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Title:
METHOD FOR STABILISING A CAPTIVE BALLOON
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1998/032655
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention concerns a captive balloon (1), having means (2) for being returned to the ground, and means (3, 4, 5) for lateral stabilising in flight, at all heights; these stabilising means exert a braking force counter to the lateral displacement of the balloon, preferably a fluid friction braking force. They also exert a tensible force in the direction of the lateral displacement of the balloon, preferably a constant tensible force. In this way the oscillations of captive balloon during the whole flight can be limited and consequently the balloon can fly even in the most difficult meteorological conditions. It is also possible to use cable winches linked to the balloon as stabilising means, which are controlled according to the vertical speed of the balloon. The invention also concerns a method for stabilising a captive balloon.

Inventors:
GOBBI MATHIEU (FR)
GIACOMONI JEROME (FR)
Application Number:
PCT/FR1998/000141
Publication Date:
July 30, 1998
Filing Date:
January 27, 1998
Export Citation:
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Assignee:
AEROPHILE (FR)
GOBBI MATHIEU (FR)
GIACOMONI JEROME (FR)
International Classes:
B64B1/50; (IPC1-7): B64B1/50
Domestic Patent References:
WO1980002680A11980-12-11
Foreign References:
DE29605051U11996-06-13
DE19519914A11996-12-05
DE8816699U11990-04-26
DE29605051U11996-06-13
FR2743049A11997-07-04
FR2714019A11995-06-23
Attorney, Agent or Firm:
Desrousseaux, Gr�goire (34 rue de Bassano, Paris, FR)
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Claims:
REVENDICATIONS
1. Ballon captif (1), présentant des moyens (2) de rappel au sol, ainsi que des moyens (3,4,5) de stabilisation latérale en vol.
2. Ballon selon la revendication 1, dans lequel les moyens de stabilisation stabilisent le ballon en vol à toutes les hauteurs.
3. Ballon selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les moyens de stabilisation comprennent au moins un câble (3,4,5) dont une extrémité est fixé au ballon, et dont l'autre extrémité est reliée au sol.
4. Ballon selon la revendication 1, 2 ou 3, dans lequel les moyens de stabilisation exercent sur le ballon une force de freinage opposée à un déplacement latéral du ballon, de préférence une force de freinage de type frottement fluide.
5. Ballon selon la revendication 4, dans lequel les moyens de stabilisation exercent une force de freinage sur le ballon lorsque la vitesse horizontale des moyens de stabilisation est positive.
6. Ballon selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel les moyens de stabilisation exercent sur le ballon une force de tension dans le sens d'un déplacement latéral du ballon, de préférence une force de tension constante.
7. Ballon selon la revendication 6, dans lequel les moyens de stabilisation exercent une force de tension sur le ballon lorsque la vitesse horizontale des moyens de stabilisation est négative.
8. Ballon selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel les moyens de stabilisation comprennent au moins un treuil enroulant une extrémité d'un câble ou d'une sangle dont l'autre extrémité est reliée au ballon, ou à un hauban fixé sur le ballon entre une enveloppe et un cercle de charge.
9. Ballon selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel les moyens de stabilisation sont répartis sur la périphérie du ballon, de préférence en étant mobiles autour de cette périphérie..
10. Ballon selon l'une des revendications 1 à 9, comprenant en outre au voisinage du ballon des moyens de transmission des forces directement entre les moyens de stabilisation, tels des élingues.
11. Procédé de stabilisation d'un ballon captif, comprenant 1'exercice sur le ballon d'une force de freinage opposée à un déplacement latéral du ballon, de préférence une force de freinage de type frottement fluide.
12. Procédé selon la revendication 11, dans lequel la force de freinage est exercée en vol à toutes les altitudes.
13. Procédé selon la revendication 11 ou 12, comprenant en outre 1'exercice sur le ballon d'une force de tension dans le sens d'un déplacement latéral du ballon, de préférence une force de tension constante. REVENDICATIONS MODIFIEES greques par le Bureau International le 19 Juin 1998 (19.06.98) ; revendications 1,11, et 12 modifiées ; autres revendications inchangées (2 pages)] 1. Ballon captif (1), présentant des moyens (2) de rappel au sol, ainsi que des moyens (3,4,5) de stabilisation latérale en vol, amortissant les mouvements latéraux du ballon à toutes les hauteurs.
14. 2 Ballon selon la revendication 1, dans lequel les moyens de stabilisation stabilisent le ballon en vol à toutes les hauteurs.
15. 3 Ballon selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les moyens de stabilisation comprennent au moins un câble (3,4, dont une extrémité est fixé au ballon, et dont l'autre extrémité est reliée au sol.
16. 4 Ballon selon la revendication 1, 2 ou 3, dans lequel les moyens de stabilisation exercent sur le ballon une force de freinage opposée à un déplacement latéral du ballon, de préférence une force de freinage de type frottement fluide.
17. 5 Ballon selon la revendication 4, dans lequel les moyens de stabilisation exercent une force de freinage sur le ballon lorsque la vitesse horizontale des moyens de stabilisation est positive.
18. 6 Ballon selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel les moyens de stabilisation exercent sur le ballon une force de tension dans le sens d'un déplacement latéral du ballon, de préférence une force de tension constante.
19. 7 Ballon selon la revendication 6, dans lequel les moyens de stabilisation exercent une force de tension sur le ballon lorsque la vitesse horizontale des moyens de stabilisation est négative.
20. 8 Ballon selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel les moyens de stabilisation comprennent au moins un treuil enroulant une extrémité d'un câble ou d'une sangle dont l'autre extrémité est reliée au ballon, ou à un hauban fixé sur le ballon entre une enveloppe et un cercle de charge.
21. Ballon selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel les moyens de stabilisation sont répartis sur la périphérie du ballon, de préférence en étant mobiles autour de cette périphérie..
22. Ballon selon l'une des revendications 1 à 9, comprenant en outre au voisinage du ballon des moyens de transmission des forces directement entre les moyens de stabilisation, tels des élingues.
23. Procédé de stabilisation d'un ballon captif, comprenant l'exercice sur le ballon d'une force de freinage opposée à un déplacement latéral du ballon, la force de freinage étant exercée en vol à toutes les hauteurs.
24. Procédé selon la revendication 11, dans lequel la force de freinage est une force de freinage du type frottement fluide.
25. Procédé selon la revendication 11 ou 12, comprenant en outre 1'exercice sur le ballon d'une force de tension dans le sens d'un déplacement latéral du ballon, de préférence une force de tension constante.
Description:
PROCÉDÉ DE STABILISATION POUR BALLON CAPTIF La présente invention concerne un procédé de stabilisation de ballon captif, ainsi qu'un dispositif de stabilisation pour un ballon captif. Elle a aussi pour objet un ballon muni d'un tel dispositif.

Les ballons captifs, contrairement aux ballons libres qui peuvent se déplacer d'un point géographique à l'autre, sont reliés au sol par un câble. Il est à ce jour connu d'utiliser de tels ballons captifs pour emmener dans les airs des passagers et leur donner un point de vue panoramique du lieu où est rattaché au sol le ballon captif Un ballon captif comprend une enveloppe de sustentation gonflable avec un gaz plus léger que l'air, et une nacelle permettant l'embarquement des passagers.

L'enveloppe de sustentation est reliée à un cadre de charge par l'intermédiaire de suspentes, la nacelle étant en outre suspendue à ce cadre de charge. Le rappel au sol du ballon captif se fait au moyen d'un câble qui est fixé au cadre de charge et qui s'enroule au sol sur un système de treuil permettant de commander la montée ou la descente du ballon captif.

Une fois la nacelle d'un ballon captif posée au sol, il est connu de fixer 1'enveloppe du ballon captif au sol au moyen de haubans, alors que cette enveloppe est en sustentation, les suspentes reliant le filet au cadre de charge étant tendues. Les haubans sont par exemple constitués par une pluralité de cordes ou câbles qui sont fixés à demeure sur l'enveloppe, et dont l'extrémité libre est destinée à tre ancrée au sol par tout moyen approprié. S'agissant d'un ballon comportant une enveloppe de forme sphérique, les haubans seront de préférence régulièrement répartis sur toute la circonférence de 1'enveloppe, au niveau de son équateur.

L'exploitation commerciale de ballons captifs dépend des paramètres météorologiques : des vents, ou des rafales de vent, trop importants provoquent des oscillations, et rend le vol désagréable et/ou dangereux. Ceci empche de faire décoller le ballon, et limite son utilisation. En fait, les oscillations du ballon proviennent du fait que le vent correspond en fait à un écoulement turbulent, à des vitesses variables, qui induit des oscillations.

Il est connu, notamment pour le vol captif en montgolfière, d'attacher le ballon, par exemple le cercle de charge, à trois cordes elles mmes reliées au sol. Dans ce cas, le ballon s'élève par ses propres moyens jusqu'à une altitude où les trois cordes sont mises en tension. Ce système est tout comme le système précédent, soumis à des oscillations : en effet, le ballon à son altitude maximale est en équilibre statique, mais il existe une valeur de vitesse de vent pour laquelle la corde sous le vent se détend, et pour laquelle le ballon est soumis à des oscillations. En outre, le ballon est immobilisé à une hauteur fixe, qui est sa hauteur maximale.

Il est aussi connu d'arrimer en hauteur des ballons à gaz, par exemple pour filmer une rencontre sportive à partir d'une caméra attachée à un ballon. Dans ce cas aussi, le ballon est immobilisé à une hauteur fixe, en équilibre statique.

DE-U-296 05 051 décrit un ballon à air ; sur le cercle équatorial sont fixés les extrémités libres de câbles élastiques ; les autres extrémités sont fixées au sol de sorte à stabiliser ou limiter les mouvements latéraux du ballon à son altitude maximale.

La présente invention propose donc de résoudre le problème du vol des ballons captifs, mme dans des conditions météorologiques difficiles. Elle propose de résoudre le problème nouveau de la stabilisation des ballons captifs, à toutes les hauteurs, pendant le vol.

L'invention permet le vol des ballons captifs, pour des vents importants. Elle permet aux ballons de voler pour des vents dépassant une vitesse supérieure à 10 m/s, ou en présence de rafales à plus de 15 m/s, sans risque de casse pour le ballon, et sans que le vol ne soit dangereux ni désagréable.

Ce but est atteint grâce à l'invention. Celle-ci propose un ballon captif, présentant des moyens de rappel au sol, ainsi que des moyens de stabilisation latérale en vol, de préférence à toutes les hauteurs. Les moyens de stabilisation peuvent comprendre au moins un câble dont une extrémité est fixé au ballon, et dont l'autre extrémité est reliée au sol. Ils peuvent exercer sur le ballon une force de freinage opposée à un déplacement latéral du ballon, de préférence une force de freinage de type frottement fluide. De préférence, les moyens de stabilisation exercent une force de freinage sur le ballon lorsque la vitesse horizontale des moyens de stabilisation est positive.

Les moyens de stabilisation exercent avantageusement sur le ballon une force de tension dans le sens d'un déplacement latéral du ballon, de préférence une force de tension constante. On peut ainsi prévoir que les moyens de stabilisation exercent une force de tension sur le ballon lorsque la vitesse horizontale des moyens de stabilisation est négative.

De préférence, les moyens de stabilisation comprennent au moins un treuil enroulant une extrémité d'un câble ou d'une sangle dont l'autre extrémité est reliée au ballon, ou à un hauban fixé sur le ballon entre une enveloppe et un cercle de charge Avantageusement, les moyens de stabilisation sont répartis sur la périphérie du ballon, de préférence en étant mobiles autour de cette périphérie. Le ballon peut en outre comprendre au voisinage du ballon des moyens de transmission des forces directement entre les moyens de stabilisation, tels des élingues.

L'invention a aussi pour objet un procédé de stabilisation d'un ballon captif, comprenant l'exercice sur le ballon d'une force de freinage opposée à un déplacement latéral du ballon, de préférence une force de freinage de type frottement fluide. Cette

force s'exerce avantageusement à toutes les hauteurs. Le procédé peut aussi ou alternativement comprendre 1'exercice sur le ballon d'une force de tension dans le sens d'un déplacement latéral du ballon, de préférence une force de tension constante. Ces forces s'exercent avantageusement pendant tout le vol du ballon, ou quelle que soit son altitude.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à lecture de la description qui suit de différents modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple uniquement, et en références aux dessins qui montrent : -figure 1, une vue schématique de face d'un ballon captif muni d'un dispositif selon l'invention ; -figure 2, une vue schématique de dessus du ballon captif de la figure 1 ; -figure 3, une courbe représentative des oscillations d'un ballon captif classique, et -figure 4, une courbe représentative des oscillations d'un ballon captif muni d'un dispositif selon l'invention ; -figure 5, une vue schématique de dessus d'un ballon captif, montrant une variante de fixation des moyens de stabilisation selon l'invention ; et -figure 6, une vue schématique de face d'un ballon captif, montrant une autre variante de fixation des moyens de stabilisation selon l'invention.

L'invention propose en fait non pas de bloquer les mouvement latéraux, mais d'amortir ces mouvements latéraux, à toutes les hauteurs pendant le vol. Elle propose d'assurer cette fonction par des moyens de stabilisation latérale.

Le ballon captif 1 représenté à la figure 1 comprend typiquement une enveloppe sphérique gonflée avec un gaz plus léger que l'air, tel que de l'air chaud, un gaz comme l'hélium, ou les deux, et muni d'une nacelle suspendue à 1'enveloppe, dans laquelle des passagers peuvent tre embarqués. Le ballon 1 est relié au sol par des moyens de rappel. Les moyens de rappel permettent de contrôler l'altitude du ballon captif, et comprennent par exemple un câble de rappel 2, dont une extrémité est fixée au ballon, et dont l'autre extrémité est reliée à un treuil ou un système similaire d'enroulement du câble.

Dans un tel type de ballon captif, en cas de vent trop important, les moyens de rappel forment avec la verticale un angle important, qui rend le vol dangereux ou désagréable. Typiquement, lorsque l'angle formé par les moyens de rappel avec la verticale dépasse 30 degrés, on considère généralement que le vol doit tre interrompu. Pour un ballon d'un diamètre de 22 m, cette valeur correspond à une vitesse du vent de 10 m/s.

Par ailleurs, sous 1'effet de rafales de vent, un ballon captif prend une accélération horizontale importante et soudaine, et s'arrte sous 1'effet de la tension

du câble de rappel. Il repart ensuite dans l'autre sens avec une vitesse importante, et est soumis à des oscillations brusques et violentes. Ce phénomène rend le vol impossible pour des ballons de l'art antérieur, en présence de vents dont la vitesse est supérieure à quelques 10 m/s.

Selon l'invention sont prévus des moyens de stabilisation latérale du ballon, assurant un freinage progressif et rapide des mouvements horizontaux du ballon. Ces moyens peuvent comprendre, comme représenté sur la figure 1, au moins un fil, câble, corde, sangle ou analogue 3 dont une extrémité est fixée au ballon ou sur les moyens de rappel au voisinage de celui-ci, et dont l'autre extrémité est reliée au sol, à un dispositif permettant de transmettre une force de freinage appropriée. On peut utiliser un treuil, un véhicule mobile ou automobile. On peut aussi si on prévoit plusieurs câbles, les relier entre eux.

Dans le mode de réalisation de la figure 1, sont prévus trois câbles 3,4 et 5, respectivement reliés à trois treuils 6,7 et 8, qui sont fixés sur le cercle équatorial de 1'enveloppe du ballon. Comme de montre la figure 2, ces trois câbles sont répartis régulièrement autour du ballon, et sont dirigés sensiblement radialement, en formant en vue de dessus des angles d'environ 120°. Cette configuration des moyens de stabilisation permet d'assurer un freinage latéral du ballon captif dans toutes les directions, quelle que soit la direction du vent dominant.

Les câbles 3,4 et 5, ainsi que les treuils 6,7 et 8 assurent : -un freinage rapide en cas d'accélération brutale ; -un freinage progressif pour éviter les à-coups et les risques de rupture ou de fatigue correspondants ; -un frottement important permettant de consommer rapidement l'énergie cinétique du ballon captif.

Pour cela, les treuils 6,7 et 8 peuvent tre commandés en fonction de la tension dans chacun des câbles 3,4 et 5, et/ou en fonction de la vitesse de déroulement des moyens de rappel 2. On peut notamment prévoir les conditions de commande suivantes, qui assurent une bonne stabilisation latérale du ballon. D'une part, chacun des treuils assure un freinage du câble associé, dès que la vitesse de déroulement du câble dépasse un seuil prédéterminé ; on peut choisir ce seuil en fonction de la vitesse verticale du ballon, par exemple déterminée en fonction de la vitesse de déroulement du treuil associé au moyens de rappel 2. On peut ainsi considérer que les moyens de stabilisation doivent exercer une force de freinage sur le ballon dès que la vitesse de déroulement des câbles 3,4 ou 5 dépasse la vitesse verticale du ballon, dûment corrigée le cas échéant par division par le sinus de l'angle formé entre le câble correspondant et l'horizontale. Ceci signifie en fait que les moyens de stabilisation exercent une force de freinage dès que leur vitesse

horizontale est positive. Autrement dit, les moyens de stabilisation exercent une force de freinage opposée au déplacement latéral du ballon. C'est dire que les treuils au vent exercent une force de freinage tendant à limiter le déplacement latéral du ballon.

D'autre part, on peut aussi, en combinaison ou alternativement, commander les treuils 6,7 et 8 de telle sorte à assurer une tension minimale constante dans le câble correspondant 3,4 ou 5 ; ceci permet d'éviter tout mou dans chacun des câbles, et limite le risque d'à-coups. Dans un mode de réalisation, chacun des treuils assure une mise sous tension du câble associé, dès que la vitesse de déroulement du câble est inférieure à un seuil prédéterminé ; on peut choisir ce seuil en fonction de la vitesse verticale du ballon, par exemple déterminée en fonction de la vitesse de déroulement du treuil associé au moyens de rappel 2. On peut ainsi considérer que les moyens de stabilisation doivent assurer une mise sous tension du câble dès que la vitesse de déroulement des câbles 3,4 ou 5 est inférieure à la vitesse verticale du ballon, dûment corrigée le cas échéant par division par le sinus de l'angle formé entre le câble correspondant et 1'horizontale. Ceci signifie en fait que les moyens de stabilisation assurent une mise sous tension du câble dès que leur vitesse horizontale est positive ; ceci permet d'éviter tout mou dans le câble. Autrement dit, les moyens de stabilisation assurent une tension du câble dans le sens du déplacement latéral du ballon. C'est dire que les treuils sous vent avalent le mou du câble avec une tension constante.

L'invention permet ainsi de freiner les déplacements latéraux du ballon dans un direction donnée, en absorbant le mou éventuel dans la direction opposée. Ceci limite les déplacements latéraux du ballon dans ladite direction, et du fait que le mou est absorbé dans la direction opposée, limite le mouvement de retour du ballon, et les oscillations. A titre d'exemple, la flèche 9 de la figure 2 montre la direction d'un rafale de vent. La direction de la flèche 9 est sensiblement parallèle à la direction du câble 3, et la flèche 9 est dirigée vers le ballon. Lors de la rafale, le ballon a tendance à se déplacer dans la direction de la flèche 9 ; à ce moment, le treuil 6 et le câble 3 exercent sur le ballon une force de rappel, opposée en sens à la flèche 9 et de mme direction. Cette force de rappel limite le déplacement du ballon sous 1'effet de la rafale. En mme temps, du côté opposé, les câbles 4 et 5 sont détendus sous 1'effet du déplacement du ballon dans le sens de la rafale ; les treuils respectifs 7 et 8 enroulent les câbles 4 et 5 de sorte à absorber le mou et à exercer une force sur le ballon.

Lorsque la rafale cesse, le ballon a tendance à repartir dans un mouvement oscillatoire, dans la direction de la flèche 9, et dans un sens inverse à celle-ci.

Comme le mou des câbles 4 et 5 a été absorbé, les moyens de stabilisation correspondant exercent alors une force de freinage, et limitent le retour du ballon.

On comprend ainsi que l'invention permet de limiter les oscillations du ballon, en absorbant simplement par le frottement l'énergie cinétique communiquée au ballon par la rafale d'air. L'invention propose en fait d'exercer sur le ballon des forces de frottement, de préférence de frottement fluide, pour amortir les mouvement dynamiques problématiques. Ceci peut se faire à toutes les altitudes du ballon. Cette démarche est inverse de celle de l'art antérieur, dans lequel sont proposés des systèmes dont le but est d'atteindre un équilibre statique dans une position donnée du ballon.

L'invention permet ainsi d'assurer un vol sûr et agréable, mme lorsque le vent atteint des vitesses jusqu'alors rédhibitoires.

La figure 3, à titre d'exemple, montre une courbe représentative des oscillations d'un ballon captif classique. On a représenté en ordonnées l'angle formé par les moyens de rappel avec la verticale, et en abscisse le temps. La courbe 3 correspond à un essai en soufflerie pour un ballon d'une taille de 22 m de diamètre, dont le pôle sud est situé à environ 15 m de la surface du sol, soumis à une rafale de 12 m/s d'une durée de 5 s. On constate que le ballon est soumis à des oscillations d'amplitude supérieure à 30°, qui ne s'amortissent quasiment pas sur une durée de 30 s.

La figure 4 montre une courbe représentative des oscillations d'un ballon captif muni d'un dispositif selon l'invention. Les conditions sont identiques à celles de la figure 3, à cela près que le ballon présente des moyens de stabilisation, du type décrit en référence aux figures 1 et 2, dont les câbles forment avec la verticale un angle de 45°. On constate que le dispositif de l'invention permet non seulement de limiter considérablement l'amplitude des oscillations, qui n'est sur la figure 4 que de 20°, mais assure aussi un amortissement rapide des oscillations, en moins de 3 oscillations ; En pratique, l'invention peut facilement tre mise en oeuvre à l'aide de simples treuils et de câbles. On peut choisir les paramètre suivants : nombre de câbles : 3 ; force maximale de freinage : 5000 N ; tension du câble : 1000 N distance au sol entre les treuils des moyens de stabilisation et le treuil des moyens de rappel : 40 m ou 80 m.

Cette configuration permet d'assurer une bonne stabilisation d'un ballon de diamètre de 22 m, pour des rafales de vent au dessus de 10 m/s, jusqu'à une altitude de 80 m.

Dans un tel dispositif, de nombreuses variantes sont possibles. On peut prévoir que la force maximale de freinage et/ou la tension du câble varient en fonction de

l'altitude du ballon, ou non. Elles peuvent présenter des valeurs constantes : en effet, l'énergie cinétique accumulée par le ballon, qui ne se dissipe que très peu par frottement avec l'air, engendre en altitude élevée des oscillations sur une course importante, mais induisant un angle du câble avec la verticale relativement faible, et avec une période assez grande. A l'inverse, au voisinage du sol, les oscillations correspondantes ont une course plus faible, et correspondent à des angles plus importants, et à une période plus élevée. Il peut donc tre intéressant que la force et/ou la tension soient constantes, ou décroissent avec l'altitude du ballon, pour assurer une stabilisation efficace au voisinage du sol.

A l'inverse, on peut prévoir que la force et/ou la tension croissent avec l'altitude, pour compenser le fait que l'angle formé entre les moyens de rappels et l'horizontale augmente avec l'altitude du ballon, de sorte que la partie de la force et/ou de la tension utile pour la stabilisation latérale du ballon diminue, avec le cosinus dudit angle.

Bien entendu, on pourrait aussi assurer la force de freinage par des mécanismes passifs, tels que des ressorts, des freins, des élastiques, des amortisseurs, ou des combinaisons de mécanismes actifs ou passifs, au lieu d'utiliser simplement des moyens actifs comme décrit plus haut. A la place de câbles, on peut employer pour les moyens de stabilisation des sangles, cordes, chaînes, etc. On peut aussi prévoir que les moyens de stabilisation interagissent, en étant reliés entre eux. Les différents moyens de stabilisation peuvent intégrer l'ensemble des efforts exercés par le ballon : ainsi, dans le cas de la figure 2, si les moyens 4 et 5 se détendent, il faut exercer une force de freinage correspondante sur le moyen de stabilisation 3. Ceci peut tre réalisé en reliant les extrémités des câbles au niveau du sol, le cas échéant par l'intermédiaire de mécanismes de répartition des efforts, ou d'amortissement.

Il n'est pas indispensable que les moyens de stabilisation assurent une force de freinage constante. Celle ci peut croître avec l'altitude, ou correspondre à un déroulement constant. Les moyens de stabilisation peuvent n'assurer la stabilisation que sur un certain trajet du ballon, correspondant à tout ou partie du vol captif.

L'invention ne s'applique pas seulement comme expliqué ci-dessus aux ballons captifs permettant d'emporter des passagers, mais plus généralement à tous les types de ballons captifs quelles que soient leur fonction et leur taille, qui comprennent des moyens de rappel.

Par exemple, le ballon peut comprendre une enveloppe gonflable emprisonnée dans un filet, qui est relié à un cadre de charge par l'intermédiaire d'une pluralité de suspentes. Une nacelle est suspendue au cadre de charge. On peut fixer les câbles des moyens de stabilisation sur le filet, au niveau de l'équateur par exemple ; on peut

aussi fixer les câbles sur le cadre de charge, sur la nacelle elle-mme, ou encore sur le câble de rappel au voisinage de la nacelle.

Si les câbles des moyens de stabilisation sont fixés sur le filet, il est avantageux, pour limiter les déformations du filet, de prévoir des moyens limitant la déformation du filet. De fait, les filets généralement utilisés sont composés de mailles en losange, et sont fermés au sommet ou pôle nord par une couronne, et en bas ou au pôle sud par un cadre de charge auquel la nacelle est suspendue. Les mailles du filet peuvent alors de déformer, et notamment, lorsque l'on exerce une traction latérale sur un tel filet au niveau de l'équateur, le diamètre du filet augmente et sa hauteur diminue. Le filet s'écarte alors de 1'enveloppe et 1'enveloppe est alors libre de se déplacer latéralement dans le filet. Pour limiter ces déformation du filet, on peut avantageusement prévoir des moyens limitant la déformation du filet au niveau de l'équateur, ou plus généralement au niveau où sont fixés les haubans. On peut utiliser comme tels moyens une ceinture formée d'une corde nouée aux mailles du filet à l'équateur, qui limite les déformations du filet, et le maintient autour de l'enveloppe, mme en cas d'efforts de traction importants D'autres modes de réalisation sont possibles. Comme représenté sur la figure 5, on peut prévoir que les extrémités des moyens de stabilisation du côté du ballon sont fixées non seulement au ballon, par exemple au cercle équatorial comme à la figure 1, mais sont aussi reliées aux extrémités des moyens de stabilisation adjacents ou voisins. Dans le cas de la figure ceci est réalisé en prévoyant entre les différents câbles 3,4,5 des élingues 10,11 et 12, qui transmettent une partie des efforts directement d'un câble à l'autre, sans passer par le ballon. Cette solution permet d'éviter des surcharges éventuelles sur le ballon, en limitant les efforts exercés par les câbles sur le ballon. Bien entendu, cette solution peut s'appliquer quel que soit le point d'accrochage des câble, sur le cercle équatorial, sur le cercle de charge, ou encore directement sur la nacelle.

La figure 6 montre une vue schématique de face d'un ballon captif, montrant une autre variante de fixation des moyens de stabilisation. Sur la figure 6, une extrémité des moyens de stabilisation 3 n'est pas fixée directement sur un élément du ballon, mais est reliée à une poulie 13 ; celle ci roule sur un hauban 14 fixé d'une part sur le cercle équatorial du ballon, et d'autre part au cercle de charge 15 du ballon. Ce mode d'arrimage permet de stabiliser à la fois 1'enveloppe et la nacelle du ballon.

On décrit maintenant un exemple concret de réalisation d'un dispositif selon l'invention. Dans ce mode de réalisation, on utilise trois câbles ; l'extrémité libre de chaque câble est fixée au ballon, au niveau de son équateur, au moyen de cordes d'arrimage habituellement utilisées pour immobiliser le ballon au sol ; on utilise avantageusement les cordes d'arrimage utilisées pour la mise en oeuvre de l'invention

décrite dans la demande de brevet français déposée le 29.12.95 sous le numéro 95 15888. Les trois câbles sont répartis sur la périphérie de l'équateur du ballon.

L'autre extrémité de chacun des câble est relié à des moyens de rappel disposés dans une tour ; les trois tours sont implantées à 80 du centre de ballon, en projection horizontale sur le sol.

Chaque tour a une hauteur de 8 mètres et enferme un contre-poids d'1,6 tonne.

Au sommet de la tour un couple de poulies, solidarisées par une chaîne, assure le guidage du câble qui est relié au contre-poids par un système de palan 16 brins. Le câble est enroulé trois fois autour du couple de poulie d'entrée, puis fait 8 aller- retours entre un ensemble de 8 poulies de guidage montées au sommet de la tour, et un ensemble de 8 poulies mobiles attachées au contre-poids. Le câble est fixé en extrémité au sommet de la tour.

Lorsque l'on tire 16 mètres de câble hors du sommet de la tour, le contre-poids monte d'un mètre. On dispose ainsi d'une course totale de câble de 16*8 = 128 m pour chacun des câbles. L'effort est démultiplié : pour soulever le contre-poids de 1,6 tonnes, il faut exercer sur le câble en sortie une traction de 100kg.

La tour soutient, abrite et guide 1ensemble du mécanisme de poulie et de contre-poids. Le couple de poulies de guidage au sommet de la tour exerce par ailleurs une action de freinage sur le câble lorsqu'il se déroule. L'effet de freinage est obtenu de façon passive au moyen d'un ensemble hydraulique : un moteur hydraulique est monté au droit d'une des deux poulies du couple de poulie de guidage. La rotation de cette poulie entraîne le moteur hydraulique et crée une circulation d'huile hydraulique dans le circuit. Un clapet à sens unique permet la libre circulation de l'huile dans un sens et laisse tourner librement le moteur hydraulique et la poulie solidaire : il n'y a pas de frein lorsque le câble entre dans la tour et que le contre-poids descend. En revanche, dans le sens de circulation inverse, le circuit hydraulique est doté d'un limiteur de débit constitué par un étranglement réglable qui contraint l'huile à monter en pression en proportion du débit et donc de la vitesse de rotation du moteur. Dans le sens de sortie du câble de la tour, la vitesse de rotation du moteur-et par conséquent des poulies de guidage et donc de déroulement du câble-est donc limitée : les moyens de rappel exercent alors une action de freinage sur le câble.

Lorsque le ballon se rapproche d'une des tours, le contre-poids descend librement dans la tour en y entraînant le câble. Ce procédé permet d'assurer une tension constante dans le câble, et d'éviter tout mou. Cette tension correspond à la tension engendrée par le contrepoids, soit une tension de l'ordre de 1000 N.

Lorsque le ballon s'éloigne d'une des tours, le câble est entraîné hors de la tour.

Il entraîne en rotation les poulies de guidage et le moteur hydraulique. Lorsque la

vitesse horizontale du ballon augmente, la vitesse de rotation augmente et le limiteur de débit du circuit hydraulique entre en action. Le moteur freine alors le déroulement du câble, la tension dans le câble augmente et exerce une force de rappel opposée au mouvement du ballon. Le limiteur de débit du circuit hydraulique fait que la tension dans le câble augmente d'autant plus que la vitesse de déroulement est élevée. On obtient donc sur le ballon une force de rappel opposée à son mouvement, et dont la tension est proportionnelle à la vitesse de ce mouvement : un frottement de type fluide. L'énergie est dissipée sous forme de chaleur : le limiteur de débit crée un échauffement de l'huile hydraulique. La chaleur est dissipée par passage de 1'huile dans un réfrigérant.

Le réglage du limiteur de débit permet de fixer la proportion entre vitesse de déroulement et puissance du freinage, et permet donc d'exercer sur le ballon un frottement plus ou moins visqueux. Le circuit hydraulique est, de plus, équipé d'un clapet qui permet de limiter l'élévation en pression de 1'huile hydraulique. De cette façon, si la tension dans le câble dépasse une certaine limite, la pression dans le circuit d'huile hydraulique atteint également une limite qui déclenche l'ouverture du clapet de surpression. L'huile est donc libre de circuler librement, et le moteur libre de tourner librement. De cette façon, le câble se déroule alors également librement de façon à éviter une tension trop élevée dans le câble qui pourrait entraîner une rupture des éléments d'attache au ballon.

Dans ce mode de réalisation, on obtient donc grâce aux moyens de rappel : -une force de rappel de l'ordre de 1000 N qui assure une tension minimale du câble, et évite tout mou dans le câble ; -une force de freinage par frottement fluide, dès que la vitesse de déroulement du câble dépasse une valeur donnée ; cette force de freinage augmente avec la vitesse de déroulement du câble. Elle est par exemple réglable entre 0 et une valeur maximale de l'ordre de 5000 N, pour une vitesse de déroulement de 5 m/s.

La valeur de déroulement pour laquelle la force de freinage commence à s'exercer est réglée par le limiteur de débit ; la variation de la force de freinage dépend de la montée en pression de l'huile et peut donc tre réglée par les caractéristiques du moteur hydraulique. La force maximale de freinage est limitée par le clapet. Dans un mode de réalisation la force maximale est de l'ordre de 5000 N. Au dela d'une vitesse de déroulement de 5 m/s, le freinage fluide cesse et le câble ne subit que la tension du contrepoids.

L'effet est également garanti pour toutes les hauteurs de vol situées dans la capacité de déroulement des câbles des tours. Dans 1'exemple de réalisation, la

longueur utile de câble était de 100 mètres, et compte-tenu des positions extrmes du ballon en angulation, la hauteur de vol était limitée à 60 m/sol.

On pourra avantageusement utiliser la présente invention en combinaison avec la plate-forme d'atterrissage décrite dans la demande de brevet français FR-A-2 714 019, ou encore avec le dispositif d'amarrage au sol décrit dans la demande de brevet français déposée le 29.12.95 sous le numéro 95 15888. On se reportera avantageusement à ces deux document pour plus de précisions sur ces dispositifs.

L'invention n'est pas limitée au procédé particulier qui vient d'tre décrit en référence aux figures 1, 2 et 4. Le nombre de câbles est au minimum de un. Il est avantageusement d'au moins trois, ce qui permet de contrôler les mouvements horizontaux du ballon dans toutes les directions. On peut néanmoins se contenter d'un seul câble ou de deux lorsque la direction du vent ou des rafales est unique. Il est aussi possible de répartir les différents câbles en fonction de la direction du vent, par exemple en déplaçant les treuils correspondants. On peut alors choisir toute répartition appropriée des câbles, et pas seulement une répartition uniforme des câbles autour de la périphérie du ballon.

On peut avantageusement mettre en oeuvre l'invention comme décrit dans le mode de réalisation préféré. Toutefois, il reste possible de ne mettre en oeuvre que certaines des caractéristiques de ce mode de réalisation ; ainsi, on pourrait utiliser le mécanisme de moteur hydraulique décrit en le couplant à un treuil classique ; on pourrait aussi bien utiliser le système de contrepoids en générant simplement un frottement fluide sur l'axe d'une ou de plusieurs des poulies. On pourrait aussi régler la valeur du limiteur du circuit hydraulique, par exemple en fonction des conditions météorologiques ou encore de l'altitude du ballon.




 
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