Brevet FR2834966A1 — publié le 20030725

AEROSTAT ET PROCEDE DE TRANSPORT DE CHARGES LOURDES UTILISANT UN TEL AEROSTAT DESCRIPTION Domaine technique La présente invention a pour objet un aérostat et un procédé de transport de charges lourdes utilisant un tel aérostat. Etat de la technique antérieure On sait que l'on peut transporter des charges lourdes à l'aide d'un aérostat. La méthode consiste à embarquer la charge et à délester l'aérostat d'un poids correspondant à la charge utile. Le volume d'air déplacé par l'aérostat (gonflé en général à l'hélium) produit une poussée d'Archimède qui compense le poids de l'ensemble. L'aérostat peut alors être dirigé vers le site de destination de la charge utile. Arrivé à destination, l'aérostat est débarrassé de sa charge et à nouveau lesté. Cependant, la recharge en lest (en général de l'eau) n'est pas toujours possible sur le site de destination. On a donc imaginé diverses solutions à ce problème, comme celle par exemple qui consiste à comprimer le gaz porteur. Mais ceci demande une énergie importante. Une autre solution consiste à libérer le gaz porteur. Mais ce gaz étant cher, cette solution est onéreuse. Par ailleurs, l'hélium ayant été remplacé par de l'air (pour conserver sa forme à la carène), la capacité d'emport de l'aérostat se trouve diminuée. Cela suppose encore que l'on puisse refaire le plein d'hélium sur le site d'embarquement de la charge, ce qui n'est pas toujours le cas. Ainsi, aucune des solutions connues ne donne satisfaction. La présente invention a justement pour but de proposer un aérostat ainsi qu'un procédé de transport utilisant cet aérostat, qui remédient à ces inconvénients. Exposé de l'invention Selon une caractéristique de l'invention, l'aérostat comprend, en plus des moyens classiques (gaz porteur et lest), une réserve d'hydrogène destinée à permettre l'ajustement de la poussée d'Archimède selon la présence où l'absence de charge utile. L'hydrogène étant un gaz très léger il peut participer à la sustentation de l'ensemble. Par ailleurs, il est facile à produire en tout lieu. Il peut donc servir à régler la poussée beaucoup plus facilement qu'un lest ordinaire De façon plus précise, l'invention a pour objet un aérostat comprenant une enveloppe contenant un gaz porteur, un réservoir de lest et des moyens pour embarquer et débarquer une charge utile, cet aérostat étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre un ou plusieurs ballonnets remplis d'hydrogène disposés dans l'enveloppe et immergés dans le gaz porteur, ces ballonnets étant reliés à l'extérieur de l'enveloppe par des moyens de vidage et de remplissage d'hydrogène. Dans cette définition, le terme "aérostat" désigne, de manière générale, tout appareil dont la sustentation dans l'air est due à l'emploi d'un gaz plus léger que l'air. Ce terme englobe"dirigeable", "ballon", "montgolfière", etc... Le gaz porteur consiste le plus souvent en de l'hélium, soit pur soit mélangé à un autre gaz en proportion faible, comme de l'air, de l'azote, etc... L'enveloppe peut contenir aussi des ballonnets d'air destinés à absorber la dilatation du gaz porteur en fonction de la température et de l'altitude. Les ballonnets d'hydrogène sont disposés au sein du gaz porteur (hélium), ce qui isole l'hydrogène de l'air environnant et réduit les risques de formation d'un mélange inflammable hydrogène-oxygène. La présente invention a également pour objet un procédé de transport de charges par un aérostat tel qu'il vient d'être défini, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - on présente l'aérostat sur un site d'embarquement où se trouve la charge à transporter, l'aérostat étant lesté et ses ballonnets étant remplis d'hydrogène, - on embarque la charge utile dans ou sous l'aérostat, - on déleste l'aérostat de la quantité de lest correspondant à la charge utile embarquée, - on dirige l'aérostat sur un site de destination, - on y débarque la charge utile, - on évacue, par les moyens de vidage, une partie de l'hydrogène des ballonnets correspondant à au moins une partie de la charge utile débarquée, et éventuellement, on réintroduit du lest, - on dirige ensuite l'aérostat sur un site de remise en état, - sur ce site, on remplit à nouveau les ballonnets d'hydrogène et on remplit de réservoir de lest, ce qui rend l'aérostat prêt pour un nouveau transport. De préférence, on produit l'hydrogène sur le site de remise en état. De manière avantageuse, cet hydrogène peut être produit même en l'absence d'aérostat sur le site, et être stocké sous forme liquide. C'est alors cet hydrogène liquide qui est utilisé pour recharger l'aérostat. De préférence encore, le site de remise en état est disposé sur un navire équipé d'une centrale électrique capable de produire de l'hydrogène par électrolyse de l'eau de mer. Brève description des dessins - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un aérostat selon l'invention ; - la figure 2 illustre un procédé de transport de charges utilisant un tel aérostat. Description de modes particuliers de réalisation On voit, sur la figure 1, une coupe schématique d'un aérostat conforme à l'invention. Tel que représenté cet aérostat comprend une enveloppe étanche 10, un réservoir de lest 12 utilisant, par exemple, de l'eau, un gaz porteur permanent 14, par exemple de l'hélium ou un mélange à base d'hélium, éventuellement une poche d'air 16 destinée à absorber la dilation du gaz porteur selon la température et l'altitude. Conformément à l'invention, l'aérostat représenté comprend encore au moins un ballonnet 20 rempli d'hydrogène, ce (s) ballonnet (s) étant pourvu (s) d'une soupape 21 pour vider tout ou partie de l'hydrogène dans l'air ambiant à l'extérieur de l'aérostat et d'une entrée de remplissage 22 apte au remplissage du (des) ballonnet (s) par de l'hydrogène. A titre d'exemple non limitatif, on peut utiliser un aérostat du type Cargolifter dont le volume peut être de 550 000 m3. La masse est de 260 tonnes et la charge utile de 160 tonnes. Le volume des ballonnets d'air destinés à absorber la dilatation des gaz porteurs est donc d'environ 130 000 m\ soit 24%, ce qui permet à l'aérostat de monter à environ 2 000 m d'altitude sans lâcher d'hélium. Selon l'invention, on ajoute, dans la partie supérieure de l'enveloppe, un ou plusieurs ballonnets d'une capacité de 290 000 m3 destiné (s) à recevoir de l'hydrogène. Ces ballonnets sont dotés de soupapes dirigées de préférence vers le haut. L'aérostat est en outre équipé de ballasts d'eau permettant de stocker 290 tonnes d'eau. La figure 2 illustre un procédé de transport d'une charge lourde à l'aide d'un aérostat conforme à l'invention. Sur cette figure, trois sites sont représentés : SI, S2, S3, correspondant respectivement à des lieux d'embarquement de la charge utile, de débarquement de celle-ci et de remise en état de l'aérostat. Sur ces sites sont représentés symboliquement le réservoir 12 avec son lest, les ballonnets 20 remplis plus ou moins d'hydrogène et la charge utile 30. On s'y prend alors comme suit : - sur le site SI où se trouve la charge utile 30, on présente l'aérostat lesté (le réservoir 12 est plein) et les ballonnets 20 sont remplis d'hydrogène (signe symbolique +) ; - on embarque la charge utile dans ou sous l'aérostat, on déleste le réservoir 12 (flèche vers l'extérieur) de la quantité d'eau correspondant à la charge utile embarquée ; - on dirige ensuite l'aérostat sur le site S2 destiné à recevoir la charge utile (flèche 32), - on y débarque la charge utile 30 et on évacue une partie de l'hydrogène des ballonnets 20 correspondant à au moins une partie de la charge utile débarquée (signe-dans les ballonnets et flèche vers l'extérieur) ; éventuellement, on peut réintroduire du lest dans le réservoir 12 si le site le permet ; - on dirige ensuite l'aérostat sur le site S3 de remise en état (flèche 34) ; - sur ce site S3 on remplit à nouveau les ballonnets 20 d'hydrogène (signe + et flèche vers l'intérieur) et on leste l'aérostat en remplissant le réservoir 12 (flèche vers l'intérieur). L'aérostat est alors prêt pour un nouveau transport et il est dirigé vers un nouveau site SI d'embarquement d'une charge (flèche 36). Dans le cas de l'exemple considéré plus haut, on s'y prend comme suit : - on présente l'aérostat sur le site SI d'embarquement avec 160 000 m3 d'hydrogène, 260 000 m3 d'hélium et 160 tonnes d'eau. On embarque la charge utile en laissant sur place la quantité d'eau nécessaire ; - on dirige l'aérostat vers le site S2 ; on y débarque la charge utile et on évacue par les soupapes supérieures l'hydrogène nécessaire ; - on dirige ensuite l'aérostat vers le site de remise en état où l'on remplit à nouveau les ballonnets avec 160 000 m3 d'hydrogène et le réservoir d'eau avec 160 tonnes d'eau. De manière avantageuse, le site de remise en état peut être installé sur un navire accompagnateur. Celuici peut être, par exemple, un navire de 15 000 tonneaux portant un mât auquel le dirigeable peut se rattacher par le nez. Le navire est alors équipé d'une turbine capable de produire de l'électricité et de l'utiliser pour fabriquer de l'hydrogène. Avec 8 000 chevaux, on peut produire 1 000 m3 d'hydrogène par heure. Cet hydrogène sert à remplir les ballonnets pendant que les pompes du navire lestent en eau de mer l'aérostat et, éventuellement refont le plein de carburant. L'utilisation d'un navire permet de disposer sur un même site du lest et de l'hydrogène nécessaires et de manipuler ce gaz dangereux loin des zones habitées. Si, au point de déchargement S2, on a pu mettre du lest, cela diminuera d'autant le temps de rechargement en hydrogène. Dans une variante de l'invention, le navire produit de l'hydrogène même en l'absence d'aérostat et stocke celui-ci sous forme liquide pour pouvoir accélérer le remplissage du dirigeable. REVENDICATIONS 1. Aérostat comprenant une enveloppe (10) contenant un gaz porteur (14), un réservoir de lest (12) et des moyens pour embarquer et débarquer une charge utile, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un ou plusieurs ballonnets (20) remplis d'hydrogène disposés dans l'enveloppe (10) et immergés dans le gaz porteur (14), ce (s) ballonnet (s) (20) étant relié (s) à l'extérieur de l'enveloppe par des moyens de vidage (21) et de remplissage (22) d'hydrogène. 2. Procédé de transport de charges par un aérostat selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - on présente l'aérostat sur un site d'embarquement (SI) où se trouve une charge à transporter (30), l'aérostat étant lesté et ses ballonnets (20) étant remplis d'hydrogène, - on embarque la charge utile dans ou sous l'aérostat, - on déleste l'aérostat de la quantité de lest correspondant à la charge utile embarquée, - on dirige l'aérostat sur un site (S2) de destination, - on y débarque la charge utile (30), - on évacue, par les moyens de vidage, une partie de l'hydrogène des ballonnets (20) correspondant à au moins une partie de la charge utile débarquée (30), et éventuellement, on réintroduit du lest (12), 10 - on dirige ensuite l'aérostat sur un site (S3) de remise en état, - sur ce site (S3), on remplit à nouveau les ballonnets d'hydrogène (20) et on remplit de réservoir de lest (12), ce qui rend l'aérostat prêt pour un nouveau transport. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on produit de l'hydrogène sur le site de remise en état (S3). 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'on stocke l'hydrogène produit sous forme liquide. 5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le site de remise en état (S3) est installé sur un navire et comprend une centrale électrique capable d'alimenter une installation d'électrolyse d'eau de mer pour produire de l'hydrogène.