FR2709728A1 - Device for creating the lifting energy for a hot-air balloon - Google Patents
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Abstract
Description
DISPOSITIF DE CREATION D'ENERGIE DE
SUSTENTATION D'UN AEROSTAT
La présente invention concerne un dispositif de création d'énergie de sustentation d'un aérostat. Elle s'applique notamment aux ballons embarquant des stations aériennes de communication, de radar, d'observation, d'émission de télévision ou d'applications multimédia.DEVICE FOR CREATING ENERGY OF
SUSPENSION OF AN AEROSTAT
The present invention relates to a device for creating lift energy from an aerostat. It applies in particular to balloons on board aerial communication, radar, observation, television broadcast or multimedia application stations.
Les stations de communication sont généralement embarquées sur satellite ou fixées au sol. Cependant de plus en plus d'applications nécessitent des stations aériennes d'altitude moyenne, de l'ordre du kilomètre par exemple. Ces stations aériennes nécessitent une logistique très lourde et très coûteuse. Une solution pour embarquer ces stations peut consister à utiliser un aérostat, un ballon par exemple. Cependant, les modes actuels d'énergie de sustentation de ce dernier se prêtent peu à la présence et aux fonctions d'une station aérienne. Ils sont en effet peu pratiques d'utilisation, d'un entretien compliqué, peu fiables, lourds et coûteux à mettre en oeuvre. Ils peuvent être aussi dommageables pour le matériel embarqué. Ces moyens connus sont par exemple un combustible entretenant une fiamme qui chauffe le gaz intérieur du ballon ou encore l'utilisation de l'hélium. Dans le cas d'utilisation d'un combustible, il est par ailleurs nécessaire de descendre régulièrement le ballon pour le charger d'un nouveau combustible. compliquant ainsi la maintenance de la station embarquée. Communication stations are generally carried on satellite or fixed to the ground. However, more and more applications require aerial stations of medium altitude, of the order of a kilometer for example. These aerial stations require very heavy and very expensive logistics. One solution for boarding these stations may consist in using an aerostat, a balloon for example. However, the latter's current modes of lift energy do not lend themselves well to the presence and functions of an air station. They are in fact impractical to use, of complicated maintenance, unreliable, heavy and costly to implement. They can also be harmful to the equipment on board. These known means are, for example, a fuel maintaining a film which heats the gas inside the balloon or else the use of helium. If a fuel is used, it is also necessary to lower the balloon regularly to load it with new fuel. thus complicating the maintenance of the on-board station.
Le but de l'invention est de palier les inconvénients précités, notamment en créant une énergie de sustentation d'un aérostat, économique et facile d'utilisation. The object of the invention is to overcome the aforementioned drawbacks, in particular by creating a lift energy for an aerostat, economical and easy to use.
A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de création d'énergie de sustentation d'un aérostat L'aérostat étant maintenu en l'air par le chauffage de son gaz intérieur, caractérisé en ce qu'il comprend des premiers moyens d'émission d'une onde hyperfréquence, des deuxièmes moyens pour capter l'onde hyperfréquence et des troisièmes moyens de dissipation de l'énergie hyperfréquence captée par les deuxièmes moyens, placés de façon à chauffer le gaz de l'aérostat. To this end, the subject of the invention is a device for creating the lift energy of an aerostat The aerostat being kept in the air by the heating of its internal gas, characterized in that it comprises first means emission of a microwave wave, second means for capturing the microwave wave and third means for dissipating the microwave energy captured by the second means, placed so as to heat the gas of the aerostat.
L'invention a pour principaux avantages qu'elle est fiable, qu'elle permet de régler facilement le niveau d'énergie, qu'elle est facile d'entretien, qu'elle ne risque pas d'endommager le matériel embarqué et qu'elle est simple à mettre à oeuvre. The main advantages of the invention are that it is reliable, that it allows the energy level to be easily adjusted, that it is easy to maintain, that it does not risk damaging the on-board equipment and that it is simple to implement.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description qui suit faite en regard de dessins annexés qui représentent. Other characteristics and advantages of the invention will become apparent from the following description given with reference to the accompanying drawings which represent.
- la figure 1, un ballon chauffé selon l'art antérieur;
- la figure 2, une illustration, par un diagramme fonctionnel du dispositif selon l'invention
- la figure 3, un premier mode de réalisation possible du dispositif selon l'invention
- les figures 4 et 5, deux autres modes de réalisation possibles du dispositif selon l'invention.- Figure 1, a heated balloon according to the prior art;
- Figure 2, an illustration, by a functional diagram of the device according to the invention
- Figure 3, a first possible embodiment of the device according to the invention
- Figures 4 and 5, two other possible embodiments of the device according to the invention.
La figure 1 illustre l'art antérieur en présentant un ballon 1 supportant une nacelle 2 par des câbles 3. Pour maintenir le ballon en l'air, le gaz intérieur de ce dernier est chauffé par une flamme 4. FIG. 1 illustrates the prior art by presenting a balloon 1 supporting a nacelle 2 by cables 3. To keep the balloon in the air, the internal gas of the latter is heated by a flame 4.
La figure 2, par un diagramme fonctionnel, illustre un dispositif selon l'invention. Ce dispositif comporte des premiers moyens 21 pour émettre une onde hyperfréquence 22, Ces premiers moyens 21 sont par exemple disposés au sol 23. Ces premiers moyens 21 peuvent ne pas être placés directement au sol, mais par exemple sur un engin terrestre, maritime ou aérien, en déplacement ou non. Le dispositif comporte aussi des deuxièmes moyens 24 pour capter l'onde hyperfréquence 22 et des troisièmes moyens 25 de dissipation de l'énergie captée par les deuxièmes moyens. Les troisièmes moyens 25 de dissipation sont par exemple placés de façon à chauffer le gaz 26, de l'air par exemple, situé à l'intérieur du ballon 1. Les troisièmes moyens de dissipation sont par exemple situés dans une nacelle sous le ballon, ou plus avantageusement dans le ballon même afin d'éviter des déperditions. Le ballon est par exemple maintenu en position par un câble ou élingue. Ce câble, fixé sur le sol, peut être par exemple en matière non conductrice, afin d'éviter notamment des risques de foudroiement. Outre son rôle d'apport d'énergie, I'onde hyperfréquence contient par exemple des informations destinées à une station embarquée par le ballon 1, une partie de son énergie étant par ailleurs destinée à alimenter une charge utile tel qu'un émetteur, et plus généralement l'énergie hyperfréquence nécessaire au fonctionnement propre de la station embarquée. FIG. 2, by a functional diagram, illustrates a device according to the invention. This device comprises first means 21 for emitting a microwave 22, These first means 21 are for example placed on the ground 23. These first means 21 may not be placed directly on the ground, but for example on a land, sea or air vehicle , traveling or not. The device also includes second means 24 for picking up the microwave 22 and third means 25 for dissipating the energy captured by the second means. The third dissipation means 25 are for example placed so as to heat the gas 26, for example air, located inside the balloon 1. The third dissipation means are for example located in a basket under the balloon, or more advantageously in the balloon itself in order to avoid losses. The ball is for example held in position by a cable or sling. This cable, fixed to the ground, may for example be made of non-conductive material, in particular to avoid the risk of lightning strike. In addition to its role of energy supply, the microwave wave contains for example information intended for a station on board by the balloon 1, part of its energy being moreover intended to supply a payload such as a transmitter, and more generally the microwave energy necessary for the proper functioning of the on-board station.
L'intensité du chauffage du gaz 26 peut être réglée, simplement, en fonction de l'intensité de l'onde émise par les premiers moyens 21. Cela peut être avantageux, notamment quand il faut jouer sur la température du gaz en fonction des conditions atmosphériques ou pour contrôler l'altitude du ballon. The intensity of the heating of the gas 26 can be adjusted, simply, as a function of the intensity of the wave emitted by the first means 21. This can be advantageous, in particular when it is necessary to influence the temperature of the gas depending on the conditions atmospheric or to control the altitude of the balloon.
La figure 3 illustre un premier mode de réalisation possible des deuxièmes et troisièmes moyens 24, 25 du dispositif selon l'invention
Les deuxièmes moyens 24 pour capter l'onde hyperfréquence sont constitués par la partie supérieure 31 du ballon 1. Cette partie est en forme de paraboloïde. Elle est réfléchissante, sa face externe ou interne étant métallisée par exemple, afin de constituer le réflecteur d'une antenne,
I'onde hyperfréquence réfléchie étant focalisée au foyer de ce paraboloïde 31. Ces derniers moyens 24 comprennent en outre un récepteur 33 placé sensiblement à ce foyer. La nacelle 2 du ballon est par exemple accrochée à celui-ci de façon à ce qu'elle contienne le récepteur 33, celui-ci restant par ailleurs au foyer du paraboloïde ou dans son voisinage. Ce récepteur 33 capte l'onde hyperfréquence réfléchie par la partie supérieure 31 et focalisée à son foyer.FIG. 3 illustrates a first possible embodiment of the second and third means 24, 25 of the device according to the invention
The second means 24 for picking up the microwave wave are constituted by the upper part 31 of the balloon 1. This part is in the form of a paraboloid. It is reflective, its external or internal face being metallized for example, in order to constitute the reflector of an antenna,
The reflected microwave wave being focused at the focal point of this paraboloid 31. These latter means 24 further comprise a receiver 33 placed substantially at this focal point. The nacelle 2 of the balloon is for example attached to the latter so that it contains the receiver 33, the latter remaining moreover at the focus of the paraboloid or in its vicinity. This receiver 33 picks up the microwave wave reflected by the upper part 31 and focused at its focal point.
Les troisièmes moyens 25 sont par exemple placés dans la nacelle 2 accrochée au ballon par des câbles. Ces troisièmes moyens sont par exemple constitués d'une charge résistive reliée au récepteur précité. The third means 25 are for example placed in the nacelle 2 attached to the balloon by cables. These third means consist for example of a resistive load connected to the aforementioned receiver.
Cette charge dissipe l'énergie hyperfréquence reçue en chaleur. Elle est par exemple située sous le ballon ou dans le ballon pour assurer par sa dissipation, le réchauffement du gaz contenu dans l'enveloppe du ballon.This charge dissipates the microwave energy received as heat. It is for example located under the balloon or in the balloon to ensure by its dissipation, the heating of the gas contained in the envelope of the balloon.
La partie inférieure 32 du ballon 1 est réalisée dans une matière laissant passer les ondes hyperfréquences, en toile par exemple. De même, la nacelle est constituée d'un matériau transparent au rayonnement hyperfréquence pour éviter de masquer en partie le réflecteur constitué par la partie supérieure 31 en forme de parabololde. Le récepteur situé au foyer du paraboloïde peut aussi alimenter un redresseur fournissant une énergie électrique pour le fonctionnement du matériel embarqué. Le récepteur peut être réparti spatialement autour du foyer du paraboloïde de façon à compenser l'effet de dépointage induit par les mouvements du ballon, sous
I'effet du vent par exemple L'élingue. de façon naturelle, oriente grossièrement du parabololde 31 vers le point d'attache au sol, ce qui permet au récepteur de rester au voisinage du foyer. La dérive du ballon dans le vent peut par ailleurs être limitée en donnant une portance au ballon, en utilisant par exemple une forme lenticulaire ou de parapente. Ces formes assurant une portance donnée à l'aérostat en cas de vent, permettent notamment dans ce cas de réduire l'énergie nécessaire à sa sustentation, les moyens 21 d'émission de l'onde hyperfréquence devant rester en permanence dirigés vers le ballon.The lower part 32 of the balloon 1 is made of a material allowing microwave waves to pass, in canvas for example. Similarly, the nacelle is made of a material transparent to microwave radiation to avoid partially masking the reflector constituted by the upper part 31 in the form of a paraboloid. The receiver located at the focus of the paraboloid can also supply a rectifier providing electrical energy for the operation of the on-board equipment. The receiver can be distributed spatially around the focal point of the paraboloid so as to compensate for the deflection effect induced by the movements of the balloon, under
The effect of the wind for example the sling. in a natural way, roughly directs the dish 31 towards the point of attachment to the ground, which allows the receiver to remain in the vicinity of the hearth. The drift of the balloon in the wind can also be limited by giving a lift to the balloon, for example by using a lenticular or paraglider shape. These forms ensuring a lift given to the aerostat in the event of wind, make it possible in particular in this case to reduce the energy necessary for its lift, the means 21 for transmitting the microwave wave having to remain permanently directed towards the balloon.
L'antenne constituée de la partie supérieure 31 du ballon reçoit par exemple également par voie hyperfréquence des informations en provenance du sol et les fournit à un dispositif de retransmission via le récepteur précité, cette voie hyperfréquence fournissant par ailleurs l'énergie nécessaire à la transmission
Un système de ventilation peut être adjoint aux troisièmes moyens de dissipation 25 afin d'assurer une meilleure répartition du dégagement de chaleur vers le ballon ainsi qu'une accélération des transferts thermiques.The antenna consisting of the upper part 31 of the balloon for example also receives microwave information from the ground and supplies it to a retransmission device via the aforementioned receiver, this microwave channel also providing the energy necessary for transmission.
A ventilation system can be added to the third dissipation means 25 in order to ensure a better distribution of the release of heat towards the balloon as well as an acceleration of the heat transfers.
Les figures 4 et 5 illustrent deux autres modes possibles de réalisation des deuxièmes et troisièmes moyens 24, 25. Ces derniers sont constitués par un même système comportant un réseau de dipôles à conducteur résistif répartis à l'intérieur du ballon. Ces dipôles captent chacun une partie de l'onde hyperfréquence envoyée par les premiers moyens 21, puis ils dissipent leur énergie hyperfréquence reçue à l'intérieur du ballon, réchauffant ainsi son gaz. Ces dipôles 41 sont par exemple répartis sur un treillis 42, fixé à l'intérieur du ballon, horizontal par exemple, comme l'illustre la figure 4 dans une vue en coupe. Figures 4 and 5 illustrate two other possible embodiments of the second and third means 24, 25. The latter are constituted by the same system comprising a network of dipoles with resistive conductor distributed inside the balloon. These dipoles each capture part of the microwave wave sent by the first means 21, then they dissipate their microwave energy received inside the balloon, thereby heating its gas. These dipoles 41 are for example distributed over a trellis 42, fixed inside the balloon, horizontal for example, as illustrated in FIG. 4 in a sectional view.
Ces dipôles peuvent par exemple aussi être répartis dans l'espace, sur un treillis à trois dimensions 51 fixé à l'intérieur du ballon, comme l'illustre la figure 5. Cela permet notamment de constituer par ailleurs une antenne stérique. Dans ces deux cas, le réflecteur 31 n'est pas indispensable. These dipoles can for example also be distributed in space, on a three-dimensional lattice 51 fixed inside the balloon, as illustrated in FIG. 5. This makes it possible in particular to constitute a steric antenna. In these two cases, the reflector 31 is not essential.
Les dipôles sont par exemple assemblés de telle sorte qu'une partie de l'énergie qu'ils rayonnent serve au réchauffement du gaz et que l'autre partie soit destinée au fonctionnement propre de la station embarquée, située par exemple dans la nacelle 2, ce rayonnement reçu contenant notamment des Informations ainsi qu'une puissance nécessaire à une retransmission. The dipoles are for example assembled so that part of the energy they radiate is used for heating the gas and the other part is intended for the proper functioning of the on-board station, located for example in nacelle 2, this received radiation notably containing Information as well as a power necessary for a retransmission.
Les dipôles à conducteur résistif précités peuvent être remplacés par des dipôles en cuivre ou tout autre métal bon conducteur et chargés par une résistance qui transforme l'énergie reçue en chaleur. The aforementioned resistive conductor dipoles can be replaced by copper or any other metal that is a good conductor and charged by a resistor which converts the energy received into heat.
Des dipôles non résistifs peuvent aussi être utilisés. Ils sont alors par exemple reliés à un système de redressement permettant de redresser les signaux reçus pour alimenter une charge résistive destinée à dissiper. Non-resistive dipoles can also be used. They are then for example connected to a rectification system making it possible to rectify the signals received to supply a resistive load intended to dissipate.
Dans ce mode de réalisation, les dipôles peuvent par exemple être situés à l'extérieur du ballon. Dans tous les cas, les dipôles peuvent être reliés à un système à redressement pour fournir une énergie électrique pour le fonctionnement du matériel embarqué.In this embodiment, the dipoles can for example be located outside the balloon. In all cases, the dipoles can be connected to a rectifying system to provide electrical energy for the operation of the on-board equipment.
La partie supérieure du ballon peut être constituée d'une toile réflectrice afin de récupérer par réflexion une partie de l'onde hyperfréquence non captée par les dipôles, ce qui améliore notamment le rendement du dispositif. The upper part of the balloon can be made of a reflective fabric in order to recover by reflection part of the microwave wave not picked up by the dipoles, which in particular improves the efficiency of the device.
Les divers éléments utilisés par le dispositif selon l'invention dans ses modes de réalisation précédents le rendent notamment économique, facile d'utilisation et fiable. II est par ailleurs bien adapté à des aérostats embarquant des stations destinées notamment à des applications de télévision, de télécommunication, de radar, d'observation ou à vocation multimédia combinant les images, le son et des données informatisées par exemple, cette liste d'applications n'étant pas limitative. The various elements used by the device according to the invention in its previous embodiments make it particularly economical, easy to use and reliable. It is also well suited to aerostats on board stations intended in particular for television, telecommunication, radar, observation or multimedia applications combining images, sound and computerized data for example, this list of applications are not limiting.
L'utilisation du dispositif selon l'invention a été illustrée par le cas d'application à un ballon Mais ce dispositif peut s'appliquer à tous types d'aérostat. II pourrait par exemple s'appliquer à un dirigeable dont les premiers moyens 21 de création d'une onde hyperfréquence suivrait la trajectoire, sur un véhicule au sol ou sur mer par exemple. The use of the device according to the invention has been illustrated by the case of application to a balloon. However, this device can be applied to all types of aerostat. It could for example apply to an airship whose first means 21 of creating a microwave wave would follow the trajectory, on a vehicle on the ground or at sea for example.
Claims (18)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9310783A FR2709728A1 (en) | 1993-09-10 | 1993-09-10 | Device for creating the lifting energy for a hot-air balloon |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9310783A FR2709728A1 (en) | 1993-09-10 | 1993-09-10 | Device for creating the lifting energy for a hot-air balloon |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2709728A1 true FR2709728A1 (en) | 1995-03-17 |
Family
ID=9450735
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9310783A Withdrawn FR2709728A1 (en) | 1993-09-10 | 1993-09-10 | Device for creating the lifting energy for a hot-air balloon |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2709728A1 (en) |
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