Brevet FR3017105A1 — publié le 20150807

Aéronef à charge mobile et orientable Domaine d'application L'invention se situe dans le domaine des ballons dirigeables transporteurs de charge. Problème posé Le problème posé est celui du transport de charges entre deux sites pourvus de pistes de longueur modérée, qui peuvent être des tronçons de route. Art antérieur Dans les projets de dirigeables transporteurs de charges, la portance aérodynamique, fonction de la vitesse dans l'air, n'est généralement pas proposée. L'appareil resterait 10 équilibré en portance aérostatique, entre le saz porteur et le poids total avec charge. L'invention concerne une attache de la charge permettant d'utiliser la portance aérodynamique, dans le but de réduire les coûts et de simplifier les manouvres. En fonction de l'incidence i, de l'envergure b, de la masse spécifique r du fluide, de la vitesse V, de Pd = r V212 la pression dynamique, la formule de Prandtl indique une .15 portance dynamique A= i pi b2 Pd. . Des maquettes en forme delta tirées sous l'eau montrent, l'envergure étant donnée, la portance peut-être légèrement supérieure pour des ailes à plus grande longueur de profil. Description sommaire des dessins La figure 1 est une vue de profil d'un aéronef dirigeable 1 selon l'invention. L'enveloppe du 1.0 ballon dirigeable 1 porte une cabine de pilotage 2, un moteur orientable 3, des gouvernes 4 en bords de fuite et des liens internes tels que 5. Elle contient une structure 6 de forme générale conique pour transmettre à ces liens, par un axe vertical 7, la charge reçue sous l'enveloppe par une poutre orientable 8, aux extrémités de laquelle arrivent des câbles tels 2. 4-- que 9 suspendant de chaque côté la charge roulante 10. Celle-ci peut être un camion comme figuré, auquel peut s'ajouter jusqu'à l'envol un tracteur 11 réduisant le parcours de lancement. La figure 2 est une vue en perspective d'un aéronef dirigeable 1 selon l'invention. Exposé de l'invention Selon l'invention, un aéronef dirigeable 1 comportant un dispositif d'attache pour une charge mobile 10 est caractérisé par le fait que ladite charge est orientable et amovible Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - l'aéronef 1 est un ballon dirigeable 1; - le mode de mobilité de ladite charge mobile 10 est le roulement sur des roues; ladite charge roulante 10 est automobile et pilotée; l'aéronef comporte un axe vertical 7 solidaire d'une structure 6 répartissant sous l'aéronef la charge 10 soulevée; I 0 - ladite structure 6 est intérieure à l'enveloppe dudit ballon dirigeable 1; ledit axe vertical 7 porte sous l'enveloppe une poutre orientable dont les extrémités sont reliées par des câbles tels que 9 à la charge 10; l'invention est un procédé d'exploitation d'un aéronef dirigeable 1, où la propulsion est assurée à la fois par l'aéronef et par la charge mobile 10 pendant le décollage en accélération; la charge 10 est orientée pour suivre une piste de décollage ou d'atterrissage, tandis que l'aéronef dirigeable 1 est orienté face au vent relatif qui en découle; la forme de l'aéronef dirigeable 1 est choisie pour procurer une grande envergure permettant une grande portance aérodynamique. 2e) Description détaillée de l'invention L'invention consiste .à utiliser une charge roulante pilotée, attachée sous un dirigeable à volume et portance aérostatique limités mais à grande envergure. Les roues de la charge constituent le train d'atterrissage de l'ensemble. La charge roulante peut comprendre un véhicule porteur et une charge utile. Le véhicule peut être un camion classique sommairement profilé, ou une remorque attelée à un tracteur qui reste au sol, ou un camion accéléré par un tracteur 11 selon Figure. Le véhicule assure les transports au sol avant et après le vol, éventuellement sur de grandes distances. Lors des parcours au sol, le véhicule piloté et bien suspendu suit un tronçon de route ou une piste aménagée, tandis que le dirigeable est maintenu orienté face au vent relatif, non parallèle à la piste. L'attache du véhicule sur le dirigeable est donc pivotante. Ce véhicule motorisé contribue à une mise en vitesse au décollage, jusqu'à rendre possible 5 le soulèvement par la portance aérodynamique du dirigeable. A l'atterrissage, le véhicule, orienté avant contact sur la piste, assure la réception par sa suspension amortie, puis le freinage et le parcours vers un site d'ancrage au sol du dirigeable. Ce site comporte deux treuils 14 au sol agissant sur deux câbles 15 qui sont alors attachés aux extrémités de la poutre 8, ceci permettant la séparation du véhicule. Les 10 treuils rapprochent alors la poutre du sol, pour permettre, au dirigeable qui reste face au vent, un ancrage court favorisant la tenue à des vents forts, sans utiliser les mâts habituels. On peut apporter sous le dirigeable une nouvelle charge. Un transport intensif de charges est rendu possible entre deux sites pourvus de pistes de longueur modérée, qui peuvent être des tronçons de route. 15 Si utile, l'atterrissage du dirigeable lesté peut s'effectuer au moyen d'un grappin 12 attaché à la poutre 8, saisissant un câble 13 rendu au sol, à la manière des porte-avions. On propose en exemple un appareil en aile volante delta de longueur 70m, envergure au bord de fuite 70m, volume de -a7 38000 m3, portance aérostatique 38 tonnes, masse propre 25 tonnes. Ce dirigeable en delta peut être ancré au sol par un pivot situé à environ 20 40% de sa longueur, comme l'attache de la charge. Pour cette envergure b=70m, l'incidence i=0,15 en air à r =1,1 kg/m3, une vitesse V=15 m/s ou 54 km/h, Pd= 124 Pa, la formule de Prandt indique une portance aérodynamique : i p b2 Pd = 0,15*p*4900*124=286325 N ou 29,2 tonnes. La traînée à faible incidence avec charge à la vitesse de transport 100 km/h ou 28 m/s est 25 de l'ordre de 30000 N correspondant à une puissance utile de 840 kW. On suppose cette force maintenue lors d'un parcours de décollage avant prise d'incidence à 15 m/s. La charge au décollage peut égaler la somme de la portance aérodynamique de 29,2 tonnes et de la portance aérostatique de 13 tonnes. On admet 42 tonnes, dont par exemple 30 tonnes pour la charge utile et 12 tonnes pour l'engin roulant, par exemple une remorque pilotée. La 30 charge utile serait supérieure à celle admissible pour un dirigeable 1 de même volume uniquement aérostatique, nécessitant les lestages usuels. Pour une accélération à 1 m/s2 au décollage hors vent sans incidence porteuse, donnant lieu à une faible traînée, jusqu'à 15 m/s en un parcours de 113 m, à la masse totale 25+42= 67 tonnes, la traction nécessaire est de 67000 N, dont 30000 N fournis par les moteurs du dirigeable et 37000 N par le véhicule, donnant alors 280 kW en moyenne. Atteignant 15 m/s, le dirigeable 1 prend son incidence et enlève la charge. Il monte en accélération réduite et réduit progressivement son incidence, jusqu'à atteindre 100 km/h, la traînée valant alors environ 30000 N. Principaux avantages de l'invention par rapport à l'art antérieur Ces opérations, sans les transferts de lest qui requièrent des réservoirs sur le dirigeable, des installations spéciales au sol et des manoeuvres complexes, ne nécessitent pas d'équipe au sol. Elles peuvent être réalisées en peu de temps, d'où une meilleure rentabilité pour des transports réguliers. Les véhicules utilisés, des camions peu modifiés pour permettre leur suspension sous le dirigeable 1, ou des remorques spéciales, assurent tous les transports au sol. Le recours à la portance aérodynamique simplifie donc considérablement les transports en zones mal desservies par les routes. Les mêmes dirigeables restent utilisables avec transferts de lest si utile. Applications L'invention s'applique en particulier au transport intensif de charges par ballons dirigeable 1 s associés à des engins roulants, mais tous types d'aéronefs dirigeables peuvent être utilisés. On a décrit ici une charge mobile 10 qui est roulante, mais tout moyen de transport terrestre ou aquatique peut être envisagé sans sortir du cadre de la présente invention, comme par exemple un bateau ou un véhicule à coussin d'air. De nombreuses variantes peuvent être envisagées pour créer des engins de loisirs. La charge mobile 10 peut par exemple être un bateau rapide, le ballon dirigeable 1 emportant des passagers. A la condition que ce bateau 10 soit muni d'une dérive et d'un gouvernail, l'ensemble peut s'orienter pour se mouvoir avec _la force du vent en tirant des bords. Le bateau 10, bénéficiant de la portance du ballon dirigeable 1 peut facilement planer sur l'eau. REVENDICATIONS1. Aéronef dirigeable 1, comportant un dispositif d'attache avec lequel il supporte une charge mobile 10, caractérisé par le fait que ladite charge mobile 10 est orientable et amovible. 2. Aéronef dirigeable selon revendication 1, caractérisé en ce qu'il est un ballon dirigeable 1. 3. Aéronef dirigeable selon revendication 1, caractérisé en ce que le mode de mobilité de ladite charge mobile 10 est le roulement sur des roues. 4. Aéronef dirigeable selon revendication 3, caractérisé en ce que ladite charge roulante 10 est automobile et pilotée. 5. Aéronef dirigeable selon revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un axe vertical 7 solidaire d'une structure 6 répartissant sous l'aéronef la charge 10 soulevée. 6. Aéronef dirigeable selon revendication 5, caractérisé en ce que ladite structure 6 est intérieure à l'enveloppe dudit ballon dirigeable. 7. Aéronef dirigeable 1 selon revendication 5, caractérisé en ce que ledit axe vertical 7 porte sous l'enveloppe une poutre orientable dont les extrémités sont reliées par des câbles 9 à ladite charge mobile 10. 8. Procédé d'exploitation d'un aéronef dirigeable selon revendication 1, caractérisé en ce que, pendant le décollage en accélération, la propulsion est assurée à la fois par l'aéronef dirigeable 1 et par la charge mobile 10. 9. Procédé d'exploitation d'un aéronef dirigeable selon revendication 3, caractérisé en ce que la charge roulante 10 est orientée pour suivre une piste de décollage ou d'atterrissage, tandis que l'aéronef dirigeable 1 est orienté face au vent relatif qui en découle. 10. Aéronef dirigeable selon revendication 1, caractérisé en ce que sa forme est choisie pour procurer une grande envergure permettant une grande portance aérodynamique.