Brevet FR2867450A1 — publié le 20050916

La présente invention concerne un dispositif de pressurisation pour maîtriser les mouvements verticaux d'un aérostat, particulièrement dans le cas de rupture de charge. Lorsqu'un aérostat remplit d'un gaz porteur lâche une charge ou un lest, sa portance d'équilibre est modifiée de sorte qu'il à tendance à s'élever. Actuellement, si il n'y a pas un lest suffisant pour compenser la poussée d'Archimède, il est impossible d'utiliser les aérostats dans le cas de ruptures de charges importantes. Or, le lest est très pénalisant à gérer dès lors qu'il y a plusieurs tonnes de portance à annuler. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à cet inconvénient. En effet, pour éviter d'utiliser du lest pour annuler l'effet de la rupture de charge, le dispositif utilise la pressurisation du gaz porteur à l'aide d'une enveloppe interne souple à volume variable remplie d'air. Le gaz porteur, contenu dans une enveloppe externe souple à volume fixe, est pressurisé grâce à l'action d'une chambre à air interne située à l'intérieur de l'enveloppe de l'aérostat. Lorsque de l'air est envoyé dans cette enveloppe interne, celle-ci augmente de volume et pressurise le gaz porteur, ce qui a pour conséquence de réduire la poussée d'Archimède, donc la portance de l'aérostat, et d'éviter de requérir à du lest. Selon des modes particuliers de réalisation: - La chambre à air interne peut gonfler pour que le gaz porteur soit maintenu en surpression et que l'aérostat perde une partie de sa portance. - La chambre à air interne peut se plier pour que le gaz 30 porteur prenne toute la place dans l'enveloppe et que la portance de l'aérostat soit maximisée. - L'enveloppe externe peut avoir une forme presque symétrique autour d'un axe central. - Un système peut être prévu pour plier l'enveloppe 35 interne ou pour la laisser se gonfler. - L'enveloppe externe peut être munie d'un maillage de matériaux résistants lui permettant de résister à la surpression interne et de garder un volume fixe. - 2 - Une pluralité de fibres circulaires sans fin peut être disposée sur toute la hauteur de l'aérostat pour que l'enveloppe externe résiste à la tension linéique. - Une pièce de liaison polaire peut permettre de lier 5 les terminaisons longitudinales du maillage. - Le maillage calibré par des intervalles de couture peut permettre un changement rapide des fibres usées. - Un matériau résistant peut lier les deux pôles opposés de l'aérostat en étant rattaché aux pièces de liaison polaire pour répartir les charges entre le haut et le bas quand l'axe central de l'aérostat est vertical. Les dessins annexés illustrent l'invention: La figure la représente en coupe, le dispositif de l'invention lorsque l'enveloppe interne est aplatie. La figure lb représente en coupe, le dispositif de l'invention lorsque l'enveloppe interne est gonflée d'air. La figure 2a représente en écorché, le dispositif lorsqu'il est en situation de surpression maximum et que l'enveloppe interne est totalement gonflée. La figure 2b représente en écorché, le dispositif lorsqu'il est en situation de portance maximum et que l'enveloppe interne est totalement aplatie. La figure 3 représente en écorché et condensé, le mécanisme 25 permettant de rétracter l'enveloppe d'air interne pour que son volume soit minimisé. La figure 4 représente en partie, le maillage permettant à l'enveloppe de résister à la pression. La figure 5 représente en partie, une variante polaire du maillage permettant à l'enveloppe de résister à la pression. La figure 6 représente en écorché, le système de liaison polaire du maillage permettant à l'enveloppe de résister à la pression. En référence à ces dessins l'invention comporte une enveloppe (1) dite enveloppe externe et contenant un gaz plus léger que l'air. Cette enveloppe (1) est réalisée dans un polymère léger, étanche au gaz porteur et souple. Cette enveloppe externe (1) est fermée si bien que le gaz plus léger que l'air ne peut pas en sortir; sauf en passant par une valve de remplissage / vidage prévu à cet effet. La forme de l'enveloppe externe (1) est globalement symétrique autour d'un axe central matérialisé par un matériau de liaison (6) à longueur fixe des deux pôles opposés de l'enveloppe externe (1) . Une seconde enveloppe dite enveloppe interne (2) contenant de l'air est présente dans l'enveloppe externe (1). Cette enveloppe (2) est réalisée dans un polymère léger, étanche et résistant, de sorte qu'elle puisse subir des flexions par un jeu d'injection ou d'évacuation d'air. Les deux enveloppes (1,2) étant étanches, les gaz qu'elles contiennent ne se mélangent pas. Lorsque l'air est totalement évacué de l'enveloppe interne (2), un système de tendeurs {18) sert à tendre l'enveloppe (2) par ses deux méridiens diamétralement opposés; afin que celle-ci soit aplatie, tendue et prenne un volume minimal dans l'enveloppe externe (1). Ceci suppose que la moitié du périmètre de l'enveloppe interne (2) soit au maximum égal au diamètre de l'enveloppe externe (1), et que par voie de fait les deux enveloppes (1,2) ne se touchent pas en mode pressurisé. Lorsque de l'air est injecté dans l'enveloppe interne (2), les tendeurs (3) se desserrent pour laisser l'enveloppe interne (2) prendre une forme progressivement cylindrique dans l'enveloppe externe (1), du bas vers le haut de l'aérostat. Un maillage complexe de fibres légères à haute résistance (13,14) entoure l'enveloppe externe (1) pour que la tension issue de la pression créée par l'enveloppe interne (2) ne soit pas assumée par l'enveloppe externe (1) seule. Des sangles (13) se répartissent sur des plans méridiens à l'axe central de l'aérostat matérialisé par la liaison inter polaire (6). Des fibres circonférentielles sans fin (14) sont disposées à intervalle très rapprochés et sur des plans parallèles, à l'extérieur des sangles méridiennes (13). Une seconde sangle est cousue (16) à intervalles réguliers sur la face externe de chaque sangle méridienne (13) ; permettant de laisser passer les fibres circonférentielles (14) selon un intervalle définit par les contraintes de tension. Ce maillage complexe étant disposé sur toute la surface externe de l'aérostat (1), si bien qu'en phase de pression interne, l'enveloppe externe (1) vienne s'appuyer contre le maillage dense ainsi formé. Si une fibre circulaire (14) est usagée, il est possible de la remplacer rapidement et facilement. Les deux pôles de l'aérostat sont fait d'une pièce polaire rigide (15) et complexe ayant plusieurs fonctions. Les pièces polaires (15) constituent la terminaison du réseau de renfort de l'enveloppe externe (1) en permettant un système de fixation circularisé et périphérique (17) des sangles méridiennes (13). Chaque pièce polaire (15) est attachée respectivement sur sa face interne à une extrémité du matériau de liaison inter polaire (6), si bien qu'en attachant la charge de l'aérostat sur la face externe de l'une ou l'autre des pièce polaire (15), le poids de la charge est répartit entre le pôle haut et le pôle bas de l'aérostat. Les deux pôles de l'enveloppe interne (1) et externe (2) sont fixés sur la face interne de la pièce polaire (15) par une jonction qui assure une étanchéité totale des volumes dans toutes les configurations de pression. L'une des pièces polaire indifféremment (ou les deux) (15) dispose de deux valves dont l'une donne accès, pour les mouvements de remplissage en gaz porteur, au volume d'hélium et l'autre donne accès au volume d'air de l'enveloppe interne (2) pour les mouvements d'entrée/sortie de l'air sous pression. Des systèmes de tension (18) de l'enveloppe interne (2) sont répartis sur la face intérieure et cylindrique de l'enveloppe externe (1) et sont espacés également dans le sens de la hauteur. Chaque système de tension (18) a pour principe de tendre l'enveloppe interne (2) lorsqu'elle est en réduction d'air pressurisée et qu'elle tend vers une forme aplatie à la hauteur du système de tension (18). Inversement, chaque système de tension (18) a pour principe de laisser l'enveloppe interne (2) se gonfler lorsqu'elle tend à prendre une forme cylindrique en arrivant à la hauteur du système de tension (18). Ainsi, chaque système de tension (18) est indépendant des autres systèmes de tension pour laisser l'enveloppe interne (2) prendre des formes différentes entre le haut et le bas en fonction du volume d'air qu'elle contient. Sur la face interne de l'enveloppe externe (1) est fixé une bande flexible (7) circonférentielle et légère qui dispose de poulies (4) réparties régulièrement sur toute sa face interne. A l'intérieur des poulies (4) passe un réseau circularisé de cordes (3) résistantes et non élastiques mises en tension suffisante pour assurer la rectitude du réseau. A l'endroit des deux points diamétralement opposés de la bande flexible (7), se présente une double rangée de poulie (4) qui soutient un réseau de deux cordes dont l'une a pour fonction la tenue circularisée des cordes (3) et l'autre la tension de l'enveloppe interne (2) par une attache (10) sur celle-ci. Chaque système de tension (18) a ses doubles poulies (4) dans les mêmes plans méridiens que les autres systèmes de tension (18). Les cordes assurant la tension de l'enveloppe interne (2) sont liées au réseau circulaire par une pièce de jonction (11) rigide et légère qui sert aussi de butée sur les poulies (4) lorsque le système de tension {18) a libéré entièrement l'enveloppe interne. Les jonctions (11) et les cordes (3) étant disposées de telle manière qu'une action de mouvement circulaire des cordes (3) permette de tendre simultanément les deux points diamétralement opposés de l'enveloppe interne (2) en lieu des points d'attache (10). Des systèmes (12) figés sur la bande flexible permettent de tendre ou de libérer le réseau circulaire des cordes (3) et par conséquent de tendre ou de libérer l'enveloppe interne (2). Ces systèmes de tension {12) mécaniques, électriques ou hydrauliques sont rattachés au réseau de corde (3) par des pièces de jonction (11) qui permettent la transmission du mouvement. Les points d'attache (10) permettant de tendre l'enveloppe interne (2) sont fixés sur des matériaux de renfort (5,8) situés à l'intérieur de l'enveloppe interne (2). Sur la face intérieure de l'enveloppe interne (2) , des tubes légers (5), aux extrémités closes, en polymère, étanches, gonflés à une pression suffisante pour permettre une certaine rigidité du tube, flexibles sur la hauteur et de quelques centimètres de diamètres, sont placé le long de chaque méridien opposé du cylindre de l'enveloppe interne (2). Une bande de renfort (8) en polymère est disposée à l'intérieur du tube (5), à l'endroit où l'attache (10) permet de tendre l'enveloppe interne (2). L'attache (10) étant réalisée de telle manière qu'elle permette de conserver une étanchéité parfaite entre les volumes du tube (5) de l'enveloppe interne (2) et de l'enveloppe externe (1) ; et qu'elle soit suffisamment résistante pour assumer les contraintes générées par le système de tension (18). Ces tubes ont pour fonction de préserver l'enveloppe interne (2) des saillies, des pliages nets et de l'altération pouvant résulter de la tension par les cordes (3) en place du lieu de l'attache (10) et de répartir la tension issue du système de tension (18) sur tout les flancs méridiens cylindriques de l'enveloppe interne (2). REVENDICATIONS 1) Ballon à ascension contrôlable caractérisé par: É Une enveloppe externe (1), contenant de l'hélium et ayant une partie approximativement cylindrique et deux extrémités quasi demi sphéroïdes dont les pôles sont constitués par des pièces de jonction et d'étanchéité {15) reliées elles mêmes par un lien inter polaire (6), É un maillage externe de renfort comprenant des sangles méridiennes (13) rattachées aux pièces polaires (15) et des fibres circonférentielles (14) sans fin s'étendant autour de l'enveloppe externe (1), É une enveloppe interne (2) disposée à l'intérieur de l'enveloppe externe (1) et contenant de l'air, ladite enveloppe interne (2) pouvant être aplatie jusqu'à réduction totale de son volume dans le sens transversal par un mouvement simultané et contraire des méridiens diamétralement opposés de sa portion cylindrique, ayant une partie cylindrique et deux extrémités quasi demi sphéroïdes dont chaque pôle est relié de manière étanche à une pièce polaire (15), É et des moyens d'admission d'air dans l'enveloppe interne (2) et des moyens d'évacuation d'air de celle-ci. 2) Ballon selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe interne (2) est apte, lors du gonflage avec de l'air, à prendre une forme cylindrique au centre de l'aérostat sans que sa portion cylindrique vienne toucher l'enveloppe externe (1). 3) Ballon selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le maillage entourant l'enveloppe externe (1) est constitué d'un réseau de sangles longitudinal (13) et qu'à l'extérieur de ce réseau est présent un deuxième réseau transversal de fibres (14) circulaires sans fin; ledit réseau longitudinal étant fixé aux pièces polaires (15). 4) Ballon selon la revendication 1 ou 3, caractérisé en ce que le réseau de fibres circulaires (14) est maintenu au réseau de sangles longitudinal (13) par une sangle doublée cousue (16) par intervalles sur la face extérieure de la sangle longitudinale (13), permettant de fixer longitudinalement le réseau de fibres circonférentielles (14) selon l'intervalle des coutures. 5) Ballon selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un système (18) permet de rapprocher les deux méridiens opposés de la portion cylindrique de l'enveloppe interne (2), vers l'enveloppe externe (1) ; ou de les laisser s'en éloigner lorsque l'enveloppe interne (2) se gonfle d'air. 6) Ballon selon la revendication 1,2 ou 5, caractérisé en ce que les deux méridiens opposés de la portion cylindrique de l'enveloppe interne (2) sont renforcés sur toute la longueur de la face interne par des tubes fermés, légers et surpressurisés (5) auquel est rattaché le système de tension (18) de l'enveloppe interne (2) par des moyens de fixation étanches {10) et renforcés (8). 7) Ballon selon la revendication 1,2,5 ou 6, caractérisé en ce que les systèmes de tension (18) de l'enveloppe interne (2) sont composés d'un mécanisme de mouvement (12) au moins et de moyens (4,3,10,11) de transmission de ces mouvements aux méridiens opposés de la portion cylindrique de l'enveloppe interne (2). 8) Ballon selon la revendication 1,2,5,6 ou 7, caractérisé en ce que les systèmes de tension {18) de l'enveloppe interne(2) sont fixé sur la face interne de l'enveloppe externe (1) par des moyens rigidifiés de fixation (7) qui s'étendent sur toute la périphérie de l'enveloppe (1). 9) Ballon selon la revendication 1,3 ou 4, caractérisé en ce que les pièces polaires de liaison (15) sont munies sur leur partie extérieure de points d'attache périphériques (17) des sangles longitudinales (13).