EP0517553B1 - Tuyère et jouet volant - Google Patents

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EP0517553B1
EP0517553B1 EP92401032A EP92401032A EP0517553B1 EP 0517553 B1 EP0517553 B1 EP 0517553B1 EP 92401032 A EP92401032 A EP 92401032A EP 92401032 A EP92401032 A EP 92401032A EP 0517553 B1 EP0517553 B1 EP 0517553B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
nozzle
type
balloon
relatively
toy
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP92401032A
Other languages
German (de)
English (en)
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EP0517553A1 (fr
Inventor
Jean-Paul Domen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
DOMEN, JEAN-PAUL
Le Cren Roger
Original Assignee
Le Cren Roger
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Le Cren Roger filed Critical Le Cren Roger
Publication of EP0517553A1 publication Critical patent/EP0517553A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0517553B1 publication Critical patent/EP0517553B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63H—TOYS, e.g. TOPS, DOLLS, HOOPS OR BUILDING BLOCKS
    • A63H27/00—Toy aircraft; Other flying toys
    • A63H27/06—Jet-propelled flying toys, e.g. aeroplanes

Definitions

  • the invention relates to a family of nozzles for flying toys and various flying reaction toys, in which these nozzles are incorporated and the propulsion ensured, thanks to the potential energy accumulated in the stretched elastic wall of an inflated balloon, of a balloon, for example.
  • This flying toy includes a usual balloon, a small foam-rubber figure and an assembly accessory.
  • the little figure is an astronaut with slightly bent legs, carrying a backpack.
  • the bag is crossed from top to bottom by a cylindrical conduit, occupied by the inflating appendage of the balloon.
  • the accessory is a cannula inserted into the tip of the appendix which comes out of the bag. It allows both to keep everything in place and to constitute an inflation mouth for the balloon and an ejection nozzle for air, during the deflation of the balloon.
  • the flying toy flying thus produced can, announces the catalog, fly over up to five meters, the height reached not being specified.
  • which given the complex geometry of the object and the gap between its center of gravity and the thrust axis of the jet, is a relatively interesting result that children appreciate. Such performance is far from satisfying an aeronautical engineer.
  • the object of the invention is, in general, to constitute a family of flying toys making the best use of the potential energy contained in the stretched elastic wall of an inflated balloon.
  • the first particular object of the invention is to produce a family of new nozzles for balloons with elastic walls, for example balloons, making it possible to transform such balloons into particularly efficient flying toys with reaction.
  • the second particular object of the invention is to produce, by means of a balloon with an elastic wall, a first new nozzle, provided fasteners of a first type, and a trajectory stabilizer of a first type fixed to these fasteners, a first flying toy, capable of rising to a relatively large height and following a determined trajectory, adjustable in advance.
  • the third particular object of the invention is to produce, by means of an elastic wall balloon, a second new nozzle, provided with fasteners of a second type, and a trajectory stabilizer of a second type, attached to one of these fasteners, a second flying toy, also capable of rising to a relatively large height.
  • the fourth particular object of the invention is to produce, using a balloon with an elastic wall and a third new nozzle, provided with fasteners of the first and second types, associated with suitable accessories, a flying toy for reaction, can fly and hover over a relatively large distance.
  • This second type nozzle and this second toy according to the invention have certain similarities with the subject of the description of US Patent No. 2,840,948.
  • This patent describes a small injected plastic device, adapted, on the one hand, to serve as a shutter for an inflated balloon and, on the other hand, to serve as an attachment to a support rod making it possible to hold on to the hand this balloon.
  • the device comprises a fastening tube, adapted to be engaged on the rod in question, connected by divergent link arms to a relatively large support ring. The balloon being inflated and its inflation appendage twisted, this appendage is engaged in the support ring and then wedged between the link arms. Then, the support rod is engaged in the attachment tube.
  • the second type nozzle according to the invention comprises an inlet flange, an outlet neck and an attachment lug arranged between the collar and the neck, in parallel with its thrust axis.
  • the positions of this second type fastening lug and the thrust axis of the nozzle are consequently spaced from one another.
  • the cited device and the second type nozzle according to the invention have very similar structures and two common functions, namely closing the balloon and fixing its support rod, they present fundamental differences . These differences arise from the simple fact that the two functions above are the only ones of the device cited while the nozzle, by definition, must have another function, the propulsion of the balloon, which had never been combined with the other two . Such a combination requires, on the one hand, to separate and separate from each other, the means for attaching the support rod and the means for ejecting the air from the balloon and, on the other hand, to have a new means of closing the inflated balloon, allowing an easy reversal of the situation, when the balloon is released. What does the second type of nozzle above, incorporated in the second flying toy according to the invention, thirty five years after the invention of the device cited.
  • a nozzle of the third type is a nozzle similar to the previous two, comprising three lugs of attachment of the first type, regularly arranged around the inlet flange, and at least one second type lug, placed next to the thrust axis, between the inlet flange and the outlet neck, equidistant from two lugs of the first type.
  • a third flying toy according to the invention is formed which can, with a good quality balloon inflated, rise ten meters and then hover over twenty others, before to ask.
  • a first flying toy comprises, first of all, a rubber balloon 10, of common type, provided with a flexible inflation appendage 12 terminated by an elastic bead 14.
  • a balloon 10 weighs three grams when empty. Inflated at best by a child, it contains about thirty liters of air, with an overpressure of twenty hectopascals, the stored energy being sixty joules. Its diameter is then about forty centimeters and the surface of its stretched wall is about sixteen times greater than that which it possesses when empty.
  • the balloon 10 and its appendage 12 is associated a nozzle 16, with a relatively rigid thin wall, of injected plastic, weighing approximately one gram.
  • the nozzle 16 is a small frustoconical trash without bottom, constituted by a relatively wide circular collar 18, connected by three straps 22 a, b, c to a frustoconical neck 24, provided with a tight outlet edge 26
  • the nozzle 16 is forty millimeters high, the collar 18, thirty six in diameter, the straps 22, fifteen in length and the neck 24, fifteen in height and ten in outlet diameter.
  • the shoulder straps 22 a, b, c are respectively associated with three tubular pins 20 a, b, c, ten millimeters long, arranged parallel to the thrust axis of the nozzle 16.
  • These lugs 20 are on one side connected to the flange 18 and open on the other in the direction of the neck 24.
  • the flange 18 has three hollow lugs 30 a, b, c, each measuring ten millimeters long and eight millimeters wide, arranged at 120 ° from each other and forming an angle of about 70 ° with the thrust axis of the nozzle 16.
  • These pins 30 are ends of gutter having a U-shaped section, open on the side opposite the neck 24 (in order to simplify the mold which is used to manufacture the nozzles) and they have an enlarged central part 32 and, at the end, a claw 34.
  • the lugs in the gutter 30 are lugs for attaching the first type and the tubular lugs 20, attachment lugs of the second type.
  • each lug of the first type 30 a, b, c is engaged a light hollow rod 36 a, b, c, a drinking straw of common type, for example. Due to the widening 32 and the claw 34 of the pins 30, the hollow rods 36 are firmly held in place. Together, these three rods 36 a, b, c weigh about two grams and each is about twenty centimeters long and six millimeters in inside diameter. Each of these rods 36 a, b, c is attached a tail 38 a, b, c. For this purpose, a square about four centimeters on a side and a central fixing tab eight millimeters wide and fifteen long, were, first of all, cut out of Bristol board. Each tail thus prepared weighs substantially a quarter of a gram. The fixing tab of each tail 38 being inserted into a hollow rod 36, each of these is then engaged on one of the lugs 30 of the flange 18 of the nozzle 16.
  • a second flying toy according to the invention is shown. It comprises a balloon 10 fitted with a nozzle 16 according to FIG. 2.
  • a rod 40 In one of the attachment lugs of the second type, constituted by one of the tubular connections 20, is engaged a rod 40, relatively long (50 cm , for example) and rigid, provided with a tail 38.
  • This rod 40 is, for example, that usually supplied with an inflated balloon, provided with a closure and fixing accessory (in particular that described in the patent American cited above), to allow the child to hold it in the hand.
  • This empennage 38 is similar to that of FIG. 1.
  • a rocket aircraft which comprises a usual balloon 10, a nozzle 16 identical to that described in Figure 2, a fuselage 42 and two wings 44 a, b.
  • the fuselage 42 is a relatively long and rigid rod (in practice the rod 40 of FIG. 3), provided at its end with a V-shaped tail 46 and embedded on the other in one of the three second type lugs , constituted by the tubular connector 20c, so as to be held substantially parallel to the thrust axis of the nozzle 16.
  • the tail 46 is produced by means of a sheet of paper of approximately 5 ⁇ 10 cm, folded in half after y having made two cutouts freeing a retaining strip 48.
  • the wings 44 each include a spar 50 and a skin 52.
  • the spars 50 are drinking straws of the standard type and the skins 52, two sheets of paper elongated by about 10 ⁇ 30 cm, for example, cut from a standard A4 sheet.
  • the wings 44 a, b are, by means of their longitudinal members 50, embedded on the two attachment pins of the first type 30 a, b, arranged on either side of the attachment pin of the second type 20c.
  • the child begins by installing the nozzle 16 on the appendix 12 of the balloon 10.
  • the balloon being empty, by means, for example, of one of the drinking straws 36
  • the appendix 12 is inserted into the nozzle 16 until it emerges from the neck 24.
  • the flange 18 is engaged around the base of the balloon 10, so that a significant part of the appendix 12 comes out of the neck 24 and can then be turned over on it, until the elastic bead 14 of the appendix 12 can be engaged on the lower edges of the windows delimited by the connecting straps 22 a, b, c , thus ensuring effective retention of this bead 14 in its original position.
  • the child cuts out from Bristol board the empennages 38 and their fixing tabs following the dotted lines provided for this purpose. Then, he engages each tongue in a straw 36 and pushes it on one of the first type attachment lugs 30 of the nozzle 16. To facilitate the conditions in which the child can hold his toy, he will insert the rod 40 referred to in Figure 3, in one of the three second type fastening lugs 20 a, b, c.
  • a flying toy flying according to the invention weighs, in the air, at the time of its departure, a little less than six grams, the weight of the air (40 gr) stored in the balloon being substantially compensated by the buoyancy.
  • the theoretical initial speed of the air jet is 60 m / sec and, taking into account the moving masses, the vertical acceleration applied to the toy is 2 m / sec2. This speed and this initial acceleration gradually decrease as the balloon 10 deflates and decreases its potential energy.
  • This acceleration begins by slowly lifting the toy then by making it take up rather quickly a cruising speed limited to approximately 3 m / sec, under the effect of the air resistance.
  • the decreasing thrust of the jet then exactly compensates for the weight of the balloon in the air and the decreasing aerodynamic drag it undergoes.
  • the ascending speed of the rocket balloon decreases until it is canceled a little after the end of the thrust of the jet. It then falls back, generally by turning, tail fin raised.
  • the maximum height a flying toy can reach jet according to the invention, made by means of a good quality balloon, is a dozen meters, the rise time being about five seconds. Which, despite the low energy efficiency of rockets at low speed (around 1.5%), constitutes remarkable performance for a machine of such simplicity.
  • the adjustments consist in modifying the sinking of one or two straws on their fixing lugs and / or that of the tongues of the empennages in the straws. If one wishes for the rocket balloon, a trajectory as vertical as possible, the adjustments will consist in placing at best the center of gravity of the rocket balloon on the thrust axis of the nozzle. If one seeks to rotate the rocket balloon by a given number of turns during its ascent, the adjustments will consist in turning an adequate angle at least one straw around its fixing lug and therefore to modify the angular position of the empennage.
  • the child inserts an arrow constituted by the rod 40 provided with a tail 38, in one of the second type fastening lugs 20 of the nozzle 16.
  • the way of implementing a second type flying toy according to the invention is in all respects similar to that described above for the first toy.
  • the performances obtained are comparable but it becomes difficult, with the simplified trajectory stabilizer used, to fix with precision the trajectory to be followed by the rocket and, moreover, the particular aesthetics of a rocket ball mounted on a tripod is lost.
  • the child begins by building the wings of his rocket plane.
  • he uses two drinking straws as spars 50 and two sheets of paper suitably cut as skins 52.
  • a sheet of standard A4 paper is cut in two equal parts in the direction of the length then a triangle is removed at one end of the half-leaves thus obtained.
  • the long side of the leaves thus prepared is glued over a width substantially equal to the conical shape of the drinking straws used to form the side members of the wings.
  • this straw is rolled up in the area thus glued, taking care to let out, on the side of the triangle removed, a piece of spar sufficient to be able to fit each wing on one of the first type lugs 30 a, b .
  • the child sets up the fuselage 42 of his rocket plane. To do this, it uses a relatively long and rigid rod before tailed which it inserts into the lug of attachment of the second type 20c, arranged in the plane of symmetry of the two wings 44 a, b.
  • Such a rocket airplane is stable in roll, because the wings have a positive dihedral, created by the regular distribution of the three attachment pins of the first type 30 a, b, c around the thrust axis of the nozzle 16. It is also stable in yaw, due to the positive deflection of the wings, created by the inclination of the pins 30.
  • pitch stability a simple adjustment of the incidence of the wings makes it possible to quickly get it. This adjustment will consist in turning the hollow spar 50 of each wing 44 around its fixing lug 30.
  • a good quality balloon inflated suitably, such a rocket plane, dropped with a longitudinal attitude of 45 °, rises quickly up to ten meters then it hovers over twenty others, before landing. This is particularly remarkable with such simple and inexpensive means.
  • flying reaction toys according to the invention stems directly from their performance and their cost price. These are all educational toys that are perfectly affordable and particularly attractive for young people who, in clubs or individually, are interested in aeronautics and space adventure.
  • the flying reaction toys according to the invention will constitute advertising gifts for many companies. This is especially true for fast food companies, as they distribute drinking straws and often offer their young customers branded balloons.
  • the flying toys according to the invention will be marketed in the form of construction kits.
  • Another variant will consist in replacing the three windows drilled in the thin wall of the nozzle, by three cutouts in an arc of a circle or by a single circular bead.
  • the elastic bead 14 of the balloon appendage can find support there.
  • the solution described (large windows) will however be preferred, because it reduces the weight and the cost of the nozzle.

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Description

  • L'invention concerne une famille de tuyères pour jouets volants et différents jouets volants à réaction, dans lesquels ces tuyères sont incorporées et la propulsion assurée, grâce à l'énergie potentielle accumulée dans la paroi élastique tendue d'un ballon gonflé, d'une baudruche, par exemple.
  • On connaît un jouet volant de ce genre, décrit à la page 7 du catalogue "Cadeaux d'affaires" d'avril 1991, de la Société française FIX SHOP de Stasbourg. Ce jouet volant, appelé "Jet-Astronaute", comprend un ballon de baudruche usuel, un petit personnage en caoutchouc-mousse et un accessoire d'assemblage. Le petit personnage est un astronaute aux jambes légèrement fléchies, portant sac à dos. Le sac est traversé de haut en bas par un conduit cylindrique, occupé par l'appendice de gonflage du ballon. L'accessoire est une canule introduite dans le bout d'appendice qui sort du sac. Elle permet à la fois de maintenir le tout en place et de constituer une embouchure de gonflage pour le ballon et une tuyère d'éjection pour l'air, pendant le dégonflage du ballon.
  • Avec un ballon de bonne qualité bien gonflé, le jouet volant à réaction ainsi réalisé peut, annonce le catalogue, survoler jusqu'à cinq mètres, la hauteur atteinte n'étant pas précisée. Ce qui, compte-tenu de la géométrie complexe de l'objet et de l'écart entre son centre de gravité et l'axe de poussée du jet, est un résultat relativement intéressant que les enfants apprécient. Une telle performance est toutefois loin de satisfaire un ingénieur en aéronautique.
  • L'objet de l'invention est, d'une manière générale, de constituer une famille de jouets volants utilisant au mieux l'énergie potentielle contenue dans la paroi élastique tendue d'un ballon gonflé.
  • Le premier objet particulier de l'invention est de réaliser une famille de tuyères nouvelles pour ballons à paroi élastique, les baudruches par exemple, permettant de transformer de tels ballons en jouets volants à réaction particulièrement performants.
  • Le deuxième objet particulier de l'invention est de réaliser, au moyen d'un ballon à paroi élastique, d'une première tuyère nouvelle, pourvue d'attaches d'un premier type, et d'un stabilisateur de trajectoire d'un premier type fixé à ces attaches, un premier jouet volant à réaction, susceptible de s'élever à une hauteur relativement grande et de suivre une trajectoire déterminée, réglable à l'avance.
  • Le troisième objet particulier de l'invention est de réaliser, au moyen d'un ballon à paroi élastique, d'une deuxième tuyère nouvelle, pourvue d'attaches d'un second type, et d'un stabilisateur de trajectoire d'un second type, fixé à l'une de ces attaches, un deuxième jouet volant à réaction, également susceptible de s'élever à une hauteur relativement grande.
  • Le quatrième objet particulier de l'invention est de réaliser au moyen d'un ballon à paroi élastique et d'une troisième tuyère nouvelle, pourvue d'attaches des premier et second types, associés à des accessoires adéquats, un jouet volant à réaction, pouvant voler et planer sur une distance relativement importante.
  • Selon l'invention, une tuyère d'éjection d'air d'un premier type, notamment pour ballons de baudruche, comprend:
    • une collerette d'entrée relativement large et un goulot de sortie relativement étroit, adapté à éjecter de l'air suivant un axe de poussée;
    • au moins trois ergots, dits de premier type, solidaires de la collerette et régulièrement disposés tout autour;
    • ces ergots de premier type sont des attaches adaptées à tenir fermement des tiges légères relativement rigides dans des directions obliques par rapport audit axe de poussée.
  • Selon l'invention, un premier jouet volant à réaction est caractérisé en ce qu'il comprend:
    • une tuyère du premier type défini ci-dessus;
    • un ballon à paroi élastique, pourvu d'un appendice de gonflage;
    • des tiges relativement légères et rigides, pourvues d'un empennage à une extrémité;
    et en ce que:
    • l'appendice traverse la collerette et le goulot de la tuyère et son extrémité est retounée sur le goulot;
    • la tuyère sert d'obturateur au ballon gonflé, après avoir subi plusieurs rotations par rapport à lui;
    • les tiges empennées sont fermement fixées auxdits ergots d'attache.
  • Grâce à ces dispositions, au moyen d'un ballon de baudruche usuel, d'une tuyère nouvelle du premier type, pourvue de trois ergots d'attache, et de trois pailles à boire préalablement empennées, un jouet volant à réaction d'un premier type est constitué. Du fait de la répartition régulière des masses autour de l'axe de symétrie du ballon, d'une part, et de l'abaissement du centre de gravité de l'ensemble, apporté par les pailles malgré leur légèreté, d'autre part, la trajectoire de ce nouveau jouet peut, après règlage des empennages, être aisément rendue verticale. Dans ce cas, on peut, avec un ballon de baudruche de bonne qualité, atteindre une hauteur d'une douzaine de mètres.
  • Selon l'invention, une tuyère d'éjection d'air d'un second type, notamment pour ballons de baudruche, comprend:
    • une collerette d'entrée relativement large et un goulot de sortie relativement étroit, adapté à éjecter de l'air suivant un axe de poussée;
    • au moins un ergot, dit de second type, disposé entre la collerette d'entrée et le goulot de sortie;
    • cet ergot de second type est une attache adaptée à tenir fermement une tige relativement légère, longue et rigide dans une direction sensiblement parallèle à l'axe de poussée.
  • Selon l'invention, un deuxième jouet volant à réaction est caractérisé en ce qu'il comprend:
    • une tuyère du second type défini ci-dessus;
    • un ballon à paroi élastique, pourvu d'un appendice de gonflage;
    • une tige relativement légère, longue et rigide, pourvue d'un empennage à une extrémité;
    et en ce que:
    • l'appendice traverse la collerette et le goulot de la tuyère et son extrémité est retounée sur le goulot;
    • la tuyère sert d'obturateur au ballon gonflé, après avoir subi plusieurs rotations par rapport à lui;
    • la tige empennée est fermement fixée audit ergot d'attache du second type.
  • Grâce à ces dispositions, au moyen d'un ballon de baudruche usuel, d'une tuyère nouvelle de second type et de la tige relativement longue, habituellement utilisée pour tenir à la main un tel ballon, il est aisé, après avoir empenné la tige comme une flèche, de réaliser un deuxième jouet volant à réaction selon l'invention. Les performances d'un tel jouet sont comparables à celles du premier jouet volant à réaction décrit plus haut mais le règlage précis de la trajectoire est plus difficile.
  • Cette tuyère d'un second type et ce deuxième jouet selon l'invention présentent certaines similitudes avec l'objet de la description du brevet américain N°2.840.948. Ce brevet décrit un petit dispositif en plastique injecté, adapté, d'une part, à servir d'obturateur à un ballon de baudruche gonflé et, d'autre part, à servir d'attache à une tige de soutien permettant de tenir à la main ce ballon. Pour ce faire, le dispositif comporte un tube d'attache, adapté à être engagé sur la tige en question, raccordé par des bras de liaison divergents à un anneau d'appui relativement large. Le ballon étant gonflé et son appendice de gonflage torsadé, cet appendice est engagé dans l'anneau d'appui puis coincé entre les bras de liaison. Ensuite, la tige de soutien est engagée dans le tube d'attache.
  • La tuyère de second type selon l'invention comporte une collerette d'entrée, un goulot de sortie et un ergot d'attache disposé, entre la collerette et le goulot, en parallèle avec son axe de poussée. Les positions de cet ergot d'attache de second type et de l'axe de poussée de la tuyère sont en conséquence écartées l'une de l'autre.
  • Dans ces conditions, bien que le dispositif cité et la tuyère de second type selon l'invention aient des structures très semblables et deux fonctions communes, à savoir l'obturation du ballon et la fixation de sa tige de soutien, ils présentent des différences fondamentales. Ces différences découlent du simple fait que les deux fonctions ci-dessus sont les seules du dispositif cité alors que la tuyère, par définition même, doit posséder une autre fonction, la propulsion du ballon, qui n'avait jamais été combinée avec les deux autres. Une telle combinaison impose, d'une part, de séparer et d'écarter les uns des autres, les moyens d'attache de la tige de soutien et les moyens d'éjection de l'air du ballon et, d'autre part, de disposer d'un moyen nouveau d'obturation du ballon gonflé, permettant un renversement aisé de la situation, au moment du lâcher du ballon. Ce que fait la tuyère de second type ci-dessus, incorporée au deuxième jouet volant à réaction selon l'invention, trente cinq ans après l'invention du dispositif cité.
  • Selon l'invention, une tuyère du troisième type est une tuyère semblable aux deux précédentes, comportant trois ergots d'attache du premier type, régulièrement disposés autour de la collerette d'entrée, et au moins un ergot d'attache du second type, disposé à côté de l'axe de poussée, entre la collerette d'entrée et le goulot de sortie, à égale distance de deux ergots d'attache du premier type.
  • Selon l'invention, un troisième jouet volant à réaction, adapté à voler et planer, comprend:
    • un ballon, notamment de baudruche;
    • la tuyère du troisième type décrite ci-dessus;
    • un fuselage constitué par une tige relativement légère, longue et rigide, pourvue d'un empennage à une extrémité et fermement fixée de l'autre à un ergot d'attache du second type de la tuyère;
    • deux ailes en dièdre, comprenant chacune un longeron et une peau;
    • le longeron est une tige relativement légère et rigide;
    • la peau est une feuille mince, notamment en papier fort, fixée au longeron;
    • les longerons sont fermement fixés aux deux ergots d'attache du premier type, disposés de part et d'autre de l'ergot d'attache du second type auquel est fixé le fuselage.
  • Grâce à ces dispositions, un troisième jouet volant à réaction selon l'invention est constitué qui peut, avec un ballon de baudruche de bonne qualité convenablement gonflé, s'élever d'une dizaine de mètres puis planer sur une vingtaine d'autres, avant de se poser.
  • Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront d'une manière plus précise à la suite de la description ci-après de différentes formes de réalisation de l'invention, présentées à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés dans lesquels:
    • la figure 1 représente un premier jouet volant selon l'invention;
    • la figure 2 représente en perspective une tuyère selon l'invention;
    • la figure 3 représente un deuxième jouet volant selon l'invention;
    • la figure 4 représente un troisième jouet volant selon l'invention.
  • Selon la figure 1, un premier jouet volant selon l'invention comprend tout d'abord, un ballon de baudruche en caoutchouc 10, de type courant, pourvu d'un appendice souple de gonflage 12 terminé par un bourrelet élastique 14. Un tel ballon 10 pèse trois grammes à vide. Gonflé au mieux par un enfant, il contient environ trente litres d'air, avec une surpression de vingt hectopascals, l'énergie stockée étant de soixante joules. Son diamètre est alors de quarante centimètres environ et la surface de sa paroi tendue est à peu près seize fois supérieure à celle qu'elle possède à vide. Au ballon 10 et à son appendice 12 est associée une tuyère 16, à paroi mince relativement rigide, en plastique injecté, pesant environ un gramme.
  • Selon la figure 2, la tuyère 16 est une petite corbeille tronconique sans fond, constituée par une collerette circulaire relativement large 18, raccordée par trois bretelles 22 a,b,c à un goulot tronconique 24, pourvu d'un bord de sortie resserré 26. A titre d'exemple, la tuyère 16 a quarante millimètres de haut, la collerette 18, trente six de diamètre , les bretelles 22, quinze de long et le goulot 24, quinze de haut et dix de diamètre en sortie. Aux bretelles 22 a,b,c sont respectivement associés trois ergots tubulaires 20 a,b,c, longs de dix millimètres, disposés parallèlement à l'axe de poussée de la tuyère 16 . Ces ergots 20 sont d'un côté reliés à la collerette 18 et ouverts de l'autre en direction du goulot 24. La collerette 18 comporte trois ergots creux 30 a,b,c, mesurant chacun dix millimètres de long et huit de large, disposés à 120° les uns des autres et formant un angle de 70° environ avec l'axe de poussée de la tuyère 16. Ces ergots 30 sont des bouts de gouttière ayant une section en U, ouverte du côté opposé au goulot 24 (afin de simplifier le moule qui sert à fabriquer les tuyères) et ils présentent une partie centrale élargie 32 et, en bout, une griffe 34. En accord avec les définitions données ci-dessus, les ergots en gouttière 30 sont des ergots d'attache du premier type et les ergots tubulaires 20, des ergots d'attache du second type.
  • Selon la figure 1, sur chaque ergot de premier type 30 a,b,c, est engagée une tige creuse légère 36 a,b,c, une paille à boire de type courant, par exemple. Du fait de l'élargissement 32 et de la griffe 34 des ergots 30, les tiges creuses 36 sont fermement maintenues en place. Ensemble, ces trois tiges 36 a,b,c pèsent environ deux grammes et chacune mesure environ vingt centimètres de long et six millimètres de diamètre intérieur. A chacune de ces tiges 36 a,b,c, est fixé un empennage 38 a,b,c. A cet effet, un carré d'environ quatre centimètres de côté et une languette centrale de fixation de huit millimètres de large et de quinze de long, ont, tout d'abord, été découpés dans du bristol. Chaque empennage ainsi préparé pèse sensiblement un quart de gramme. La languette de fixation de chaque empennage 38 étant insérée dans une tige creuse 36, chacune de celles-ci est ensuite engagée sur un des ergots 30 de la collerette 18 de la tuyère 16.
  • Selon la figure 3, un deuxième jouet volant selon l'invention, est représenté. Il comprend un ballon de baudruche 10 équipé d'une tuyère 16 selon la figure 2. Dans un des ergots d'attache du second type, constitué par l'un des raccords tubulaires 20, est engagée une tige 40, relativement longue (50 cm, par exemple) et rigide, pourvue d'un empennage 38. Cette tige 40 est, par exemple, celle habituellement fournie avec un ballon de baudruche gonflé, muni d'un accessoire d'obturation et de fixation (notamment celui décrit dans le brevet américain cité plus haut), pour permettre à l'enfant de le tenir à la main. Cet empennage 38 est semblable à celui de la figure 1.
  • Selon la figure 4, un avion-fusée selon l'invention est représenté, qui comprend un ballon de baudruche usuel 10, une tuyère 16 identique à celle décrite à la figure 2, un fuselage 42 et deux ailes 44 a,b. Le fuselage 42 est une tige relativement longue et rigide (en pratique la tige 40 de la figure 3), pourvue à son extrémité d'un empennage en V 46 et encastrée de l'autre dans un des trois ergots d'attache de second type, constitué par le raccord tubulaire 20c, de manière à être sensiblement tenue parallèle à l'axe de poussée de la tuyère 16. L'empennage 46 est réalisé au moyen d'une feuille de papier de 5x10 cm environ, pliée en deux après y avoir pratiqué deux découpes dégageant une bande de maintien 48. Les ailes 44 comprennent chacune un longeron 50 et une peau 52. Les longerons 50 sont des pailles à boire de type courant et les peaux 52, deux feuilles de papier allongées de 10x30 cm environ, par exemple, découpées dans une feuille standard de format A4. Les ailes 44 a,b sont, par l'intermédiaire de leurs longerons 50, encastrées sur les deux ergots d'attache de premier type 30 a,b, disposés de part et d'autre de l'ergot d'attache de second type 20c.
  • Pour assembler les éléments des différents jouets volants décrits ci-dessus, l'enfant commence par installer la tuyère 16 sur l'appendice 12 du ballon 10. A cet effet, le ballon étant vide, au moyen, par exemple, d'une des pailles à boire 36, l'appendice 12 est enfoncé dans la tuyère 16 jusqu'à ce qu'il ressorte du goulot 24. Puis la collerette 18 est engagée autour de la base du ballon 10, de façon qu'une partie importante de l'appendice 12 ressorte du goulot 24 et puisse ensuite être retournée sur lui, jusqu'à ce que le bourrelet élastique 14 de l'appendice 12 puisse être engagé sur les bords inférieurs des fenêtres délimitées par les bretelles de raccordement 22 a,b,c, assurant ainsi un maintien efficace de ce bourrelet 14 dans sa position initiale. Ensuite, il gonfle son ballon avec la bouche puis, d'une main, il saisit la tuyère 16 et bouche d'un doigt le ballon 10, cependant que, avec l'autre main, il lui fait faire un ou deux tours sur lui-même de façon à tordre la base du ballon et ainsi obturer l'appendice de gonflage. A ce moment, la tuyère fait corps avec le ballon gonflé et lui sert d'obturateur. L'enfant peut alors attendre aussi longtemps qu'il le faudra pour compléter son jouet.
  • Pour compléter le jouet de premier type selon la figure 1, l'enfant découpe dans du bristol, les empennages 38 et leurs languettes de fixation en suivant les pointillés prévus à cet effet. Puis, il engage chaque languette dans une paille 36 et enfonce celle-ci sur un des ergots d'attache de premier type 30 de la tuyère 16. Pour faciliter les conditions dans lesquelles l'enfant peut tenir son jouet, il insèrera la tige 40 visée à la figure 3, dans l'un des trois ergots d'attache de second type 20 a,b,c. Lorsque l'enfant décide de faire voler son jouet, il enlève la tige en question, il supprime la torsion appliquée à la base du ballon, il le maintient bouché avec un doigt, il le pose sur le sol en appui sur le trépied formé par les trois pailles puis il retire son doigt. Aussitôt le ballon, équipé selon l'invention, s'élève comme une fusée.
  • Les conditions dans lesquelles s'effectue cette ascension sont déterminées par les caractéristiques propres à chacun des éléments constitutifs du ballon-fusée selon l'invention. Compte-tenu des chiffres donnés plus haut, un jouet volant à réaction selon l'invention pèse, dans l'air, au moment de son départ, un peu moins de six grammes, le poids de l'air (40 gr) emmagasiné dans le ballon étant sensiblement compensé par la poussée d'Archimède. Si l'on reprend tous ces chiffres, la vitesse initiale théorique du jet d'air est de 60 m/sec et, compte-tenu des masses en mouvement, l'accélération verticale appliquée au jouet est de 2 m/sec². Cette vitesse et cette accélération initiale diminuent progressivement au fur et à mesure que le ballon 10 se dégonfle et que décroît son énergie potentielle. Cette accélération commence par soulever lentement le jouet puis par lui faire prendre assez rapidement une vitesse de croisière limitée à 3 m/sec environ, sous l'effet de la résistance de l'air. La poussée décroissante du jet compense alors exactement le poids du ballon dans l'air et la traînée aérodynamique décroissante qu'il subit. Ensuite la vitesse ascensionnelle du ballon-fusée diminue jusqu'à s'annuler un peu après la fin de la poussée du jet. Il retombe alors, généralement en tournant, empennages levés. La hauteur maximale à laquelle peut parvenir un jouet volant à réaction selon l'invention, réalisé au moyen d'un ballon de baudruche de bonne qualité, est d'une douzaine de mètres, le temps de montée étant de cinq secondes environ. Ce qui, en dépit du faible rendement énergétique des fusées à faible vitesse (environ 1,5 %), constitue une performance remarquable pour un engin d'une telle simplicité.
  • Quant aux mouvements d'un tel ballon-fusée autour de son centre de gravité et à ses écarts par rapport à la trajectoire recherchée, l'expérience montre, d'une part, qu'une excellente stabilisation en tangage est automatiquement obtenue et, d'autre part, que les règlages optimisés de l'empennage peuvent être aisément réalisés afin de lui faire suivre une trajectoire donnée, verticale notamment.
  • Pour ce qui concerne le tangage d'un tel engin à réaction, on notera que, compte-tenu des masses de ses éléments et de leur répartition spatiale, son centre de gravité est placé un peu en dessous du débouché 26 du goulot 24 de la tuyère 16 et que la valeur totale de son inertie en tangage est très élevée (somme des moments d'inertie, par rapport aux axes de tangage, des éléments du jouet, de la masse d'air interne au ballon et de celle, externe à lui, déplacée par son tangage). Il résulte de cet état de choses que, sans même parler de l'action des empennages, le tangage d'un ballon-fusée selon l'invention est, par construction, faible.
  • Pour ce qui concerne la stabilisation d'une trajectoire particulière assignée à un tel ballon-fusée, les règlages consistent à modifier l'enfoncement d'une ou deux pailles sur leurs ergots de fixation et/ou celui des languettes des empennages dans les pailles. Si l'on souhaite pour le ballon-fusée, une trajectoire aussi verticale que possible, les règlages consisteront à placer au mieux le centre de gravité du ballon-fusée sur l'axe de poussée de la tuyère. Si l'on cherche à faire tourner le ballon-fusée d'un nombre de tours donné pendant son ascension, les règlages consisteront à tourner d'un angle adéquat au moins une paille autour de son ergot de fixation et donc à modifier la position angulaire de l'empennage.
  • Pour compléter le jouet volant de deuxième type selon l'invention représenté à la figure 3, l'enfant insère une flèche constituée par la tige 40 pourvue d'un empennage 38, dans un des ergots d'attache de second type 20 de la tuyère 16. La façon de mettre en oeuvre un jouet volant de deuxième type selon l'invention est en tout point semblable à celle décrite plus haut pour le premier jouet. Les performances obtenues sont comparables mais il devient difficile, avec le stabilisateur de trajectoire simplifié utilisé, de fixer avec précision la trajectoire à suivre par la fusée et, en outre, l'esthétique particulière d'un ballon-fusée monté sur trépied est perdue.
  • Pour compléter le jouet volant de troisième type selon l'invention, représenté à la figure 4, l'enfant commence par construire les ailes de son avion-fusée. A cet effet, il utilise deux pailles à boire en guise de longerons 50 et deux feuilles de papier convenablement découpées en guise de peaux 52. Pour ce faire, une feuille de papier courant de format A4 est coupée en deux parties égales dans le sens de la longueur puis un triangle est enlevé à l'une des extrémités des demi-feuilles ainsi obtenues. Ensuite, le grand côté des feuilles ainsi préparées, est encollé sur une largeur sensiblement égale à la ciconférence des pailles à boire retenues pour constituer les longerons des ailes. Puis cette paille est enroulée dans la zone ainsi encollée, en prenant soin de laisser sortir, du côté du triangle enlevé, un bout de longeron suffisant pour pouvoir encastrer chaque aile sur l'un des ergots d'attache de premier type 30 a,b. Cette opération étant terminée, l'enfant met en place le fuselage 42 de son avion-fusée. Pour ce faire, il utilise une tige relativement longue et rigide préalablement empennée qu'il insère dans l'ergot d'attache de second type 20c, disposé dans le plan de symétrie des deux ailes 44 a,b.
  • Un tel avion-fusée est stable en roulis, du fait que les ailes présentent un dièdre positif, créé par la répartition régulière des trois ergots d'attache du premier type 30 a,b,c autour de l'axe de poussée de la tuyère 16. Il est en outre stable en lacet, du fait de la flèche positive des ailes, créée par l'inclinaison des ergots 30. Pour ce qui est de la stabilité en tangage, un règlage simple de l'incidence des ailes permet de rapidement l'obtenir. Ce règlage consistera à tourner le longeron creux 50 de chaque aile 44 autour de son ergot de fixation 30. Avec un ballon de baudruche de bonne qualité convenablement gonflé, un tel avion-fusée, laché avec une assiette longitudinale de 45°, s'élève rapidement jusqu'à une dizaine de mètres puis il plane sur une vingtaine d'autres, avant de se poser. Ce qui est particulièrement remarquable avec des moyens aussi simples et aussi bon marché.
  • L'intérêt des jouets volants à réaction selon l'invention découle directement de leurs performances et de leur prix de revient. Ce sont tous des jouets éducatifs parfaitement abordables et particulièrement attractifs pour les jeunes qui, en clubs ou individuellement, s'intéressent à l'aéronautique et à l'aventure de l'espace. En outre, les jouets volants à réaction selon l'invention constitueront des cadeaux publicitaires pour de nombreuses entreprises. Cela est notamment vrai pour les entreprise de restauration rapide, car elles distribuent des pailles à boire et offrent souvent à leurs jeunes clients des ballons de baudruche portant leur marque. D'une manière générale, les jouets volants selon l'invention seront commercialisés sous forme de kits de construction.
  • L'invention n'est, bien entendu, pas limitée aux formes particulières de réalisation qui viennent d'être décrites à titre d'exemples non-limitatifs.
  • Il est en effet possible d'utiliser comme ballon-moteur, non plus un simple ballon de baudruche, mais un ballon beaucoup plus gros, par exemple du type utilisé en météorologie. Dans ce cas toutefois, un compresseur de gonflage sera nécessaire et les pailles du stabilisateur de trajectoire seront remplacées par des tiges creuses plus résistantes. Pour les empennages et les peaux de l'avion-fusée, on utilisera des feuilles de bristol ou de plastique relativement rigide. Quant aux organes spécifiques de l'invention (tuyères) qui seront associés à des ballons météorologiques, leurs dimensions seront, bien entendu, choisies en accord avec celles du ballon utilisé.
  • Une autre variante consistera à remplacer les trois fenêtres percées dans la paroi mince de la tuyère, par trois découpes en arc de cercle ou par un seul bourrelet circulaire. Dans les deux cas, le bourrelet élastique 14 de l'appendice du ballon pourra y trouver appui. La solution décrite (larges fenêtres) sera cependant préférée, car elle diminue le poids et le coût de la tuyère.

Claims (11)

  1. Tuyère d'éjection d'air (16), notamment pour un ballon de baudruche (10), comprenant:
    - une collerette d'entrée relativement large (18) et un goulot de sortie relativement étroit (24), adapté à éjecter de l'air suivant un axe de poussée;
    - au moins trois ergots (30 a,b,c), dits de premier type, solidaires de la collerette (18) et régulièrement disposés tout autour;
    - ces ergots de premier type (30 a,b,c) sont des attaches adaptées à tenir fermement des tiges légères relativement rigides (36 a,b,c) dans des directions obliques par rapport audit axe de poussée.
  2. Tuyère d'éjection d'air (16), notamment pour un ballon de baudruche (10), comprenant:
    - une collerette d'entrée relativement large (18) et un goulot de sortie relativement étroit (24), adapté à éjecter de l'air suivant un axe de poussée;
    - au moins un ergot (20 a,b,c), dit de second type, disposé entre la collerette d'entrée (18) et le goulot de sortie (24);
    - cet ergot de second type (20 a,b,c) est une attache adaptée à tenir fermement une tige légère relativement rigide (40) dans une direction sensiblement parallèle à l'axe de poussée.
  3. Tuyère selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que elle comporte trois ergots d'attache du premier type (30 a,b,c), et au moins un ergot d'attache du deuxième type (20), disposé entre la collerette d'entrée (18) et le goulot de sortie (24), à égale distance de deux ergots d'attache du premier type (30 a,b,c).
  4. Tuyère selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que:
    - elle possède une paroi relativement mince en matériau plastique injecté,
    - la collerette d'entrée (18) est circulaire et le goulot de sortie (24), tronconique;
    - la collerette (18) et le goulot (24) sont reliés ensemble par des bretelles (22 a,b,c), aménageant des ouvertures dans la paroi de la tuyère.
  5. Tuyère selon les revendications 1 et 4, caractérisée en ce que les ergots d'attache de premier type (30 a,b,c) sont inclinés d'environ 70° par rapport à l'axe de poussée et sont des bouts de gouttière, présentant une section en U ouverte du côté de la collerette d'entrée (18).
  6. Tuyère selon les revendications 2 et 4, caractérisé en ce que un ergot d'attache du deuxième type (20 a,b,c) est un bout de tube cylindrique, ouvert du côté du goulot de sortie (24).
  7. Jouet volant à réaction comprenant un ballon (10), notamment de baudruche, pourvu d'un appendice de gonflage (12), et une tuyère d'éjection d'air (16), caractérisé en ce que:
    - ladite tuyère (16) est d'un premier type, conforme à la revendication 1 ou 5;
    - l'appendice (12) traverse la collerette (18) et le goulot (24) de la tuyère et son extrémité est retounée sur le goulot;
    - la tuyère (16) sert d'obturateur au ballon gonflé, après avoir subi plusieurs rotations par rapport à lui;
    - ledit jouet possède un stabilisateur de trajectoire, constitué par des tiges creuses relativement légères et rigides (36 a,b,c), notamment des pailles à boire, pourvues d'un empennage (38 a,b,c) à une extrémité et fermement engagées de l'autre sur les ergots d'attache du premier type (30 a,b,c) de la tuyère (16).
  8. Jouet volant à réaction comprenant un ballon (10), notamment de baudruche, pourvu d'un appendice de gonflage (12), et une tuyère d'éjection d'air (16), caractérisé en ce que:
    - la tuyère (16) est d'un second type, conforme à la revendication 2 ou 6;
    - l'appendice (12) traverse la collerette (18) et le goulot (24) de la tuyère et son extrémité est retounée sur le goulot;
    - la tuyère (16) sert d'obturateur au ballon gonflé, après avoir subi plusieurs rotations par rapport à lui;
    - le jouet possède un stabilisateur de trajectoire constitué par une tige relativement légère, longue et rigide (40), pourvue d'un empennage (38) à une extrémité et fermement fixée de l'autre, à un ergot d'attache du deuxième type (20a) de la tuyère (16).
  9. Jouet volant à réaction, adapté à voler et à planer, comprenant un ballon (10), notamment de baudruche, pourvu d'un appendice de gonflage (12) et une tuyère d'éjection d'air (16), caractérisé en ce que:
    - ladite tuyère (16) est d'un troisième type, conforme à la revendication 3 ou à une combinaison des revendications 3, 4, 5 et 6;
    - l'appendice (12) traverse la collerette (18) et le goulot (24) de la tuyère et son extrémité est retounée sur le goulot;
    - la tuyère (16) sert d'obturateur au ballon gonflé, après avoir subi plusieurs rotations par rapport à lui;
    - ledit jouet comprend en outre:
    - un fuselage constitué par une tige relativement légère, longue et rigide (42), pourvue à une extrémité d'un empennage (46) et fermement fixée de l'autre à un ergot d'attache du second type (20 c);
    - deux ailes en dièdre (44 a,b) comprenant chacune un longeron (50) et une peau (52), le longeron (50) étant une tige creuse relativement légère et rigide, notamment une paille à boire, et la peau (52), une feuille mince, notamment en papier relativement fort, fixée à ce longeron;
    - les longerons desdites ailes (44 a,b) étant fermement engagés sur deux ergots d'attaches du premier type (30 a,b), disposées de part et d'autre de l'ergot d'attache du deuxième type (20c) auquel est fixé le fuselage (42).
  10. Kit de construction d'un jouet volant à réaction, caractérisé en ce qu'il comprend:
    - un ballon de baudruche (10);
    - trois pailles à boire (34);
    - une tuyère (16), selon une combinaison des revendications 3, 4, 5 et 6;
    - trois empennages (38).
  11. Kit de construction d'un jouet volant à réaction susceptible de voler et/ou de planer, caractérisé en ce qu'il comprend:
    - un ballon de baudruche (10);
    - au moins deux pailles à boire pour les longerons (50);
    - une tuyère (16) selon une combinaison des revendications 3, 4, 5 et 6;
    - une tige relativement légère, longue et rigide pour le fuselage (42);
    - un empennage (38), en papier relativement fort, prêt à être monté sur le fuselage (42);
    - une paire de peaux (52) d'ailes, en papier relativement fort, prêtes à être collées sur les longerons (50).
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