BR112020009383A2

BR112020009383A2 - método para transportar uma carga útil para um local de destino e dirigível híbrido

Info

Publication number: BR112020009383A2
Application number: BR112020009383-1A
Authority: BR
Inventors: Hervé François KUHLMANN
Original assignee: Total Sa; Flying Whales
Priority date: 2017-11-13
Filing date: 2017-11-13
Publication date: 2020-11-03
Also published as: CN111479748A; EP3710354A1; US11753135B2; WO2019092471A1; CA3084503A1; JP2021502308A; CN111479748B; US20200361589A1; JP7015441B2

Abstract

A presente invenção se refere a um método para transportar uma carga útil (30) para um local de destino (11), compreendendo as seguintes etapas: fornecer um dirigível híbrido (10) compreendendo um invólucro de flutuação (32), uma gôndola (34) carregada pelo invólucro de flutuação (32) e um aparelho de transporte de carga útil (41) e pelo menos uma hélice (36); - pilotar o dirigível híbrido (10) carregando a carga útil (30) para um local de destino (11), em que a pilotagem do dirigível híbrido (10) carregando a carga útil (30) compreende gerar uma força de levantamento com a pelo menos uma hélice (36). A pilotagem do dirigível híbrido (10) carregando a carga útil (30) compreende inclinar o eixo longitudinal (A-A?) do invólucro de flutuação (32) para um passo positivo para gerar uma força de levantamento aerodinâmica quando o dirigível híbrido (10) carregando a carga útil (30) se move longitudinalmente.

Description

“MÉTODO PARA TRANSPORTAR UMA CARGA ÚTIL PARA UM LOCAL DE DESTINO E DIRIGÍVEL HÍBRIDO”

[001] A presente invenção se refere a um método para transportar uma carga útil para um local de destino, compreendendo as seguintes etapas: - fornecer um dirigível híbrido compreendendo um invólucro de flutuação contendo um gás mais leve que o ar, o invólucro de flutuação possuindo um eixo longitudinal, o dirigível híbrido compreendendo uma gôndola carregada pelo invólucro de flutuação e um aparelho de transporte de carga útil conectado ao referido invólucro de flutuação, pelo menos uma hélice compreendendo pelo menos uma pá capaz de gerar uma força quando girada em torno de um eixo da hélice, e um mecanismo para controlar a orientação da pelo menos uma hélice em relação ao invólucro de flutuação em torno de pelo menos um eixo para modificar a orientação da força gerada por dita pelo menos uma hélice; - pilotar o dirigível híbrido carregando a carga útil para o local de destino, em que a pilotagem do dirigível híbrido carregando a carga útil compreende gerar uma força de levantamento com a pelo menos uma hélice.

[002] O dirigível híbrido destina-se, em particular, a transportar cargas úteis pesadas para locais remotos com difícil acesso, em particular, regiões nas quais o acesso rodoviário é tedioso ou impossível.

[003] Por exemplo, as cargas úteis são usadas em atividades de exploração de petróleo e gás em uma região remota e de difícil acesso. A região, em particular, compreende uma alta densidade de vegetação, tal como uma floresta, em particular uma floresta tropical. Além disso, a região pode compreender terrenos acidentados, tais como colinas (por exemplo, contraforte), rochedos íngremes e/ou montanhas. Às vezes, a região pode compreender áreas de acesso perigoso, tais como áreas com munições não explodidas (UXOs).

[004] Geralmente, os helicópteros são usados para transportar cargas úteis para essas regiões. No entanto, helicópteros são caros para operar e geram uma grande quantidade de gases de efeito estufa. Os helicópteros também são muito limitados na quantidade de carga útil que podem transportar.

[005] Os dirigíveis híbridos são uma alternativa muito eficiente e ecológica para transportar cargas úteis pesadas para um local de destino. Eles são capazes de transportar cargas úteis mais pesadas com consumo mínimo de combustível. Eles são silenciosos e podem ser propelidos com geradores térmicos, fornecendo energia elétrica às hélices.

[006] O documento US 2007/0102571 revela um dirigível do tipo mencionado acima. O dirigível compreende várias hélices com uma orientação vertical fixa em relação ao invólucro de flutuação. A inclinação das pás das hélices é ajustável. Quando o dirigível é mais leve que o ar, por exemplo, quando não carrega uma carga útil ou quando a carga útil transportada pelo dirigível é menor que algumas toneladas, as hélices geram uma força de descida capaz de compensar a flutuabilidade positiva do dirigível.

Inversamente, quando o dirigível é mais pesado que o ar, por exemplo, quando carrega uma carga útil superior a algumas toneladas, as hélices geram uma força de levantamento que é usada em adição à flutuabilidade.

[007] Um dirigível desse tipo não é totalmente satisfatório.

Quando o peso da carga útil a ser transportada aumenta, o tamanho do dirigível deve ser aumentado para fornecer mais flutuabilidade e/ou o tamanho e a potência das hélices devem ser aprimorados para fornecer mais força de levantamento propulsora.

[008] O aumento de tamanho e/ou força propulsora não é adaptado a ambientes remotos, uma vez que é mais difícil transportar o dirigível para o campo base a partir do qual é pilotado e/ou porque requer combustível adicional que também é entediante para o transporte.

[009] Um objetivo da invenção é fornecer um método de transporte de cargas úteis pesadas para locais remotos com um dirigível híbrido que não requer um aumento significativo do tamanho do dirigível e/ou do consumo de combustível.

[010] Para este objetivo, a matéria-objeto da invenção é um método do tipo acima, caracterizado pela pilotagem do dirigível híbrido carregando a carga útil compreender inclinar o eixo longitudinal do invólucro de flutuação para um passo positivo para gerar uma força de levantamento aerodinâmica quando o dirigível híbrido carregando a carga útil se move longitudinalmente.

[011] O método de acordo com a invenção compreende uma ou mais das seguintes características, consideradas sozinhas, ou de acordo com qualquer combinação técnica possível: - O passo positivo é superior a 0,5° e está, vantajosamente, compreendido entre 0,5° e 15°, em particular de 0,5° a 5°; - O método compreende, antes de pilotar o dirigível híbrido carregando a carga útil para o local de destino: - pilotar o dirigível híbrido para a carga útil e conectar o aparelho de transporte de carga útil à carga útil, - levantar a carga útil (30), e, depois de pilotar o dirigível híbrido carregando a carga útil para o local de destino: - abaixar o dirigível híbrido e a carga útil para soltar a carga útil no local de destino; - O método compreende, após soltar a carga útil no local de destino, pilotar de volta o dirigível híbrido sem uma carga útil, ou com uma carga útil de modo que o dirigível híbrido combinado mais a carga útil tenha uma flutuabilidade mais leve que o ar, em que a pilotagem de volta do dirigível híbrido compreende inclinar o eixo longitudinal do invólucro de flutuação para um passo negativo para gerar uma força de descida aerodinâmica quando o dirigível híbrido se mover longitudinalmente;

- Pilotar de volta o dirigível híbrido compreende gerar uma força de descida com a pelo menos uma hélice;

- Pilotar o dirigível híbrido para a carga útil compreende gerar uma força de levantamento com a pelo menos uma hélice para levantar o dirigível a uma altitude alvo;

- Pilotar o dirigível híbrido para a carga útil compreende, após atingir a altitude alvo, inclinar o eixo longitudinal do invólucro de flutuação para um passo negativo para gerar uma força de descida aerodinâmica quando o dirigível híbrido se mover longitudinalmente;

- Pilotar o dirigível híbrido que carrega a carga útil para o local de destino compreende acionar o mecanismo para controlar a orientação da pelo menos uma hélice para gerar uma força possuindo um componente transversal ao eixo longitudinal para ajustar transversalmente a posição do eixo longitudinal do invólucro de flutuação em relação ao local de destino;

- O mecanismo para controlar a orientação da pelo menos uma hélice compreende um primeiro eixo de articulação da pelo menos uma hélice em relação ao invólucro de flutuação que é pelo menos substancialmente vertical quando o eixo da hélice é horizontal e o mecanismo para controlar a orientação da pelo menos uma hélice gira a pelo menos uma hélice em torno do primeiro eixo de articulação para gerar a força possuindo um componente transversal ao eixo longitudinal; - O mecanismo para girar a pelo menos uma hélice compreende um segundo eixo de articulação da pelo menos uma hélice em relação ao invólucro de flutuação que é pelo menos substancialmente horizontal quando o eixo longitudinal é horizontal e o mecanismo para controlar a orientação da pelo menos uma hélice gira a pelo menos uma hélice em torno do segundo eixo de articulação para gerar a força de levantamento; - O primeiro eixo de articulação é rotativo em torno do segundo eixo de articulação e a rotação da pelo menos uma hélice em torno do segundo eixo de articulação gera uma rotação do primeiro eixo de articulação em torno do segundo eixo de articulação; - O ajuste transversal da posição do eixo longitudinal é realizado sem mover longitudinalmente o dirigível híbrido.

[012] A invenção refere-se ainda a um dirigível híbrido compreendendo: - um invólucro de flutuação contendo um gás mais leve que o ar, em que o invólucro de flutuação possui um eixo longitudinal; - uma gôndola carregada pelo invólucro de flutuação; - um aparelho de transporte de carga útil conectado ao referido invólucro de flutuação; - pelo menos uma hélice compreendendo pelo menos uma pá capaz de gerar uma força quando girada em torno de um eixo da hélice; e - um mecanismo para controlar a orientação da pelo menos uma hélice em relação ao invólucro de flutuação em torno de pelo menos um eixo para modificar a orientação da força gerada, em que o mecanismo para controlar a orientação da pelo menos uma hélice é capaz de controlar a orientação da pelo menos uma hélice para gerar uma força de levantamento com a pelo menos uma hélice ao pilotar o dirigível híbrido carregando a carga útil, caracterizado por um controlador de inclinação capaz de inclinar o eixo longitudinal do invólucro de flutuação para um passo positivo para gerar uma força de levantamento aerodinâmica quando o dirigível híbrido carregando a carga útil se move longitudinalmente.

[013] O dirigível de acordo com a invenção compreende uma ou mais das seguintes características, consideradas sozinhas, ou de acordo com qualquer combinação técnica possível: - O mecanismo para controlar a orientação da pelo menos uma hélice é capaz de controlar a orientação da pelo menos uma hélice para gerar uma força possuindo um componente transversal ao eixo longitudinal para ajustar transversalmente a posição do eixo longitudinal do invólucro em relação ao local de destino; - O mecanismo para controlar a orientação da pelo menos uma hélice compreende um primeiro eixo de articulação da pelo menos uma hélice em relação ao invólucro de flutuação que é pelo menos substancialmente vertical quando o eixo da hélice é horizontal, em que o mecanismo para controlar a orientação da pelo menos uma hélice é capaz de girar a pelo menos uma hélice em torno do primeiro eixo de articulação para gerar a força possuindo um componente transversal ao eixo longitudinal.

[014] A invenção também se refere a um método para transportar uma carga útil para um local de destino, compreendendo as seguintes etapas: - fornecer um dirigível híbrido compreendendo um invólucro de flutuação contendo um gás mais leve que o ar, o invólucro de flutuação possuindo um eixo longitudinal, o dirigível híbrido compreendendo uma gôndola carregada pelo invólucro de flutuação e um aparelho de transporte de carga útil, pelo menos uma hélice compreendendo pelo menos uma pá capaz de gerar uma força quando girada em torno de um eixo da hélice, e um mecanismo para controlar a orientação da pelo menos uma hélice em relação ao invólucro de flutuação em torno de pelo menos um eixo para modificar a orientação da força gerada por dita pelo menos uma hélice;

- pilotar o dirigível híbrido carregando a carga útil para o local de destino, em que a pilotagem do dirigível híbrido carregando a carga útil compreende gerar uma força de levantamento com a pelo menos uma hélice; em que a pilotagem do dirigível híbrido carregando a carga útil para o local de destino compreende acionar o mecanismo para controlar a orientação da pelo menos uma hélice para gerar uma força possuindo um componente transversal ao eixo longitudinal para ajustar transversalmente a posição no eixo longitudinal do invólucro de flutuação em relação ao local de destino.

[015] O método de acordo com a invenção não compreende, necessariamente, uma etapa na qual a pilotagem do dirigível híbrido carregando a carga útil compreende inclina o eixo longitudinal do invólucro de flutuação para um passo positivo para gerar uma força de levantamento aerodinâmica quando o dirigível híbrido carregando a carga útil se move longitudinalmente.

[016] Pode compreender uma ou mais das características mencionadas acima, consideradas sozinhas, ou de acordo com qualquer combinação técnica possível.

[017] A invenção também se refere a um dirigível híbrido para transportar uma carga útil para um local de destino, compreendendo: - um invólucro de flutuação contendo um gás mais leve que o ar, em que o invólucro de flutuação possui um eixo longitudinal, - uma gôndola carregada pelo invólucro de flutuação; - um aparelho de transporte de carga útil; - pelo menos uma hélice compreendendo pelo menos uma pá capaz de gerar uma força quando girada em torno de um eixo da hélice; e - um mecanismo para controlar a orientação da pelo menos uma hélice em relação ao invólucro de flutuação em torno de pelo menos um eixo para modificar a orientação da força gerada, em que o mecanismo para controlar a orientação da pelo menos uma hélice é capaz de controlar a orientação da pelo menos uma hélice para gerar uma força de levantamento com a pelo menos uma hélice ao pilotar o dirigível híbrido carregando a carga útil, em que o mecanismo para controlar a orientação da pelo menos uma hélice é capaz de controlar a orientação da pelo menos uma hélice para gerar uma força possuindo um componente transversal ao eixo longitudinal para ajustar transversalmente a posição do eixo longitudinal do invólucro em relação ao local de destino.

[018] O dirigível de acordo com a invenção não possui, necessariamente, um controlador de inclinação capaz de inclinar o eixo longitudinal do invólucro de flutuação para um passo positivo para gerar uma força de levantamento aerodinâmica quando o dirigível híbrido carregando a carga útil se move longitudinalmente.

[019] Pode compreender uma ou mais das características mencionadas acima, consideradas sozinhas, ou de acordo com qualquer combinação técnica possível.

[020] A invenção será melhor compreendida após a leitura da descrição a seguir, dada apenas como exemplo, e feita com referência aos desenhos anexos, nos quais: - A Figura 1 é uma vista esquemática de uma região de interesse; - A Figura 2 é uma vista lateral de um dirigível de acordo com a invenção; - A Figura 3 é uma vista superior do dirigível da Figura 2; - As Figuras 4 e 5 são, respectivamente, uma vista frontal esquemática e uma vista superior esquemática de uma hélice do dirigível da Figura 2 e de um mecanismo para controlar a orientação da hélice;

- As Figuras 6 a 8 ilustram diferentes configurações das hélices quando o dirigível voa; - A Figura 9 ilustra um voo do dirigível de uma posição inicial para uma posição em que uma carga útil está conectada ao dirigível; - A Figura 10 ilustra um voo do dirigível a partir da posição em que a carga útil está conectada ao dirigível para uma posição de destino na qual a carga útil é solta; - As Figuras 11 e 12 são vistas superiores do dirigível nas proximidades do local de destino, quando uma força transversal é gerada pelas hélices.

[021] Um primeiro dirigível híbrido (10) usado para transportar uma carga útil (30) para um local de destino (11) em uma região de interesse (12) com um método de acordo com a invenção é mostrado na Figura 1. O dirigível híbrido (10) voa acima da região de interesse (12).

[022] A região de interesse (12) é, por exemplo, uma região com um terreno irregular (14). O terreno irregular (14), em particular, compreende colinas, montanhas, rochedos íngremes ou qualquer tipo de terreno acidentado. A região de interesse (12) está, por exemplo, localizada em contrafortes de difícil acesso.

[023] A região de interesse (12) compreende ainda a vegetação (16). A vegetação (16) é, por exemplo, uma floresta, em particular uma floresta tropical. A região de interesse (12) aqui compreende uma alta densidade de vegetação, por exemplo, árvores (18) formando um dossel (20) que cobre a maior parte da superfície do solo na região de interesse (12).

[024] Na região de interesse (12), a vegetação (16) define uma pluralidade de clareiras naturais e/ ou artificiais (22).

[025] As clareiras (22) estão espalhadas na região de interesse (12), a uma distância geralmente compreendida entre 100 m e 500 m,

preferencialmente cerca de 300 m, tomadas ao longo da linha de visão entre duas clareiras adjacentes (22).

[026] As clareiras (22) geralmente têm uma área de superfície maior que 25 m2, no nível do solo e geralmente maior que 200 m2, ou ainda maior que 900 m2 no topo do dossel (20).

[027] Uma clareira (22) é, por exemplo, definida em uma norma de OGP “OGP-Helicopter Guideline for Land Seismic and Helirig operations – Relatório (420) versão 1.1, junho de 2013.

[028] O subsolo (24) localizado abaixo do solo compreende camadas de formação geológica e reservatórios potencialmente de petróleo e gás.

[029] Para realizar um exame ou uma exploração dos reservatórios de petróleo e gás, a região de interesse (12) compreende pelo menos um campo base (26) e um campo secundário (28). O campo base (26) e o campo secundário (28) são separados em uma distância geralmente compreendido entre 5 km e 20 km, preferencialmente cerca de 10 km.

[030] O campo base (26) é vantajosamente acessível por uma estrada (27). O equipamento e as necessidades são fornecidos ao campo base (26), por exemplo, por caminhões dirigindo na estrada (27).

[031] O campo secundário (28) está mais próximo das clareiras (22) do que o campo base (26) e não é acessível por nenhuma estrada.

[032] O campo secundário (28) e as clareiras (22) são separados de uma distância geralmente compreendida entre 200 m e 10 km, preferencialmente em torno de 5 km.

[033] O dirigível híbrido (10) está configurado para decolar do solo, voar no ar circundante e pousar no chão.

[034] Como mostrado nas Figuras 2 e 3, o dirigível híbrido (10) se estende ao longo de um eixo longitudinal (A-A’).

[035] O dirigível híbrido (10) está configurado para decolar e pousar substancialmente verticalmente e se mover substancialmente ao longo do eixo longitudinal (A-A’) durante o voo.

[036] O dirigível híbrido (10) está configurado para transportar uma carga útil (30) do campo base (26) para o campo secundário (28) e, vice- versa, do campo secundário (28) para o campo base (26).

[037] O dirigível híbrido (10) também pode ser usado para transportar a carga útil (30) do campo secundário (28) para outras clareiras (22) e, vice-versa, das clareiras (22) para o campo secundário (28).

[038] A carga útil (30) transportada do campo base (26) para o campo secundário (28) é, por exemplo, equipamentos de acampamento, tais como barracas, abastecimento de água, combustível ou alimentos. Também inclui equipamentos para exame e/ou exploração de petróleo e gás, tais como equipamentos sísmicos e/ ou equipamentos de perfuração.

[039] A carga útil (30) transportada do campo secundário (28) para o campo base (26) é, por exemplo, resíduos do acampamento ou equipamento usado.

[040] A carga útil (30) transportada do campo secundário (28) para as clareiras (22) é, por exemplo, equipamento sísmico para equipamento de exploração e/ou perfuração.

[041] A carga útil (30) pode incluir, em alguns casos, um trabalhador ferido ou doente para evacuação médica.

[042] O dirigível híbrido (10) está configurado para transportar uma carga útil (30), pesando em particular entre 0 e 2 toneladas.

[043] Quando preenchido com um gás mais leve que o ar, o peso negativo do dirigível híbrido (10), quando não carrega a carga útil, é geralmente de cerca de 50% do peso máximo da carga útil (30), por exemplo, cerca de - 1 tonelada.

[044] Como mostrado na Figura 2 e na Figura 3, o dirigível híbrido (10) compreende um invólucro de flutuação (32), uma gôndola (34) anexada abaixo do invólucro de flutuação (32), pelo menos uma hélice (36) para gerar uma força, pelo menos um gerador (38) fornecendo energia à ou a cada hélice (36). De acordo com a invenção, o dirigível híbrido (10) compreende ainda, para cada hélice (36), um mecanismo (39) para controlar a orientação da hélice (36) e a força gerada pelo controlador (39) (ver Figuras 4 e 5).

[045] O dirigível híbrido (10) compreende ainda um aparelho de transporte de carga útil (41).

[046] O invólucro de flutuação (32) contém um gás mais leve que o ar, o que significa que o gás tem uma densidade menor que o ar circundante a 20 °C e 1 atm. O gás é, vantajosamente, hélio.

[047] Quando preenchido com o gás mais leve que o ar, o invólucro de flutuação (32) fornece flutuabilidade positiva no ar do dirigível híbrido (10).

[048] O invólucro de flutuação (32) se estende ao longo do eixo longitudinal (A-A’).

[049] Como mostrado nas Figuras 2 e 3, o invólucro de flutuação (32) aqui tem uma forma de asa com um contorno ovoide, tomado em um plano transversal ao eixo (A-A’). O contorno ovoide limita a resistência aerodinâmica.

[050] Quando o dirigível (10) é horizontal, a razão entre a altura vertical máxima do invólucro de flutuação (32) tomada perpendicularmente ao eixo (A-A’) e o comprimento máximo do invólucro de flutuação (32) tomado ao longo do eixo longitudinal (A-A’) está compreendida entre 20% e 35%.

[051] Em uma seção horizontal, a razão entre a largura transversal máxima do invólucro de flutuação (32) e o comprimento máximo do invólucro de flutuação (32) está compreendida entre 25% e 35%.

[052] O invólucro de flutuação (32) compreende, vantajosamente, pelo menos um leme (42) que sobressai a partir do invólucro de flutuação (32) e localizado na parte traseira do invólucro de flutuação (32) e pelo menos um controlador de inclinação (46) capaz de controlar o leme (42) para modificar o ângulo de passo do dirigível híbrido (10).

[053] O ângulo de passo é aqui definido como o ângulo entre o eixo longitudinal (A-A’) e a horizontal.

[054] O leme (42) é configurado para estabilizar e melhorar o controle direcional do dirigível híbrido (10). O controlador de inclinação (46) controla o elevador do leme (42) para modificar o passo do dirigível híbrido (10) para obter um passo positivo do eixo longitudinal (A-A’) variando de 0° a 15°, preferencialmente de 0,5° a 15°, em particular de 0,5° a 5° ou um passo negativo do eixo longitudinal (A-A’) de 0° a -15°, preferencialmente de -0,5° a - 15°, em especial de -0,5° a -5°.

[055] A gôndola (34) aqui se estende ao longo do eixo longitudinal (A-A’).

[056] Vantajosamente, a seção horizontal da gôndola (34) é oval para ter uma forma aerodinâmica que limita a resistência aerodinâmica.

[057] A gôndola (34) é vantajosamente feita de um material compósito. Por exemplo, a gôndola (34) é feita de painéis sanduíche de fibra de carbono.

[058] A gôndola (34) compreende, vantajosamente, uma cabine para o piloto do dirigível híbrido (10), uma cabine para transportar passageiros ou uma carga, pelo menos uma porta lateral e sistemas elétricos a bordo.

[059] Cada hélice (36) está configurada para impulsionar o dirigível híbrido (10).

[060] A hélice (36) é vantajosamente fixada ao invólucro de flutuação (32) por uma estrutura de mastro (44) projetando-se lateralmente a partir do invólucro de flutuação (32).

[061] O dirigível híbrido (10) compreende, vantajosamente, pelo menos duas hélices (36), por exemplo quatro hélices (36) colocadas simetricamente em cada lado do invólucro de flutuação (32).

[062] Nas Figuras 4-5, cada hélice (36) aqui compreende um motor elétrico (45), um rotor (48) e várias pás de hélice (50) que se projetam a partir do rotor (48) em uma guia tubular (51). Quando o gerador (38) fornece energia elétrica ao motor elétrico (48), o motor elétrico (48) está girando o rotor (48) e as pás (50) em torno de um eixo da hélice (B-B’) para criar um fluxo de ar ao longo da guia tubular (51). Uma força é então gerada ao longo do eixo (B- B’).

[063] As hélices (36) são capazes de impulsionar o dirigível híbrido (10) a uma velocidade do ar de até 100 km/h, e geralmente a uma velocidade do ar de cruzeiro de substancialmente 60 km/h.

[064] O dirigível híbrido (10) é dito “híbrido” porque sua ascensão é garantida por elevação aerostática devido à flutuabilidade do invólucro de flutuação (32), compreendendo um gás mais leve que o ar, vantajosamente elevação aerodinâmica devido à forma específica de asa do invólucro de flutuação (32) e impulso potencialmente vertical devido às hélices (36).

[065] O gerador (38) fornece energia elétrica para cada hélice (36). É remoto a partir de cada uma das hélices (36).

[066] O gerador (38) e cada hélice associada (36) são conectados eletricamente através de cabos elétricos que atravessam a gôndola (34) e o invólucro (32).

[067] O gerador (38) é privado da hélice ligada ao gerador (38).

[068] O gerador (38) compreende pelo menos um motor (54) e pelo menos um alternador (56).

[069] O motor (54) é, de preferência, um motor térmico. É abastecido com óleo, gás ou hidrogênio. O motor (54) está configurado para produzir energia mecânica a partir da energia química do combustível.

[070] Em uma variante, o gerador (38) é um gerador químico, tal como uma célula de combustível.

[071] Cada alternador (56) está conectado a um dos motores (54). O alternador (56) está configurado para produzir energia elétrica a partir da energia mecânica fornecida pelo motor (54).

[072] No exemplo mostrado nas Figuras 2 e 3, cada gerador (38) compreende dois motores (54) e dois alternadores (56).

[073] Cada alternador (48) está conectado a um sistema primário de distribuição de energia elétrica (não mostrado) localizado na gôndola (34). O sistema primário de distribuição de energia elétrica está configurado para fornecer eletricidade para alimentar os sistemas elétricos de bordo e para cada motor (45) das hélices (36).

[074] O aparelho de transporte de carga útil (41) é, por exemplo, um sistema de elevação que compreende pelo menos uma linha implantada a partir da gôndola (34), por exemplo, por um guincho para transportar uma carga útil (30) abaixo da gôndola (34). A carga útil (30) é suspensa a partir do dirigível híbrido (10) pelo aparelho de transporte de carga útil (41). A altura vertical entre a parte inferior da gôndola (34) e a carga útil (30) é então geralmente superior a 10 m e compreende entre 10 m e 60 m.

[075] Como mostrado nas Figuras 4 e 5, o mecanismo de controle (39) compreende um primeiro eixo de articulação (60) da hélice (36) em relação ao invólucro de flutuação (32), um segundo eixo de articulação (62) da hélice (36) em relação ao invólucro de flutuação (32), perpendicular ao primeiro eixo de articulação (60) e, vantajosamente, um conjunto de conexão (64) entre o primeiro eixo de articulação (60) e o segundo eixo de articulação (62).

[076] O mecanismo de controle (39) compreende ainda uma unidade de controle (66) para controlar os respectivos ângulos de rotação da hélice (36) em torno do primeiro eixo de articulação (60) e em torno do segundo eixo de articulação (62), para definir uma orientação do eixo da hélice (B-B’) e da força gerado pela hélice (36).

[077] Neste exemplo, o segundo eixo de articulação (62) é um eixo horizontal de orientação fixa em relação ao eixo longitudinal (A-A’). Na projeção em um plano horizontal contendo o eixo longitudinal (A-A’), o segundo eixo de articulação (62) é, vantajosamente, perpendicular ao eixo longitudinal (A-A’).

[078] Quando o eixo da hélice (B-B’) é horizontal, o primeiro eixo de articulação (60) é vertical. O conjunto de conexão conecta o primeiro eixo de articulação (60) ao segundo eixo de articulação (62), de modo que quando a hélice (36) gira em torno do segundo eixo de articulação (62), o primeiro eixo de articulação (60) também gira conjuntamente em torno do segundo eixo de articulação (62).

[079] Vantajosamente, o conjunto de conexão (64) é do tipo “cardan” ou “suspensão cardan”. O primeiro eixo de articulação (60) compreende pelo menos um primeiro pivô (70), preferencialmente dois primeiros pivôs (70) opostos, fornecidos radialmente em dois lados opostos da guia tubular da hélice (51) perpendicularmente ao eixo da hélice (B-B’).

[080] O aparelho de conexão compreende pelo menos uma forquilha (72), preferencialmente duas forquilhas opostas (72) compreendendo uma base (74) e dois braços (76) conectando os primeiros pivôs opostos (70) em cada lado da guia tubular da hélice (51).

[081] O segundo eixo de articulação (62) compreende pelo menos um segundo pivô (78), preferencialmente dois segundos pivôs (78) opostos, fornecidos entre cada base (74) e a estrutura de mastro (44) no invólucro de flutuação (32).

[082] Como mostrado nas Figuras 6 a 8, a unidade de controle (66) é capaz de girar seletivamente cada hélice (36) em torno do segundo eixo de articulação (62) para modificar o ângulo de inclinação do eixo da hélice (B- B’) em relação ao eixo longitudinal (A-A’) quando o eixo longitudinal (A-A’) é horizontal, de -180° a +180°, vantajosamente de -90° a 90° para gerar uma força com um componente de elevação ou descida (ou elevação reversa) puramente vertical (ver Figura 6), um componente de acionamento longitudinal capaz de mover o dirigível híbrido ao longo do eixo longitudinal (A-A’) (ver Figura 8) e/ ou uma força que tem uma mistura de um componente vertical de elevação ou descida e de um componente de acionamento longitudinal (Figura 7).

[083] Como mostrado na Figura 11, a unidade de controle (66) é capaz de girar seletivamente cada hélice (36) em torno do primeiro eixo de articulação (60) para modificar o ângulo de inclinação do eixo da hélice (B-B’) em relação a um eixo perpendicular ao segundo eixo de articulação (62) de - 180° a +180°, preferencialmente de -90° a +90° para incluir um componente de acionamento transversal capaz de mover o dirigível híbrido (10) transversalmente ao eixo longitudinal (A-A’).

[084] Um método para transportar uma carga útil (30) para um local de destino (11) será agora descrito.

[085] Inicialmente, o dirigível híbrido (10) é transportado em um estado desinflado para um local de montagem, por exemplo, um campo base (26).

[086] O dirigível híbrido (10) é montado e o invólucro de flutuação é preenchido com um gás mais leve que o ar, como mostrado na etapa (100) da Figura 9.

[087] Vantajosamente, o mecanismo de controle (49) de cada hélice (36) é acionado para colocar o eixo da hélice (B-B’) em uma posição substancialmente vertical para gerar uma força de levantamento com a hélice (36). Como mostrado na etapa (102) da Figura 9, o dirigível híbrido (10) é levantado pela combinação da flutuabilidade positiva e da força de levantamento.

[088] Em uma altitude alvo para a carga útil, por exemplo, superior a 30 m acima do dossel, o eixo da hélice (B-B’) é progressivamente inclinado por rotação em torno do segundo eixo de articulação (62) para gerar uma força com um componente de acionamento longitudinal e mover longitudinalmente o dirigível (10).

[089] Na etapa (104) da Figura 9, o eixo da hélice (B-B’) é definido paralelamente ao eixo longitudinal (A-A’). O controlador de inclinação (46) é ativado para gerar um passo negativo do eixo longitudinal (A-A’) do dirigível híbrido (10).

[090] O passo negativo cria uma força de descida aerodinâmica no dirigível híbrido (10) quando o dirigível híbrido (10) se move longitudinalmente. A força de descida aerodinâmica compensa a flutuabilidade positiva e permite que a altitude do dirigível híbrido (10) permaneça constante (ver etapa (106) da Figura 9).

[091] Nas proximidades da posição de carga útil, as hélices (36) são novamente giradas em torno do segundo eixo de articulação (62) para gerar uma força que tem um componente de descida crescente. Quando o dirigível híbrido atinge um local acima da carga útil (36), o eixo da hélice (B-B’) é definido na vertical novamente para permitir um voo estacionário descendente acima da carga útil (36) (ver a etapa (108) da Figura 9).

[092] O aparelho de transporte de carga útil (41) é então implantado na carga útil (30). A carga útil (30) é subsequentemente conectada ao aparelho de transporte de carga útil (41). Quando a carga útil é pesada, a flutuabilidade combinada do dirigível híbrido (10) que carrega a carga útil é negativa.

[093] A unidade de controle (66) é então acionada para girar as hélices (36), vantajosamente, definindo o eixo da hélice (B-B’) para ser vertical, a fim de gerar uma força de levantamento vertical compensando a flutuabilidade negativa.

[094] O dirigível híbrido (10) carregando a carga útil (30) se eleva acima do solo. Na etapa (110) da Figura 9, o eixo da hélice (B-B’) é girado em torno do segundo eixo de articulação (62) para gerar uma força possuindo um componente longitudinal.

[095] O ângulo de passo do eixo longitudinal é elevado a um valor positivo, por exemplo superior a 0°, em particular superior a 1° e geralmente compreendido entre 0° e 15°, em particular entre 0,5° e 5°, para gerar uma força de levantamento aerodinâmica além do componente de elevação gerado pelas hélices (36).

[096] A força de levantamento aerodinâmica, por exemplo, varia entre 40% e 60% da força de levantamento total gerada pelas hélices (36) e a força de levantamento aerodinâmica.

[097] A utilização de um passo positivo do dirigível híbrido (10) no método de acordo com a invenção, portanto, permite que o dirigível carregue cargas úteis mais pesadas (30) sem ter que aumentar significativamente o tamanho do invólucro de flutuação (32) ou sem ter que gerar uma força de levantamento maior com as hélices (36).

[098] Na etapa (112) da Figura 10, ao alcançar a vizinhança do local de destino (11), o passo do eixo longitudinal (A-A’) do dirigível híbrido (10) diminui progressivamente e/ ou a orientação do eixo da hélice (B-B') em torno do segundo eixo de articulação (62) é modificado para gerar uma força de descida.

[099] O dirigível híbrido (10) desce progressivamente em direção ao local de destino (11) enquanto se move longitudinalmente em direção a ele.

[0100] Se o eixo longitudinal (A-A’) é transversalmente desviado do local de destino exato (11), a unidade de controle (66) é acionada para girar as hélices (36) em torno do primeiro eixo de articulação (60). O eixo da hélice (B-B') se inclina em relação ao eixo (C-C’) paralelo ao eixo longitudinal e cada hélice (36) gera uma força de movimento transversal. O eixo longitudinal (A-A’) do dirigível híbrido (10) se move transversalmente para alinhar o local de destino (11) com o eixo longitudinal (A-A’), como mostrado nas Figuras 11 e 12.

[0101] No método de acordo com a invenção, a posição do dirigível híbrido (10) pode, portanto, ser finamente controlada não apenas verticalmente, mas também horizontalmente, sem ter que executar procedimentos de contorno complicados se o local de destino (11) não estiver perfeitamente alinhado com o eixo longitudinal (A-A’).

[0102] Isso é particularmente útil em um ambiente remoto, tal como uma região de interesse (12) que compreende vegetação (16) e clareiras (22) de pequenos volumes.

[0103] Então, como mostrado na etapa (114) da Figura 10, os eixos da hélice (B-B’) são orientados verticalmente e uma descida estacionária do dirigível híbrido (10) é realizada até que a carga útil toque o local de destino (11).

[0104] A carga útil (30) é então desconectada do aparelho de transporte de carga útil (41) e o dirigível (10) voa de volta para outro local, por exemplo, para o campo base (26) (etapa (116)), de uma maneira semelhante às etapas (102) a (106).

[0105] Em uma variante (não mostrada), o rotor (48) da ou de cada hélice (36) é capaz de girar em duas direções opostas. A hélice é capaz de gerar uma força de levantamento ou uma força de descida, dependendo do sentido de rotação, sem ter que girar a hélice (36) em torno do segundo eixo de articulação (62).

[0106] Em outra variante, o ajuste transversal da posição do eixo longitudinal (A-A’) é realizado sem mover longitudinalmente o dirigível híbrido (10) ao longo do eixo longitudinal (A-A’).

[0107] Em outra variante, a carga útil (30) é recebida diretamente na gôndola (34) ou é fixada à gôndola (34). O aparelho de transporte de carga útil (41) é, por exemplo, um compartimento definido na gôndola (34) ou uma estrutura fixada sob a gôndola (34).

[0108] A carga útil (30) não é necessariamente solta no local de destino (11), mas pode permanecer conectada à gôndola (34) a uma distância do solo no local de destino (11).

[0109] Por exemplo, a carga útil (34) compreende, vantajosamente, sensores para realizar medições. Esses sensores são, por exemplo, sensores ativos, tais como sensores eletromagnéticos, sensores a laser (LIDAR) ou sensores infravermelhos ou sensores passivos que medem o campo gravitacional ou o campo magnético.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. MÉTODO PARA TRANSPORTAR UMA CARGA ÚTIL (30) PARA UM LOCAL DE DESTINO (11), caracterizado por compreender as seguintes etapas: - fornecer um dirigível híbrido (10) compreendendo um invólucro de flutuação (32) contendo um gás mais leve que o ar, o invólucro de flutuação (32) possuindo um eixo longitudinal (A-A’), o dirigível híbrido (10) compreendendo uma gôndola (34) carregada pelo invólucro de flutuação (32) e um aparelho de transporte de carga útil (41) conectado ao invólucro de flutuação (32), pelo menos uma hélice (36) compreendendo pelo menos uma pá (50) capaz de gerar uma força quando girada em torno de um eixo da hélice (B-B’) e um mecanismo (39) para controlar a orientação da pelo menos uma hélice (36) em relação ao invólucro de flutuação (32) em torno de pelo menos um eixo (60; 62) para modificar o orientação da força gerada por dita pelo menos uma hélice (36); - pilotar o dirigível híbrido (10) carregando a carga útil (30) para o local de destino (11), em que a pilotagem do dirigível híbrido (10) carregando a carga útil (30) compreende gerar uma força de levantamento com a pelo menos uma hélice (36); em que a pilotagem do dirigível híbrido (10) carregando a carga útil (30) compreende inclinar o eixo longitudinal (A-A’) do invólucro de flutuação (32) para um passo positivo para gerar uma força de levantamento aerodinâmica quando o dirigível híbrido (10) carregando a carga útil (30) se move longitudinalmente.

2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo passo positivo ser superior a 0,5° e estar, preferencialmente, compreendido entre 0,5° e 15°, em particular de 0,5° a 5°.

3. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações

1 a 2, caracterizado por compreender, antes de pilotar o dirigível híbrido (10) carregando a carga útil (30) para o local de destino (11): - pilotar o dirigível híbrido (10) para a carga útil (30) e conectar o aparelho de transporte de carga útil (41) à carga útil (30); - levantar a carga útil (30), e, depois de pilotar o dirigível híbrido (10) carregando a carga útil (30) para o local de destino (11): - abaixar o dirigível híbrido (10) e a carga útil (30) para soltar a carga útil (30) no local de destino (11).

4. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por compreender, após soltar a carga útil (30) no local de destino (11), pilotar de volta o dirigível híbrido (10) sem uma carga útil (30) ou com uma carga útil (30), de modo que o dirigível híbrido (10) combinado mais a carga útil (30) tenha uma flutuabilidade mais leve que o ar, em que a pilotagem de volta do dirigível híbrido (10) compreende inclinar o eixo longitudinal (A-A’) do invólucro de flutuação (32) para um passo negativo para gerar uma força de descida aerodinâmica quando o dirigível híbrido (10) se move longitudinalmente.

5. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pela pilotagem de volta do dirigível híbrido (10) compreender gerar uma força de descida com a pelo menos uma hélice (36).

6. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 5, caracterizado pela pilotagem do dirigível híbrido (10) para a carga útil (30) compreender gerar uma força de levantamento com a pelo menos uma hélice (36) para levantar o dirigível (10) a uma altitude alvo.

7. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pela pilotagem do dirigível híbrido (10) para a carga útil (30) compreender, após atingir a altitude alvo, inclinar o eixo longitudinal (A-A’) do invólucro de flutuação (32) para um passo negativo para gerar uma força de descida aerodinâmica quando o dirigível híbrido (10) se move longitudinalmente.

8. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pela pilotagem do dirigível híbrido (10) carregando a carga útil (30) para o local de destino (11) compreender acionar o mecanismo (39) para controlar a orientação da pelo menos uma hélice (36) para gerar uma força possuindo um componente transversal ao eixo longitudinal (A-A’) para ajustar transversalmente a posição do eixo longitudinal (A-A’) do invólucro de flutuação (32) em relação ao local de destino (11).

9. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo mecanismo (39) para controlar a orientação da pelo menos uma hélice (36) compreender um primeiro eixo de articulação (60) da pelo menos uma hélice (36) em relação ao invólucro de flutuação (32) que é vertical quando o eixo da hélice (B-B’) é horizontal e em que o mecanismo (39) para controlar a orientação da pelo menos uma hélice (36) gira a pelo menos uma hélice (36) em torno do primeiro eixo de articulação (60) para gerar a força possuindo um componente transversal ao eixo longitudinal (A-A’).

10. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 9, caracterizado pelo mecanismo para girar a pelo menos uma hélice (36) compreender um segundo eixo de articulação (62) da pelo menos uma hélice (36) em relação ao invólucro de flutuação (32) que é horizontal quando o eixo longitudinal (A-A’) é horizontal e em que o mecanismo (39) para controlar a orientação da pelo menos uma hélice (36) gira a pelo menos uma hélice (36) em torno do segundo eixo de articulação (62) para gerar a força de levantamento.

11. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo primeiro eixo de articulação (60) ser rotativo em torno do segundo eixo de articulação (62) e em que a rotação da pelo menos uma hélice (36) em torno do segundo eixo de articulação (62) gera uma rotação do primeiro eixo de articulação (60) em torno do segundo eixo de articulação (62).

12. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 11, caracterizado pelo ajuste transversal da posição do eixo longitudinal (A- A’) ser realizado sem mover longitudinalmente o dirigível híbrido (10).

13. DIRIGÍVEL HÍBRIDO (10) para transportar uma carga útil (30) para um local de destino (11), caracterizado por compreender: - um invólucro de flutuação (32) contendo um gás mais leve que o ar, em que o invólucro de flutuação (32) possui um eixo longitudinal (A-A’), - uma gôndola (34) carregada pelo invólucro de flutuação (32); - um aparelho de transporte de carga útil (41) conectado ao invólucro de flutuação (32); - pelo menos uma hélice (36) compreendendo pelo menos uma pá (50) capaz de gerar uma força quando girada em torno de um eixo da hélice (B- B’); e - um mecanismo (39) para controlar a orientação da pelo menos uma hélice (36) em relação ao invólucro de flutuação (32) em torno de pelo menos um eixo (60, 62) para modificar a orientação da força gerada, em que o mecanismo (39) para controlar a orientação da pelo menos uma hélice (36) é capaz de controlar a orientação da pelo menos uma hélice (36) para gerar uma força de levantamento com a pelo menos uma hélice (36) ao pilotar o dirigível híbrido (10) carregando a carga útil (30), - um controlador de inclinação (46) capaz de inclinar o eixo longitudinal (A-A’) do invólucro de flutuação (32) para um passo positivo para gerar uma força de levantamento aerodinâmica quando o dirigível híbrido (10) carregando a carga útil (30) se move longitudinalmente.

14. DIRIGÍVEL HÍBRIDO (10), de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo mecanismo (39) para controlar a orientação da pelo menos uma hélice (36) ser capaz de controlar a orientação da pelo menos uma hélice (36) para gerar uma força possuindo um componente transversal ao eixo longitudinal (A-A’) para ajustar transversalmente a posição do eixo longitudinal (A-A’) do invólucro (32) em relação ao local de destino (11).

15. DIRIGÍVEL HÍBRIDO (10), de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo mecanismo (39) para controlar a orientação da pelo menos uma hélice (36) compreender um primeiro eixo de articulação (60) da pelo menos uma hélice (36) em relação ao invólucro de flutuação (32) que é vertical quando o eixo da hélice (B-B’) é horizontal, em que o mecanismo (39) para controlar a orientação da pelo menos uma hélice (36) é capaz de girar a pelo menos uma hélice (36) em torno do primeiro eixo de articulação (60) para gerar a força possuindo um componente transversal ao eixo longitudinal (A-A’).