se dévide dans la région el où le diamètre dl est le plus faible et dans un second temps plus grande puisque le fil se dévidera dans la région e2 où le diamètre d2 est le plus grand. Le système permet donc d'obtenir deux vitesse de descente de la masse M, les distances sur lesquelles on les obtient ne dépendant que du nombre de tours du fil f dans les deux régions el et e2. Il est donc possible, suivant les conditions de dévidage qu'on souhaite obtenir de régler le système très simplement en jouant à la fois sur les valeurs de dl et d2 en fonction du diamètre D du ballon et sur le nombre de tours de fil f bobinés dans chacune des régions el et e2. REVENDICATIONS l-) Dispositif pour contrôler le dévidage d'un fil accrochée à une masse par son extrémité inférieure et solidaire par l'autre d'un cylindre vertical sur lequel il est bobiné caractérisé par le fait que le col d'un ballon en matériau élastique est emmanché en force sur la partie inférieure du cylindre de telle sorte que dès que le fil n'est plus bobiné sur le cylindre il vienne s'appuyer de par son propre poids sur le ballon, le diamètre dudit ballon étant supérieur à celui du cylindre. 2-) Dispositif suivant la revendication 1 dans lequel, quand le poids de la masse s'exerce sur le fil suivant la verticale, celui ci appuie sur le ballon et 1'écarte de par sa tension de la position verticale qu'il a quand le fil n'est pas soumis à la tension de la masse. 3-) Dispositif suivant les revendications 1 et 2 dans lequel au fur et à mesure que le fil se dévide sous l'effet de la masse il donne au ballon un mouvement de rotation autour de l'axe vertical de telle sorte qu'un tour de rotation du ballon corresponde à un tour de débobinage du fil sur le cylindre. 4-) Dispositif suivant les revendications 1,2 et 3 dans lequel le fil est bobiné successivement sur deux cylindres verticaux situés l'un au dessus de l'autre et de diamètres différents mais toujours inférieurs à celui du ballon qui est emmanché en force par son col dans la partie inférieure du cylindre inférieur de manière à obtenir deux vitesses successives de dévidage. 5-) dispositif suivant les revendications 1,2 et 3 dans lequel les forces de frottement autres que celles dues à la rotation du ballon sont très faibles de sorte que le dévidage du fil a lieu même pour des masses très faibles.