FR2775352A1

FR2775352A1 - Stabilisation of GPS probe meteorological balloons minimises erratic movement during ascent

Info

Publication number: FR2775352A1
Application number: FR9802065A
Authority: FR
Inventors: Nicolas Stanislas Barat
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-02-20
Filing date: 1998-02-20
Publication date: 1999-08-27
Also published as: WO1999042859A1

Abstract

A first principal balloon (4) carries a probe (1) and is displaced from normal equilibrium by a second smaller balloon (10) which is attached to it. The means of attachment comprise a rigid deformable cylinder (6) on the surface of the first balloon, a second connection cylinder (7) to which the second balloon is secured, an elastic collar (8) and a plane bearing suface (9).

Description

Dispositif de stabilisation des ballons de sondage vent GPS
La présente invention concerne un dispositif dont le premier objet est d'atténuer voire même de supprimer les mouvements erratiques des ballons météorologiques pendant la phase de montée. Cette invention est tout spécialement destinée aux ballons météorologiques de type fermé qui ont une enveloppe en matériau élastique et qui servent à mesurer le vent dans l'atmosphère terrestre au moyen d'un positionneur dit GPS intégré dans une sonde météorologique dite sonde GPS accrochée en dessous dudit ballon. Ce type de positionneur utilise une constellation de satellites spécialement lancés à cet effet pour calculer suivant un procédé bien connu sa position et sa vitesse. I1 est donc nécessaire que pour pouvoir effectuer ce calcul l'antenne de réception des signaux satellites de la sonde GPS fonctionne dans de bonnes conditions et qu'en particulier elle ne soit pas soumise à des variations importantes de son orientation ce qui se traduirait par une perte des signaux reçus des satellite.Il est maintenant bien connu que quand une sonde est accrochée sous un ballon classique qui a une forme sensiblement sphérique elle est agitée pendant la phase de montée par des mouvements à caractère aléatoire qui peuvent entraîner d'importantes oscillations de la sonde. Ces mouvements parasites sont crées par le ballon lui même et se répercutent sur ceux de la sonde par les déplacements de son point d'accrochage sous le ballon.GPS wind survey balloon stabilization device
The present invention relates to a device the first object of which is to attenuate or even eliminate the erratic movements of meteorological balloons during the ascent phase. This invention is especially intended for meteorological balloons of the closed type which have an envelope of elastic material and which are used to measure the wind in the Earth's atmosphere by means of a so-called GPS positioner integrated in a meteorological probe known as a GPS probe hung below of said balloon. This type of positioner uses a constellation of satellites specially launched for this purpose to calculate according to a well-known process its position and speed. It is therefore necessary that in order to be able to perform this calculation, the antenna for receiving the satellite signals from the GPS probe operates in good conditions and that in particular it is not subject to significant variations in its orientation which would result in a loss of signals received from satellites. It is now well known that when a probe is hung under a conventional balloon which has a substantially spherical shape it is agitated during the ascent phase by random movements which can cause large oscillations of the probe. These parasitic movements are created by the balloon itself and are reflected on those of the probe by the displacements of its point of attachment under the balloon.

Pour une sonde GPS ces mouvements parasites entraînent deux types d'inconvénients . Le premier est que, les mouvements de la sonde n'étant plus représentatifs de celui du ballon, la mesure du vent peut se trouver dans certains cas faussée de façon significative . Le second inconvénient est que ces oscillations peuvent entraîner un fonctionnement défectueux du système de réception des signaux satellites pouvant même aller dans certains cas jusqu'à une disparition complète des mesures . Si on veut que le mouvement de la sonde reste le plus proche possible de celui du ballon porteur il faudra donc diminuer au maximum l'amplitude des mouvements du point d'ancrage sous le ballon. Le dispositif faisant l'objet de l'invention vise spécifiquement à stabiliser pendant la phase de montée la position de ce point dans le cas de ballons météorologiques fermés en matériau élastique.For a GPS probe these parasitic movements involve two types of drawbacks. The first is that, as the movements of the probe are no longer representative of that of the balloon, the measurement of the wind may in some cases be significantly distorted. The second drawback is that these oscillations can lead to a faulty operation of the system for receiving satellite signals, which can even in some cases go as far as a complete disappearance of the measurements. If we want the movement of the probe to remain as close as possible to that of the carrier balloon, we must therefore minimize the amplitude of the movements of the anchor point under the balloon. The device which is the subject of the invention specifically aims to stabilize during the ascent phase the position of this point in the case of closed weather balloons made of elastic material.

Un second objet de l'invention qui découle directement du premier est de rendre les mouvements du ballon aussi voisins que possible de ceux de l'air environnant de manière à obtenir des mesures du vent atmosphérique très proches de la réalité. Les mesures de vent obtenues par les sondes GPS sont extrêmement précises et on conçoit donc facilement que pour en tirer le meilleur parti il faille diminuer l'amplitude des mouvements erratiques du ballon, mouvement qui sont par principe générateurs d'erreurs. En atténuant le coté erratique des mouvements du ballon en cours de montée le dispositif suivant l'invention permet donc d'obtenir des mesures de vent bien meilleures que celles faites avec des sondes GPS accrochées sous les ballons météorologiques classiques.A second object of the invention which follows directly from the first is to make the movements of the balloon as close as possible to those of the surrounding air so as to obtain measurements of the atmospheric wind very close to reality. The wind measurements obtained by the GPS probes are extremely precise and it is therefore easy to see that in order to make the most of it, it is necessary to reduce the amplitude of the erratic movements of the balloon, movements which are in principle generators of errors. By attenuating the erratic side of the movements of the balloon during the ascent the device according to the invention therefore makes it possible to obtain much better wind measurements than those made with GPS probes hung under conventional meteorological balloons.

Le dispositif suivant l'invention est tout d'abord caractérisé par le fait que la stabilité dynamique en cours de montée d'un véhicule de type ballon fermé et élastique est obtenue en utilisant un profil de type dissymétrique caractérisé par une forme sphérique sur laquelle on superpose une excroissance latérale dont le volume augmente en raison inverse de la densité de l'air comme pour les ballons météorologiques classiques,ladite excroissance étant maintenue en position latérale durant la phase de montée par le poids de la sonde GPS fixée en dessous. Une seconde caractéristique de l'invention est que pour pour obtenir un profil dissymétrique on rend solidaire de l'enveloppe d'un ballon météorologique de forme sphérique qui assure la montée de la sonde GPS et qui est appelé ballon principal un second ballon de plus petite dimension dit ballon secondaire, lui aussi fermé et en matériau élastique, et ce au moyen d'un système de liaison ancré simultanément sur les parois des ballons principal et secondaire. Une troisième caractéristique du dispositif suivant l'invention est que le ballon secondaire est maintenu appuyé sur la paroi latérale du ballon principal par les forces de pression liées à la vitesse de montée de l'ensemble des deux ballons ce qui fait inter-réagir le sillage turbulent à l'arrière du ballon secondaire et la couche limite autour du ballon principal avec comme conséquence importante de diminuer l'amplitude des mouvements erratiques dudit ballon principal. Suivant enfin une quatrième et importante caractéristique de l'invention on utilise pour assurer la géométrie de la position relative des deux ballons un ensemble de deux pièces en contact dont la première est fixée à la paroi du ballon principal et la seconde sur celle du ballon secondaire, ces deux pièces étant articulées entre elles au moyen d' une pièce de liaison qui permet, de par sa déformation élastique, au ballon secondaire de rester positionné de façon optimum sur la paroi latérale du ballon principal et ce au fur et à mesure que les volumes des ballons augmentent pendant la phase de montée.The device according to the invention is first of all characterized by the fact that the dynamic stability during the ascent of a vehicle of the closed and elastic balloon type is obtained by using an asymmetrical type profile characterized by a spherical shape on which superimposed a lateral protuberance whose volume increases in inverse proportion to the density of the air as for conventional meteorological balloons, said protuberance being maintained in lateral position during the ascent phase by the weight of the GPS probe fixed below. A second characteristic of the invention is that in order to obtain an asymmetrical profile, it is made integral with the envelope of a meteorological balloon of spherical shape which ensures the mounting of the GPS probe and which is called the main balloon, a second balloon of smaller size. dimension called secondary balloon, also closed and made of elastic material, by means of a connection system anchored simultaneously on the walls of the main and secondary balloons. A third characteristic of the device according to the invention is that the secondary balloon is kept pressed against the side wall of the main balloon by the pressure forces linked to the rate of rise of the assembly of the two balloons, which causes the wake to react turbulent behind the secondary balloon and the boundary layer around the main balloon with the important consequence of reducing the amplitude of the erratic movements of said main balloon. Finally, according to a fourth and important characteristic of the invention, a set of two parts in contact is used to ensure the geometry of the relative position of the two balloons, the first of which is fixed to the wall of the main balloon and the second of that of the secondary balloon. , these two parts being articulated to each other by means of a connecting part which allows, by its elastic deformation, the secondary balloon to remain optimally positioned on the side wall of the main balloon and as the balloon volumes increase during the ascent phase.

Les dessins annexés illustrent l'invention:
La figure 1 représente en coupe un dispositif suivant l'invention qui se compose de 3 parties: - un ballon principal sphérique, fermé et en matériau élastique. Ce ballon assure à lui seul la montée de la sonde GPS.The accompanying drawings illustrate the invention:
Figure 1 shows in section a device according to the invention which consists of 3 parts: - a spherical main ball, closed and made of elastic material. This balloon alone assures the rise of the GPS probe.

- un ballon secondaire, lui aussi sphérique, fermé et en matériau élastique, qui vient appuyer sur la paroi latérale du ballon secondaire et lui donne un profil dissymétrique assurant la stabilité en cours de montée. - a secondary balloon, also spherical, closed and made of elastic material, which presses against the side wall of the secondary balloon and gives it an asymmetrical profile ensuring stability during the climb.

- un système de fixation semi-rigide entre les deux ballons qui assure la géométrie dissymétrique et qui est constitué de quatre pièces: la première est fixée sur la paroi du ballon principal, la seconde sur celle du ballon secondaire, la troisième assure la liaison entre les deux premières de manière à maintenir homothétique la géométrie du profil dissymétrique du système et la dernière, facultative, fixée entre la première et la paroi du ballon principal et qui sert de support rigide aux deux premières.- a semi-rigid fixing system between the two balloons which ensures asymmetrical geometry and which consists of four parts: the first is fixed to the wall of the main balloon, the second on that of the secondary balloon, the third ensures the connection between the first two so as to keep the geometry of the asymmetrical profile of the system homothetic and the last, optional, fixed between the first and the wall of the main balloon and which serves as a rigid support for the first two.

La figure 2 représente plus particulièrement une coupe du système de fixation entre les ballons principal et secondaire, système qui permet d'assurer la géométrie dissymétrique du profil.Figure 2 shows more particularly a section of the fixing system between the main and secondary balloons, system which ensures the asymmetrical geometry of the profile.

La figure 3 représente en coupe le système d'ancrage du ballon secondaire sur la seconde pièce du système de fixation semi-rigide.Figure 3 shows in section the anchoring system of the secondary balloon on the second part of the semi-rigid fixing system.

La figure 4 enfin représente une coupe de la première pièce du système de fixation semi-rigide d'ancrage et plus particulièrement de sa fixation sur la paroi du ballon principal.FIG. 4 finally represents a section of the first part of the semi-rigid anchoring fixing system and more particularly of its fixing to the wall of the main balloon.

Sur la figure 1 est représentée à titre d'exemple non limitatif une coupe du système suivant l'invention et ce pendant la phase de montée, période où il est très important de limiter au maximum les mouvements parasites de la sonde GPS (1) par rapport au ballon principal (4) qui est sphérique et fermé . La sonde (1) de mesure du vent est accrochée sous le ballon (4) au moyen d'un fil inextensible (2) au manchon (3) de remplissage en gaz du ballon principal dont l'enveloppe élastique est (5).In Figure 1 is shown by way of nonlimiting example a section of the system according to the invention and this during the ascent phase, period when it is very important to limit as much as possible the parasitic movements of the GPS probe (1) by compared to the main balloon (4) which is spherical and closed. The wind measurement probe (1) is hooked under the balloon (4) by means of an inextensible wire (2) to the gas filling sleeve (3) of the main balloon, the elastic envelope of which is (5).

Le point (13) symétrique de (3) par rapport au centre
O du ballon (4) est le pôle géométrique supérieur du ballon. En l'absence de tout dispositif suivant l'invention le ballon météorologique (4) monterait de telle sorte que sous l'effet du poids de la sonde (1) le pole (13) et le manchon (3) soient alignés sur la verticale HH' passant par O. Suivant l'invention un ballon secondaire (10) sphérique fermé et d'enveloppe élastique (11) est maintenu plaqué sur la paroi de (4) en un point (14). (12) est le manchon de remplissage en gaz de (10). Le système de fixation semi-rigide entre le ballon principal (4) et le ballon secondaire (10) est composé d'un ensemble de quatre pièces (6), (7), (8) et (9). La première est un cylindre (6) qui sera constitué avantageusement d'un matériau rigide et déformable de type mousse de poliurethane et qui est fixé sur (5) par un système qui sera détaillé ultérieurement. La seconde est un autre cylindre (7) d'axe perpendiculaire à (6) et sur lequel est fixée l'enveloppe (11) du ballon secondaire au moyen d'un système détaillé lui aussi par la suite. Suivant un type de réalisation non limitatif (7) sera réalisé dans le même matériau que (6). (6) et (7) sont maintenues en contact par un collier (8) qui est réalisé à titre d'exemple non limitatif en matériau élastique. En jouant sur les déformations que peuvent prendre les pièces (6), (7) et (8) le cylindre (7) peut effectuer de légers mouvements de rotation en restant appuyé sur la paroi extérieure de (6). La dernière pièce (9) est une pièce plane intercalée entre (6) et ( 5) et sur laquelle (7) peut venir s'appuyer. Le fonctionnement du système suivant l'invention est alors le suivant:
Avant le lancement de la sonde (1) le ballon (10) est d'abord gonflé jusqu'à un volume prédéterminé qui sera toujours très inférieur (facteur 10 au moins) à celui du ballon principal (4) au moment du lâché. Le ballon (4) est ensuite gonflé jusqu'à la valeur correspondant à la force ascensionnelle choisie. Dans la configuration de départ de la sonde le ballon (10) vient appuyer sur la paroi du ballon (4) en un point (14) qui est défini angulairement par la valeur de l'angle (6) entre les les demi-droites 0,(14) et 0,(13).Cet angle (6) sur la figure 1 est la somme de deux angles (y) et (ss) (ss) est l'angle que fait l'axe OX de (6) qui passe par O avec la demi-droite 0,(13). Pour des raisons qui apparaîtrons par la suite l'angle (ss) n'est pas en général nul ce qui veut dire que le cylindre (6) n'est pas fixé dans la plupart des cas au pole géométrique supérieur de (4).The point (13) symmetrical with (3) relative to the center
O of the balloon (4) is the upper geometric pole of the balloon. In the absence of any device according to the invention the meteorological balloon (4) would rise so that under the effect of the weight of the probe (1) the pole (13) and the sleeve (3) are aligned on the vertical HH 'passing through O. According to the invention, a secondary spherical balloon (10) closed and of elastic envelope (11) is kept pressed against the wall of (4) at a point (14). (12) is the gas filler sleeve of (10). The semi-rigid fixing system between the main balloon (4) and the secondary balloon (10) is composed of a set of four parts (6), (7), (8) and (9). The first is a cylinder (6) which will advantageously consist of a rigid and deformable material of the polyurethane foam type and which is fixed to (5) by a system which will be detailed later. The second is another cylinder (7) with an axis perpendicular to (6) and on which the envelope (11) of the secondary balloon is fixed by means of a system which is also detailed below. According to a non-limiting type of embodiment (7) will be made of the same material as (6). (6) and (7) are kept in contact by a collar (8) which is produced by way of nonlimiting example from elastic material. By playing on the deformations that the parts (6), (7) and (8) can take, the cylinder (7) can perform slight rotational movements while remaining pressed against the outer wall of (6). The last part (9) is a flat part interposed between (6) and (5) and on which (7) can come to rest. The operation of the system according to the invention is then as follows:
Before launching the probe (1) the balloon (10) is first inflated to a predetermined volume which will always be much lower (factor 10 at least) than that of the main balloon (4) at the time of release. The balloon (4) is then inflated to the value corresponding to the chosen ascending force. In the initial configuration of the probe, the balloon (10) presses on the wall of the balloon (4) at a point (14) which is defined angularly by the value of the angle (6) between the half-lines 0 , (14) and 0, (13). This angle (6) in figure 1 is the sum of two angles (y) and (ss) (ss) is the angle made by the axis OX of (6) which goes through O with the half-line 0, (13). For reasons which will appear later the angle (ss) is not generally zero, which means that the cylinder (6) is not fixed in most cases at the upper geometric pole of (4).

L'angle (y) est l'angle entre les demi-droites O,X et 0,(14). Une fois que la ballon est lâché avec la sonde (1) accrochée sous lui les forces de pression d'origine aérodynamique dues à la vitesse de montée agissant sur la surface de (10) ainsi que les poids du ballon (10) et des pièces (6), (7), (8) et (9) exercent un couple de rotation tendant à faire tourner (4) autour de son centre O. Sous l'effet de ce couple l'angle entre la verticale HH' et la demi-droite 0,(13) augmente mais au fur et à mesure de cette augmentation le poids de la sonde (1) accrochée en (3) exerce un couple antagoniste de rappel de plus en plus grand. Il en résulte qu'on arrive à une position d'équilibre caractérisée par une valeur (a) entre HH' et 0,(13). Pour pouvoir jouer au mieux sur les différents paramètres conduisant à l'état d'équilibre il est utile de pouvoir faire varier à la fois les angles (ss) et (y), ce qui explique pourquoi la valeur de (ss) n'est pas choisie nulle à priori.Comme les forces aérodynamiques sur le ballon (10)varient peu avec l'altitude il en résulte que le couple de décentrement varie lui aussi très peu de telle sorte que pour garder au système les mêmes caractéristiques durant tout le vol il suffit que les angles () et (Y) restent eux aussi constants ce qui est assuré par le système suivant l'invention. On remarquera d'une part que au fur et à mesure que le ballon sphérique principal s'expend la position angulaire de (6) et donc la valeur de () est constante. A condition de choisir les diamètres de (6) et de (7) petits par rapport au diamètre initial de (10) et en positionnant le centre dudit ballon au moyen du collier (8) à égales distances de (6) et de (14) alors, puisque (10) et (4) ont des diamètres qui restent dans un rapport constant, la valeur de (y) reste elle aussi constante. La géométrie du système permet donc de garder pendant tout le vol et suivant une caractéristique de l'invention la même position relative des ballons.The angle (y) is the angle between the half-lines O, X and 0, (14). Once the balloon is released with the probe (1) hooked under it the pressure forces of aerodynamic origin due to the rate of rise acting on the surface of (10) as well as the weights of the balloon (10) and parts (6), (7), (8) and (9) exert a rotational torque tending to rotate (4) around its center O. Under the effect of this couple the angle between the vertical HH 'and the half-straight 0, (13) increases but as this increase the weight of the probe (1) hung in (3) exerts an increasing antagonistic booster couple. As a result, we arrive at an equilibrium position characterized by a value (a) between HH 'and 0, (13). To be able to play at best on the different parameters leading to the equilibrium state it is useful to be able to vary both the angles (ss) and (y), which explains why the value of (ss) is not not chosen zero a priori. As the aerodynamic forces on the balloon (10) vary little with the altitude it follows that the shift torque also varies very little so that to keep the system the same characteristics throughout the flight it suffices that the angles () and (Y) also remain constant, which is ensured by the system according to the invention. It will be noted on the one hand that as the main spherical ball expands the angular position of (6) and therefore the value of () is constant. Provided that the diameters of (6) and (7) are small compared to the initial diameter of (10) and by positioning the center of the said balloon using the collar (8) at equal distances from (6) and (14 ) then, since (10) and (4) have diameters which remain in a constant ratio, the value of (y) also remains constant. The geometry of the system therefore makes it possible to keep, throughout the flight and according to a characteristic of the invention, the same relative position of the balloons.

La figure 2 détaille le système d'assemblage des pièces 6), (7) (8) et (9). Comme expliqué auparavant (6) est un manchon cylindrique en matériau de type mousse à la fois rigide et déformable avec un diamètre intérieur d6 et un diamètre extérieur D6. Il est plaquée par sa base inférieure (29) sur la pièce plane (9) par la tension de l'enveloppe (5) suivant un dispositif détaillé sur la figure 4. La pièce (7) est aussi un manchon cylindrique qui peut être réalisé dans le même matériau que (6). Son axe A7 est perpendiculaire à celui de (6) et il est maintenu plaqué sur (6) au moyen d'un collier élastique (16) qui peut avantageusement mais non obligatoirement être constitué comme indiqué sur la figure d'un fil élastique (16) de section (17) enroulé plusieurs fois autour de (6). Suivant la réalisation qui est présentée ce collier à spires multiples est maintenu fixé sur la paroi latérale de (6) en passant dans une gorge (18) creusée dans la paroi de (6) à l'intérieur du cylindre.Figure 2 details the assembly system of parts 6), (7) (8) and (9). As explained before (6) is a cylindrical sleeve made of foam-type material that is both rigid and deformable with an inside diameter d6 and an outside diameter D6. It is pressed by its lower base (29) on the flat part (9) by the tension of the envelope (5) according to a device detailed in FIG. 4. The part (7) is also a cylindrical sleeve which can be produced in the same material as (6). Its axis A7 is perpendicular to that of (6) and it is held pressed against (6) by means of an elastic collar (16) which can advantageously but not necessarily be formed as shown in the figure of an elastic wire (16 ) of section (17) wound several times around (6). According to the embodiment which is presented, this multi-turn collar is kept fixed on the side wall of (6) passing through a groove (18) hollowed out in the wall of (6) inside the cylinder.

Il est maintenu solidaire de (7) en passant à travers le cylindre intérieur: sous l'effet de la tension de fils élastiques (16) (7) est plaqué sur (6), la position de la gorge (18) pouvant être choisie de manière à ce que (7) puisse venir appuyer sur la pièce plane (9). Comme cela apparaît très clairement l'utilisation d'une telle liaison par collier élastique permet à la pièce (7) un léger mouvement suivant les directions indiquées par les flèches (20) et (21) et donc aux pièces (5), (6) et (7) de se mettre en place les unes par rapport aux autres sans nécessiter des tolérances d'usinage importantes.It is held integral with (7) by passing through the internal cylinder: under the effect of the tension of elastic threads (16) (7) is pressed against (6), the position of the groove (18) being able to be chosen so that (7) can press on the flat part (9). As is very clear, the use of such an elastic collar connection allows the part (7) a slight movement in the directions indicated by the arrows (20) and (21) and therefore to the parts (5), (6 ) and (7) to be placed in relation to each other without requiring large machining tolerances.

Sur la paroi du manchon (7) est percé au milieu d'une génératrice un orifice cylindrique (19) de diamètre d7 dans lequel passe l'enveloppe (11) du ballon secondaire (10) suivant un montage détaillé sur la figure 3 et qui permet de plaquer le ballon (10) sur la pièce (7) comme indiqué sur la figure 1. La position angulaire de (19) est définie par l'angle (E) que fait avec la direction de (8) la demi-droite joignant la trace A7 de l'axe de (7) avec le centre du diamètre de l'orifice (19). Pour garder une même position relative des deux ballons au cours du vol et comme il a été précisé auparavant la valeur de (E) peut être réglée à sa valeur optimum en jouant sur la rotation de (7) autour de A7 grace à l'élasticité de (8).On the wall of the sleeve (7) is pierced in the middle of a generator a cylindrical orifice (19) of diameter d7 through which passes the envelope (11) of the secondary balloon (10) according to a detailed assembly in FIG. 3 and which allows to press the balloon (10) on the part (7) as shown in Figure 1. The angular position of (19) is defined by the angle (E) made with the direction of (8) the half-line joining trace A7 of the axis of (7) with the center of the diameter of the orifice (19). To keep the same relative position of the two balloons during the flight and as it was specified before the value of (E) can be adjusted to its optimum value by playing on the rotation of (7) around A7 thanks to the elasticity from (8).

La figure 3 représente une coupe du système de fixation permettant au ballon (10) d'être plaqué sur la paroi du manchon (7).Une pièce (25) qui est ici sphérique mais qui peut également être cylindrique et qui a été préalablement introduite à l'intérieur de (10) par son manchon de remplissage (12) est ensuite passée à travers (19) puis dans le cylindre intérieur (D22) d'un manchon cylindrique (22) en matériau rigide mais déformable de type mousse de polyurethane et ce en restant entourée par l'enveloppe (11). On remarquera qu'en jouant sur la déformation du matériau de (7) le diamètre de (25) peut être supérieur à d7. Dans (22) est creusée la gorge (23) dans lequel passe un collier rétractable (24) qui réduit la valeur du diamètre intérieur de (22) à son niveau à une valeur inférieure à celle du diamètre de (25). Comme le diamètre (D22) est dans les régions où il n'est pas réduit par (24) supérieur à celui, d7, de (19) la pièce (22) ne peut s'échapper vers l'extérieur de (7). Au fur et à mesure que le ballon (10) se gonfle au cours du sondage il s'exerce par l'enveloppe (11) une tension qui a pour premier effet de plaquer la pièce(22) par sa base inférieure (26) sur la paroi intérieure de (7) et comme second effet de plaquer l'enveloppe (11) sur la paroi extérieure de la même pièce (7). Ce système permet donc suivant une des caractéristiques de l'invention de relier de facon semi-rigide le ballon (10) à la pièce (7). On remarquera que le montage des différentes pièces se fait quand le ballon (10) est vide de telle sorte qu'aucune tension ne s'exerce sur l'enveloppe (11).3 shows a section of the fixing system allowing the balloon (10) to be pressed against the wall of the sleeve (7). A part (25) which is here spherical but which can also be cylindrical and which has been previously introduced inside (10) through its filling sleeve (12) is then passed through (19) then into the inner cylinder (D22) of a cylindrical sleeve (22) made of rigid but deformable material of polyurethane foam type while remaining surrounded by the envelope (11). It will be noted that by playing on the deformation of the material of (7) the diameter of (25) can be greater than d7. In (22) is hollowed out the groove (23) through which a retractable collar (24) passes which reduces the value of the internal diameter of (22) at its level to a value less than that of the diameter of (25). As the diameter (D22) is in the regions where it is not reduced by (24) greater than that, d7, of (19) the part (22) cannot escape towards the outside of (7). As the balloon (10) inflates during probing, it is exerted by the envelope (11) a tension which has the first effect of pressing the part (22) by its lower base (26) on the inner wall of (7) and as a second effect of pressing the envelope (11) on the outer wall of the same part (7). According to one of the characteristics of the invention, this system therefore makes it possible to semi-rigidly connect the balloon (10) to the part (7). It will be noted that the mounting of the different parts is done when the balloon (10) is empty so that no tension is exerted on the envelope (11).

La figure 4 représente en coupe le détail du système de fixation du manchon cylindrique (6) sur l'enveloppe (5).Figure 4 shows in section the detail of the fixing system of the cylindrical sleeve (6) on the envelope (5).

Dans le cylindre intérieur d6 de (6) on a introduit une pièce cylindrique (26) qui a été préalablement placée à l'intérieur du ballon (4) par le manchon de remplissage (3). (26) est en matériau rigide mais déformable et son diamètre est voisin de d6 de sorte que, avec l'épaisseur de l'enveloppe (5) en plus, il n'y ait pas de jeu entre les deux pièces. (26) a été introduit dans d6 en passant à travers un orifice circulaire (31) percé dans la pièce plane (9). Dans la partie basse de (6) et sur sa partie extérieure est creusée une gorge (27) dans laquelle est placé un collier rétractable (28). Une fois serré,(28) limite le diamètre intérieur de (6) à une valeur dd6 nettement inférieure à d6 ou au diamètre de (26). Dans la partie supérieure de (6) on retrouve la gorge (18) dans laquelle se trouve le collier élastique (8). Ces pièces ayant été montées quand le ballon (4) est vide il n'y a aucune tension de l'enveloppe (5). Dès que au au cours du gonflement de (4) celui ci prend une forme sphérique il se crée dans (5) une tension qui tend à plaquer la pièce (26) sur la partie retrécie (30) de l'intérieur de (6) et également le bas du manchon (29) sur la pièce plane (9)
La figure 5 décrit un mode particulier de réalisation suivant l'invention dans lequel le ballon secondaire (10) est maintenu plaqué en (14) sur l'enveloppe (5) du ballon principal en utilisant le poids de la nacelle de mesure (1). A cet effet un cylindre plein (52) est introduit dans la manche de remplissage (3) de (4) et il est fixée à celle ci au moyen d'un fil ligaturé autour suivant une méthode bien connue: dans ces conditions le gaz léger qui est contenu dans le ballon (4) ne peut s'échapper vers l'extèrieur,la pièce (52) faisant office de bouchon. Dans le cylindre (52) et à son extrémité inférieure est fixé un anneau (51) de préférence rigide.In the inner cylinder d6 of (6) a cylindrical part (26) was introduced which was previously placed inside the balloon (4) by the filling sleeve (3). (26) is made of rigid but deformable material and its diameter is close to d6 so that, with the thickness of the envelope (5) in addition, there is no play between the two parts. (26) was introduced into d6 by passing through a circular orifice (31) drilled in the planar part (9). In the lower part of (6) and on its outer part is hollowed out a groove (27) in which is placed a retractable collar (28). When tightened, (28) limits the internal diameter of (6) to a value dd6 significantly less than d6 or to the diameter of (26). In the upper part of (6) there is the groove (18) in which the elastic collar (8) is located. These parts having been mounted when the balloon (4) is empty there is no tension of the envelope (5). As soon as during the swelling of (4) it takes a spherical shape it is created in (5) a tension which tends to press the part (26) on the narrowed part (30) of the interior of (6) and also the bottom of the sleeve (29) on the flat part (9)
FIG. 5 describes a particular embodiment according to the invention in which the secondary tank (10) is kept pressed in (14) on the casing (5) of the main tank using the weight of the measuring nacelle (1) . For this purpose a full cylinder (52) is introduced into the filling sleeve (3) of (4) and it is fixed to the latter by means of a wire tied around according to a well known method: under these conditions the light gas which is contained in the balloon (4) cannot escape towards the outside, the part (52) acting as a stopper. In the cylinder (52) and at its lower end is fixed a ring (51) preferably rigid.

Le fil (2) qui sert à accrocher la nacelle de mesure (1) coulisse sans frottement important à travers l'anneau (51) et vient ensuite s'accrocher sur le manchon (12) de remplissage du ballon secondaire (10). Pendant la phase de montée la tension du fil (2) crée par le poids de la nacelle (1) se conserve sur toute sa longueur et en particulier après passage dans l'anneau rigide. Il en résulte que suivant la géométrie représentée sur la figure 5 cette tension tend à appliquer les deux ballons entre eux et assure ainsi une plus grande stabilité de la géométrie du système. Bien entendu la longueur du fil (2) sera choisie suffisamment grande pour que, sous l'effet de la dilatation du ballon (4), la nacelle (1) ne vienne en butée sur l'anneau (51) pendant la montée.The wire (2) which is used to hang the measuring nacelle (1) slides without significant friction through the ring (51) and then comes to hang on the sleeve (12) for filling the secondary tank (10). During the ascent phase the tension of the wire (2) created by the weight of the nacelle (1) is preserved over its entire length and in particular after passing through the rigid ring. It follows that, according to the geometry shown in FIG. 5, this tension tends to apply the two balloons together and thus ensures greater stability of the geometry of the system. Of course the length of the wire (2) will be chosen large enough so that, under the effect of the expansion of the balloon (4), the nacelle (1) comes into abutment on the ring (51) during the climb.

Un autre avantage de cette réalisation est que, si on choisit le gonflement initial du ballon (10) de telle sorte que ce soit toujours le ballon (4) qui éclate le premier, alors le ballon secondaire (10) reste gonflé pendant la phase de redescente de (1) et assure le rôle de parachute ralentisseur du système. Another advantage of this embodiment is that, if one chooses the initial inflation of the balloon (10) so that it is always the balloon (4) which bursts first, then the secondary balloon (10) remains inflated during the phase of downhill from (1) and acts as a retarder parachute for the system.

Claims

CLAIMS 1-) Device intended to improve the quality of wind measurement of spherical meteorological balloons using GPS type probes and characterized by the fact that a second spherical meteorological balloon and of smaller dimension is maintained in permanent support throughout the phase of ascent on the wall of the main balloon, the weight of the GPS measurement probe which is hung under the main balloon used to maintain the secondary balloon in lateral position which has the effect of giving all of the two balloons in flight an aerodynamic profile which because of its asymmetry gives great stability to the movement of the main balloon and allows it to follow the movements of the air as well as possible.

2-) Device intended to stabilize the behavior during the ascent phase of spherical meteorological balloons with an elastic envelope which carry a GPS probe for wind measurement, characterized in that a second balloon of the same type but of smaller dimension is maintained in permanent support for the duration of the measurements on the side wall of the main balloon by means of a set of three parts, the first anchored on the wall of the main balloon, the second anchored on the wall of the secondary balloon, these two parts being connected between them by a third which is an elastic collar keeping them pressed together while allowing them small relative angular movements, these two parts being able to be transported separately and joined together by playing on the elasticity of the connecting collar during the preparation of the system of two balloons before the survey.

3-) Device according to claim 2 wherein the suspension wire of the measurement nacelle slides in a ring secured to the filling sleeve of the main tank and is then hooked at its other end to the filling opening of the secondary tank which has the effect of pressing the two balloons together under the effect of the tension of the suspension wire and thus ensuring very high stability of the relative geometry of the two balloons during the climb. 2 4-) Device according to claims 2 or 3 which is characterized in that the two parts anchored on the walls of the main and secondary tanks are cylindrical sleeves made of a rigid and deformable material of the polyurethane foam type whose axes are perpendicular to each other when in the flight position.

5-) Device according to claims 2 or 3 which is characterized in that the part which is anchored on the secondary balloon can move very slightly along the wall of the first while rotating around its axis and this thanks to the elasticity of the connecting collar which makes it possible to limit the pressure of the secondary balloon on the main balloon as its volume increases during the climb 6-) Device according to claims 2 or 3 which is characterized in that the dimension of each of the two parts anchored on the walls of the two balloons is taken significantly smaller than the diameters of the two balloons and this so that the angular position of the point where the two balloons are in permanent contact remains constant even if the volumes of each balloon increases during the climb.

7-) Device according to claim 2 or 3 which is characterized in that the anchoring system on the walls of the balloons of the parts used to support said balloons together uses the elastic tension of these walls to press these parts on the envelopes so that the anchoring of the two parts is done more and more rigidly as the diameter of each balloon increases.

8-) Device characterized in that the anchoring system of the two parts on the balloons according to claims 2 and 3 is characterized in that it itself consists of two parts sliding one inside the other and separated by the envelope of the balloons, said envelope bringing, by its elastic tension, on the one hand, the first of these parts into abutment on a tightening of the internal diameter of the second created by a retractable collar and, on the other hand, the second in support on the envelope of the balloon.