Brevet FR3096961A1 — publié le 20201211

Description Titre de l'invention : Dispositif et procédé de gestion de ballasts Domaine technique [0001] La présente invention concerne un dispositif de transfert de charge pour lever une charge utile, notamment à bord d'un aérostat. Elle vise aussi un procédé de levage mettant en oeuvre ce dispositif. [0002] Le domaine de l'invention est plus particulièrement, mais de manière non limitative, celui des ballons dirigeables. État de la technique antérieure [0003] La sécurité d'un aérostat doit être assurée par la maîtrise de la charge qu'il embarque, de sorte que celle-ci soit sensiblement constante dans le temps. [0004] Le levage, le transport et la dépose de charge utile présentant une masse importante au moyen d'un aérostat implique donc de résoudre une problématique liée à la variation de poids d'un aérostat qui n'est pas ramené à terre à chacun des embarquements ou débarquements des charges utiles. [0005] On connaît le brevet DE 10148589 qui décrit un dispositif et un procédé d'échange de charges mettant en oeuvre un châssis de transport pouvant être levé puis fixé par des treuils auxiliaires sur un châssis de charge, lui-même pouvant être levé par un aérostat aux moyens de filins. [0006] Le châssis de charge, comportant le système de ballast, est lié au châssis de transport d'une manière qui permette le transfert de ballast requis. [0007] On peut noter que le châssis de charge se situe à peu près 25 mètres au-dessus du sol. [0008] La solution selon l'art antérieur n'est pas totalement satisfaisante. [0009] En effet, la construction est complexe et nécessite la mise en oeuvre d'ancrages et de treuils auxiliaires. [0010] L'objet de l'invention est de proposer une interface de levage d'une charge permettant son remplacement sans aucune manutention de la charge durant les phases de chargement et déchargement, tout en apportant une solution aux inconvénients précédemment mentionnés. Exposé de l'invention [0011] Un but de l'invention est notamment de remédier à tout ou partie des inconvénients précités. 10012] A cet effet, selon un premier aspect de l'invention, il est proposé un dispositif de transfert de charge pour le transfert d'une charge utile par une grue embarquée entre un aérostat et le sol, comportant : une partie supérieure de levage agencée pour être fixée à des câbles de levage, 2 une partie inférieure de support de charge utile agencée pour être fixée à la charge utile. [0013] Selon le premier aspect de l'invention, la partie supérieure de levage comporte un réservoir de liquide et un orifice pour remplir ou vider le réservoir, et la partie inférieure est fixée de manière détachable sur la partie supérieure au moyen d'une fixation présentant une position verrouillée dans laquelle la partie supérieure est fixée à la partie inférieure, et une position déverrouillée dans laquelle la partie inférieure est libérée. [0014] Le dispositif de transfert de charge selon l'invention permet de procéder au transfert de charge au niveau du sol, en assurant la sécurité de l'aérostat, en utilisant les mêmes élingues de levage à la descente et à la montée, et en procédant au remplissage et au vidage au niveau du sol, sans avoir à manipuler les câbles de levage au cours de l'opération. [0015] Selon une possibilité, lequel l'orifice est agencé pour être interface avec des moyens de raccordement fluidique à un circuit de ballastage de l'aérostat qui comporte des capacités pour modifier la stabilité et/ou l'assiette de l'aérostat. [0016] Le dispositif de transfert de charge selon l'invention peut avantageusement comporter en outre un moyen de maintien en position de verrouillage agencé pour maintenir la fixation en position de verrouillage lorsque la charge supportée par la fixation est supérieure à une force prédéterminée. [0017] Le dispositif de transfert de charge selon l'invention peut avantageusement comporter en outre un moyen de déverrouillage agencé pour faire passer la fixation de la position verrouillée à la position déverrouillée lorsque la charge supportée par la fixation est inférieure à une force prédéterminée. [0018] Selon un exemple de réalisation, le moyen de déverrouillage peut être conçu pour faire passer la fixation de la position verrouillée à la position déverrouillée de manière automatique - de préférence sans intervention humaine - lorsque masse supportée par la fixation est inférieure à la force prédéterminée. [0019] Selon un deuxième aspect de l'invention, il est proposé un procédé de transfert de charge au sol par une grue embarquée d'une charge utile embarquée dans un aérostat mettant en oeuvre un dispositif de transfert de charge selon le premier aspect de l'invention, ou l'un ou plusieurs de ses perfectionnements, comportant les étapes suivantes : une mise en contact avec le sol par la grue aérostatique de la partie inférieure et de sa charge utile, une dépose sur le sol de la partie inférieure par apport dans la partie supérieure d'une masse sensiblement égale à celle de l'ensemble de la partie inférieure par remplissage du réservoir de liquide, 3 - un déverrouillage de la fixation du dispositif de transfert de charge, - un levage par la grue aérostatique de la partie supérieure. [0020] Selon une possibilité, le procédé de transfert de charge peut comporter une étape de modification de la stabilité et/ou de l'assiette de l'aérostat par remplissage de capacités à partir d'un circuit de ballastage relié au réservoir de liquide à bord de l'aérostat. [0021] Selon un mode de réalisation, le procédé de transfert de charge peut comporter, l'une ou plusieurs, des étapes suivantes : une fixation de la charge utile sur la partie inférieure de support de charge utile du dispositif de transfert de charge, un verrouillage par la fixation de la partie inférieure sur la partie supérieure de levage du dispositif de transfert de charge, un levage du dispositif de transfert de charge par les câbles de levage fixés à la partie supérieure. [0022] Avantageusement, préalablement à l'étape de levage du dispositif transfert de charge, le réservoir de liquide peut être vidangé. La quantité de ballast initialement présente ne peut dépendre simplement que de la masse de la charge et de l'état du dirigeable en termes de provisionnement. La dépose successive de plusieurs charges au cours d'un même voyage est bien entendu envisagée. [0023] Selon une possibilité, le liquide peut être vidangé dans une piscine. Aussi, le liquide peut être réutilisable sur un site donné. [0024] Selon un troisième aspect de l'invention, il est proposé un système comportant un aérostat équipé d'une grue et un dispositif de transfert de charge selon l'une le premier aspect de l'invention, ou l'un ou plusieurs de ses perfectionnements. Un tel système peut être désigné par le terme de grue aérostatique. [0025] La grue aérostatique peut comporter en outre un circuit de ballastage agencé pour modifier la stabilité et/ou l'assiette de l'aérostat par remplissage de capacités et des moyens de raccordement fluidique du circuit de ballastage au réservoir de liquide du dispositif de transfert de charge. [0026] Selon un quatrième aspect de l'invention, il est proposé un produit programme d'ordinateur, téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou stocké sur un support lisible par ordinateur et/ou exécutable par un microprocesseur, et chargeable dans une mémoire interne d'une unité de calcul, caractérisé en ce qu'il comporte des instructions de code de programme qui, lorsqu'elles sont exécutées par l'unité de calcul, mettent en oeuvre les étapes du procédé de transfert de charge selon le deuxième aspect de l'invention, ou l'un ou plusieurs de ses perfectionnements. Description des figures [0027] D'autres avantages et particularités de l'invention apparaîtront à la lecture de la des- cription détaillée de mises en oeuvre et de modes de réalisation nullement limitatifs, au regard de dessins annexés sur lesquels : [0028] [fig.1] La figure 1 illustre schématiquement un mode de réalisation d'un système selon l'invention, [0029] [fig.2] La figure 2 illustre schématiquement un mode de réalisation d'un dispositif de transfert de charge selon l'invention, [0030] [fig.3a] [0031] [fig.3b] [0032] [fig.4a] [0033] [fig.4b] Les figures 3a, 3b, 4a et 4b illustrent schématiquement un procédé de dé- chargement d'une charge utile par le dispositif interface représenté sur la figure 2, [0034] [fig.5] La figure 5 illustre schématiquement un moyen de maintien en position de verrouillage. [0035] Description de modes de réalisation [0036] Les modes de réalisation décrits ci-après n'étant nullement limitatifs, on pourra notamment considérer des variantes de l'invention ne comprenant qu'une sélection de caractéristiques décrites, par la suite isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure. Cette sélection comprend au moins une caractéristique, de préférence fonctionnelle sans détails structurels, ou avec seulement une partie des détails structurels si cette partie uniquement est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention pal- rapport à l'état de la technique antérieure. [0037] Sur les figures un élément apparaissant sur plusieurs figures conserve la même référence. [0038] En référence à la figure 1, il est décrit un système 100, conforme à un mode de réa- lisation selon l'invention, de transfert de charge entre un aérostat 102 et un sol S. [0039] Dans l'exemple représenté, l'aérostat 102 comporte des groupes propulseurs 104, 106. [0040] Le système 100 comporte : [0041] l'aérostat 102 équipé d'une grue 108, schématisée, sur la figure 1 ; [0042] un dispositif de transfert de charge 1 selon l'invention, pour le transfert d'une charge utile 5 entre l'aérostat 102 et le sol 11. [0043] L'aérostat 102, lorsqu'il est équipé de la grue 108 et du dispositif de transfert de charge 1 selon l'invention peut être désigné sous le nom de grue aérostatique. [0044] L'aérostat est en outre équipé de capacités Cl et C2, formant ballasts, et permettant la modification de la stabilité et/ou de l'assiette de l'aérostat 102 par remplissage ou vidange des capacités à partir d'un circuit de ballastage 110. [0045] Comme cela est plus visible en référence à la figure 2, le dispositif de transfert de charge 1 comporte : [0046] une partie supérieure 2 de levage agencée pour être fixée à des câbles de levage 3, [0047] une partie inférieure 4 de support de charge utile agencée pour être fixée à une charge utile 5. [0048] Selon l'invention, la partie supérieure 2 de levage comporte un réservoir 6 de liquide et un orifice 7 pour remplir ou vider le réservoir 6. [0049] La partie inférieure 4 est fixée de manière détachable sur la partie supérieure 2 au moyen d'une fixation 8 présentant une position verrouillée dans laquelle la partie supérieure 4 est fixée à la partie inférieure 2, et une position déverrouillée dans laquelle la partie inférieure 4 est libérée. [0050] La partie inférieure 4 peut être développée spécifiquement pour différentes charges utiles 5, selon un interfaçage optimisé avec la fixation 8 sur la partie supérieure 2. Selon l'invention, plusieurs charges utiles peuvent être déchargées séparément par l'aérostat au cours d'un même vol, à la condition qu'à chacune d'entre elles corresponde, au moins fonctionnellement, un dispositif de transfert de charge 1. [0051] La partie supérieure 2 peut également être développée spécifiquement pour être in- terfacée avec des parties inférieures 4 spécifiques, mais en bon interfaçagc avec les systèmes de levage 3. [0052] Pour des besoins de sécurité opérationnelle, on peut concevoir la fixation 8 de manière à ce qu'elle ne puisse être ouverte que lorsqu'elle supporte une charge inférieure à un seuil prédéterminé. Lorsqu'elle est constituée de plusieurs points de fixation, ceux-ci doivent en outre être déverrouillés avec la synchronisation nécessaire. [0053] En référence aux figures 3 et 4, il est maintenant décrit un procédé de transfert au sol par la grue 108 de la charge utile 5 embarquée dans l'aérostat 102 mettant en oeuvre le dispositif de transfert de charge 1. [0054] Le procédé de déchargement comporte les étapes suivantes : [0055] un contact avec le sol S de la charge utile 5 par l'aérostat 102 et sa grue 108, comme cela est illustré par la figure 3a. [0056] un apport dans la partie supérieure 2 d'une masse sensiblement égale à celle de l'ensemble de la partie inférieure 4 par remplissage du réservoir 6 de liquide, comme cela est illustré sur la figure 3b. [0057] un déverrouillage de la fixation 8 du dispositif de transfert de charge 1, comme cela est illustré sur la figure 4a, [0058] levage de la partie supérieure 2 dont le réservoir est rempli d'eau, comme cela est illustré sur la figure 4b. [0059] L'étape illustrée sur la figure 3b est réalisée au moyen d'une pompe 12 raccordée à une citerne 13 (non représentée), présentes au sol sur le site de dépose. 6 [0060] Lorsque la charge est positionnée en contact avec le sol, les élingues sont toujours tendues, car le tout est porté par l'aérostat. L'apport d'eau permet d'alourdir l'ensemble. Cet apport permet la dépose effective du chargement au sol. [0061] Au cours de l'opération, la niasse {charge + châssis + ballast} est supportée d'abord par les câbles seuls, puis par les câbles et le sol, en transition continue vers l'état final, où le sol porte la charge et le châssis inférieur et les câbles portent le ballast et son châssis supérieur. [0062] Lorsque la partie supérieure 2 est embarquée au sein de l'aérostat 102, le réservoir 6 de liquide peut être raccordé par des moyens de raccordement fluidiques 14 au circuit de ballastage 110 en vue de la modification de la stabilité et/ou de l'assiette de l'aérostat 102 par remplissage des capacités Cl, respectivement C2, à partir du circuit de ballastage 110. [0063] Bien entendu, l'invention concerne en outre un procédé de transport de la charge utile 5 par un aérostat mettant en oeuvre le dispositif 1 et comportant les étapes suivantes : [0064] une fixation de la charge utile 5 sur la partie inférieure 4 de support dc charge utile, [0065] un verrouillage par la fixation 8 de la partie inférieure sur la partie supérieure 2, [0066] un levage du dispositif de transfert de charge 1 par des câbles de levage 3 fixés à la partie supérieure, puis [0067] un déchargement de la charge utile de l'aérostat selon la description précédemment réalisée. [0068] Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. De plus, les différentes caractéristiques, formes, variantes et modes de réalisation de l'invention peuvent être associés les uns avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où ils ne sont pas incompatibles ou exclusifs les uns des autres. 7 REVENDICATIONS[Revendication 1] Dispositif de transfert dc charge (1) pour le transfert d'une charge utile (5) par une grue embarquée (108) entre un aérostat (102) et le sol (11). comportant : une partie supérieure (2) de levage agencée pour être fixée à des câbles de levage (3), une partie inférieure (4) de support de charge utile agencée pour être fixée à la charge utile, [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6] caractérisé en ce que la partie supérieure de levage comporte un réservoir (6) de liquide et un orifice (7) pour remplir ou vider le réservoir, et la partie inférieure est fixée de manière détachable sur la partie supérieure au moyen d'une fixation (8) présentant une position verrouillée dans laquelle la partie supérieure est fixée à la partie inférieure, et une position déverrouillée dans laquelle la partie inférieure est libérée. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel l'orifice (7) est agencé pour être interface avec des moyens de raccordement fluidique (14) à un circuit de ballastage (110) de l'aérostat (102) qui comporte des capacités (Cl, C2) pour modifier la stabilité et/ou l'assiette de l'aérostat. Dispositif de transfert de charge selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant en outre un moyen de maintien en position de verrouillage agencé pour maintenir la fixation (8) en position de verrouillage lorsque la charge supportée par la fixation est supérieure à une force prédéterminée. Dispositif de transfert de charge selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant en outre un moyen de déverrouillage agencé pour faire passer la fixation de la position verrouillée à la position déverrouillée lorsque la charge supportée par la fixation est inférieure à une force prédéterminée. Dispositif de transfert de charge selon la revendication précédente, dans lequel le moyen de déverrouillage est conçu pour faire passer la fixation de la position verrouillée à la position déverrouillée de manière automatique lorsque masse supportée par la fixation est inférieure à la force prédéterminée. Procédé de transfert de charge au sol par une grue embarquée (108) 8 d'une charge utile (5) embarquée dans un aérostat (102) mettant en oeuvre un dispositif de transfert de charge (1) selon rune quelconque des revendications précédentes, comportant les étapes suivantes : une mise en contact avec le sol (8) par la grue aérostatique (108) de la partie inférieure (4) et de sa charge utile (5), une dépose sur le sol de la partie inférieure (4) par apport dans la partie supérieure (2) d'une masse sensiblement égale à celle de l'ensemble de la partie inférieure (4) par remplissage du réservoir (6) de liquide, un déverrouillage de la fixation (8) du dispositif de transfert de charge, un levage par la grue aérostatique de la partie supérieure. [Revendication 7] [Revendication 8] Procédé selon la revendication précédente, comportant en outre une étape de modification de la stabilité et/ou de l'assiette de l'aérostat (102) par remplissage de capacités (Cl, C2) à partir d'un circuit de ballastage (110) relié au réservoir (6) de liquide à bord de l'aérostat (102). Procédé de transfert de charge d'une charge utile (5) disposée sur le sol (11) dans un aérostat (102) par une grue aérostatique (108) mettant en oeuvre un dispositif de transfert de charge (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes de dispositif de transfert de charge, comportant les étapes suivantes : une fixation de la charge utile (5) sur la partie inférieure dc support de charge utile (4) du dispositif de transfert de charge, un verrouillage par la fixation de la partie inférieure sur la partie supérieure (2) de levage du dispositif de transfert de charge, un levage du dispositif de transfert de charge (1) par les câbles de levage (3) fixés à la partie supérieure. [Revendication 9] [Revendication 10] [Revendication 11] Procédé selon la revendication précédente, dans lequel, préalablement à l'étape de levage du dispositif transfert de charge, le réservoir de liquide est vidangé. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel le liquide est vidangé dans une piscine. Système (100) comportant un aérostat (102) équipé d'une grue aéro- 9 [Revendication 12] statique (108) et un dispositif de transfert de charge (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes de dispositif de transfert de charge. [Revendication 13] Système (100) selon la revendication précédente comportant en outre un circuit de ballastage (110) agencé pour modifier la stabilité et/ou l'assiette de l'aérostat (102) par remplissage de capacités et des moyens de raccordement fluidique (14) du circuit de ballastage au réservoir (6) de liquide du dispositif de transfert de charge (1). Produit programme d'ordinateur, téléchargcable depuis un réseau de communication et/ou stocké sur un support lisible par ordinateur et/ou exécutable par un microprocesseur, et chargcable dans une mémoire interne d'une unité de calcul, caractérisé en ce qu'il comporte des instructions de code de programme qui, lorsqu'elles sont exécutées par l'unité de calcul, mettent en oeuvre les étapes du procédé de transfert de charge selon l'une quelconque des revendications précédentes de procédé de transfert de charge.