WO1996012642A1 - Montgolfiere solaire - Google Patents

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WO1996012642A1
WO1996012642A1 PCT/FR1995/001381 FR9501381W WO9612642A1 WO 1996012642 A1 WO1996012642 A1 WO 1996012642A1 FR 9501381 W FR9501381 W FR 9501381W WO 9612642 A1 WO9612642 A1 WO 9612642A1
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WO
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balloon
hot air
fan
load
circle
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Application number
PCT/FR1995/001381
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English (en)
Inventor
Jean-Paul Domen
Original Assignee
Domen Jean Paul
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64B—LIGHTER-THAN AIR AIRCRAFT
    • B64B1/00—Lighter-than-air aircraft
    • B64B1/58—Arrangements or construction of gas-bags; Filling arrangements
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63H—TOYS, e.g. TOPS, DOLLS, HOOPS OR BUILDING BLOCKS
    • A63H27/00—Toy aircraft; Other flying toys
    • A63H27/10—Balloons
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63H—TOYS, e.g. TOPS, DOLLS, HOOPS OR BUILDING BLOCKS
    • A63H27/00—Toy aircraft; Other flying toys
    • A63H27/10—Balloons
    • A63H2027/1008—Anchoring means or weights
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63H—TOYS, e.g. TOPS, DOLLS, HOOPS OR BUILDING BLOCKS
    • A63H27/00—Toy aircraft; Other flying toys
    • A63H27/10—Balloons
    • A63H2027/1066—Having means to guide movement, e.g. propeller or wings

Definitions

  • the invention relates to solar hot air balloons, that is to say balloons open at the base, inflated by means of air constantly heated by the solar radiation absorbed by a balloon member adapted for this purpose.
  • solar hot air balloons are the subject of two French patents N ° 74.00394 and N ° 83.04420 which describe balloons provided with a double outer wall which is both substantially transparent to incident radiation and insulating for secondary radiation and inside this double wall, a third black wall for one and a black screen for the other.
  • the advantages of these solar hot air balloons are rappe ⁇ les, namely: absence of gas burner and therefore greatly improved safety, reduced weight, reduced cost and increased flight time.
  • the first object of the invention is to produce a low-cost leisure balloon, provided with simple and yet effective means for continuously controlling its cruising altitude.
  • the second object of the invention is a solar hot-air balloon without pilot capable of reaching very high altitudes fairly quickly in order to carry out various missions and then to be brought back to the ground without damage.
  • a solar hot air balloon with controlled cruising altitudes consisting of a balloon open at the base comprising at least one dark upper part, is characterized in that it further comprises: - a relatively rigid load circle , securely attached to the base of the balloon and a load support suspended from this circle;
  • the volume of the balloon stabilizes when the thermal losses by conduction and by radiation of the entire wall of the balloon become equal to the energy absorbed by the part of the wall facing the sun.
  • the lift of the balloon for this given mass of filling air is then maximum.
  • the balloon cruising ceiling is reached when this maximum lift equals its total load (weight of the empty balloon and of the payload).
  • the pilot turns the fan for a moment in the direction of deflation. This has the effect of emptying the air in the balloon somewhat, therefore reducing its volume and lift, and bringing it down a few meters.
  • the ceiling initially reached is not considered sufficient by the pilot, the latter again turns the fan in the inflation direction, which increases the mass of air contained in the balloon. This new air mass then heats up under the effect of absorbed solar radiation, which increases the lift and raises the balloon. The process continues until the equilibrium between the thermal losses and the absorbed solar radiation is again reached. As the outside temperature decreases with altitude, the thermal losses by conduction of the wall of the tank increase with altitude. Under these conditions, the balloon's lift and altitude pass through maxima and then decrease. The final cruising altitude of the balloon is that which again corresponds to the equality between the lift and the total load of the balloon.
  • a leisure hot air balloon is produced according to the invention which allows the pilot to evolve at the altitude which suits him, throughout the period of sunshine of the place and without the slightest financial expense of implementation, then to return to the ground without damage by simply giving the balloon adequate volume.
  • FIG. 1 schematically shows a hot air balloon according to the invention
  • FIG. 2 shows a partial schematic front view of the fan forming part of this hot air balloon
  • FIG. 3 shows a schematic side view of the above fan.
  • the solar balloon according to the invention repre- sented by way of example comprises a balloon 10 of fourteen meters maximum diamè ⁇ be realized by means of forty two widths, such 12 and 14, of plas ⁇ dark tick (black of course, but also of any other color), with high mechanical strength (preferably polypropylene) measuring twenty mi ⁇ crons thick.
  • Each of the strips 12-14 has, in its upper part, a half-arch profile of a sinusoid with cut point and, in its lower part, that of a rectangle fourteen meters long and one wide. In all, these strips are approximately twenty-one meters long and at most one meter wide. They are connected to each other by wide adhesive tapes, such as 16 and 18, of the type commonly used for closing the packaging cartons.
  • the balloon 10 can be considered as theoretically formed by a hemisphere in its upper part and by a cylinder of revolution in its lower part.
  • Other ribbons, such as 17 and 19, are arranged along parallels distant from each other by a mete
  • the lower part 13 of the balloon is fixed to a load circle 20. It may be of a light color without, for this, notably reducing the total solar radiation absorbed by the balloon.
  • This device 38 is arranged in series between the terminals of the electric motor 30 and those of the battery 36, the conductors not shown connecting these current terminals along a sus-
  • the battery 36 will preferably be supplied by photovoltaic cells arranged on the semi-spherical part of the balloon.
  • the reducer 31 associated with the electric motor 30 is fixed by a clamp 40 in an annular support 41, rigidly connected to four suspension beams 42 a, b, c, d, welded to four
  • the blades 32 a, b, c, d, of the fan 34 are rectangular plates of expanded plastic, provided of rounded edges and measuring sixty centimeters long, fifteen wide and one thick. They respectively comprise longitudinal members 44 a, b, c, d, fixed by gluing in a narrow longitudinal cut, made in the middle of each plate, and by clamping on four radial fingers not shown, integral with a hub 46.
  • this hub 46 comprises, on one side, a first end of the shaft 45 mounted integral with the outlet mandrel 33 of the reduction gear 31 (of port ratio 1/5, for example) associated with the motor 30 and, on the other side, a second end of the shaft 47, mounted integral with the output of a multiplier gear 48 (of ratio 5, for example).
  • the gear 48 is supported by four beams, such as 49 b, d, welded to the uprights 43 b, d. It is further provided at its input with a suitable drive member 50, in the event of a motor 30 or battery 32 failure, to receive and hold the square end of a rod 52, equipped with a crank articulated 54. Under normal conditions, the rod 52 is stored in the nacelle 28 or, in the case of a fifth wheel, along a hanger 26.
  • the pitch of each of the blades 32 is fifteen degrees.
  • the distance between the ends of two symmetrical blades is 1.5 meters.
  • the blades 32 of the fan 34 are enclosed between two protective nets 56-57, fixed to two hoops not shown supported by the four uprights such as 43 b, d.
  • a sleeve 58 of light material fixed to the beams 42-49 completes the protective cage for the blades 32.
  • the load circle 20 has two external grooves 21 a, b. It is made from a curved extruded aluminum profile, of the kind used for the rims of bicycle wheels. It measures one meter sixty in diameter and eight centimeters in width.
  • the lower part 13 of the ball 10 is fron ⁇ cée then passed through the circle and folded into the external grooves 21 a, b.
  • Two tightening straps 23 a, b are then placed in these grooves. Their high tension fixes the balloon and the load circle by friction. And that, safely. In this way, the tensile forces applied by Archimedes' thrust to the load circle 20 are transmitted to it without risk of breaking the wall of the balloon. This, thanks to the numerous folds of the wall of the inverted truncated cone, to which the initial cylinder formed by the wall 13 of the lower part of the balloon is reduced.
  • 3 1,500 m and its empty weight is 40 kg, including 7 for the fan 34 and its power supply.
  • the maximum load of a solar balloon according to 3 the invention is about 100 gr / m. Consequently, in this case, the maximum weight of the payload will be 110 kilos.
  • the motor 30 drives the blades 32 of the fan 34 at 300 revolutions / minute. This produces a flow of 400 m of air per minute. In this way, the balloon 10 is inflated to 80% in three minutes. A starter battery or rod 52 en ⁇ dragged at 60 revolutions / minute will be used for this purpose, to spare the batte ⁇ rie carried. With good sunshine, after about twenty minutes, the air in the balloon is hot enough (25 ° C at most, compared to the outside temperature) for the balloon to be able to take off.
  • the pilot can, at will and in complete safety, constantly evolve his solar hot air balloon according to the invention, between a few tens and a few thousand of meters and this, free of charge during the whole period of sunshine of the place.
  • the control of this change will be smooth, thanks to the progressive control of the motor 30 of the fan 34, provided by the electronic device 38.
  • the pilot will have rod 52 and crank 54 to rotate the blades of the fan 34 at suitable speeds.
  • the new solar golf course described above is particularly well adapted to be inflated by means of an adequate mixture of hot air and water vapor, according to the process described in European patent N ° 0524872, granted to Jean-Paul DOMEN.
  • the solar hot air balloon according to the invention de ⁇ comes a storm bubble at a particularly high rate of climb.
  • the solar energy recovered by the wall of the balloon is weak compared to that produced by the condensation of the water vapor carried away, but thereafter this solar energy is however sufficient to bring slowly but surely the balloon (its sunshine is then guaranteed) at a maximum altitude of about 35,000 meters. This, however, provided that at this altitude the total load is at most 3 g / m.
  • the diameter of the balloon is large at these altitudes (150 meters, for example) and the mechanical strength of the material used to build it must be sufficient to safely support the load circle.
  • the material used will be a dark fabric as light as possible provided with a waterproof covering, the strips of which will be assembled by sewing.

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Abstract

Cette montgolfière est un ballon de couleur sombre (10) ouvert à sa base. Il peut être réalisé au moyen de lés (12-14) en plastique mince de couleur noire, assemblés au moyen de rubans adhésifs (16-18). L'air du ballon est constamment réchauffé par le rayonnement solaire. L'appareil est équipé d'un ventilateur électrique (34) alimenté par batterie (36). Ce ventilateur est installé dans une cage de protection (56) et monté fixe sur des poutres de suspension (42) rattachées au cercle de charge (20) du ballon. Le ventilateur (34) est adapté à rapidement gonfler ou à dégonfler le ballon (10) pour faire varier son altitude de croisière. Des moyens électroniques (38) de contrôle de la vitesse et du sens de rotation du moteur sont prévus. Les montgolfières sans pilote sont récupérables. Applications: montgolfière de loisir; montgolfière de prospection scientifique à hautes altitudes; montgolfière de lancement de véhicules aériens ou spatiaux.

Description

M O N T G O L F I E R E S O A I R E
L'invention se rapporte aux montgolfières solaires, c'est-à-dire à des ballons ouverts à la base, gonflés au moyen d'air constamment réchauffé par le rayonnement solaire absorbé par un organe du ballon adapté à cet effet. De telles montgolfières solaires font l'objet des deux brevets fran¬ çais N° 74.00394 et N° 83.04420 qui décrivent des ballons pourvus d'une double paroi extérieure à la fois sensiblement transparente au rayonnement incident et isolante pour le rayonnement secondaire et, à l'intérieur de cette double paroi, d'une troisième paroi noire pour l'un et d'un écran noir pour l'autre. Les avantages de ces montgolfières solaires sont rappe¬ lés, à savoir: absence de brûleur à gaz et donc sécurité grandement amélio¬ rée, poids réduit, coût diminué et durée de vol augmentée.
Ces montgolfières solaires présentent toutefois un inconvénient majeur, celui de ne pas comporter de moyen susceptible de donner au pilote une maîtrise efficace de son altitude de croisière. En effet, la soupape de sécurité que comporte en principe les deux appareils décrits est en pra¬ tique particulièrement difficile à refermer, dans le cas de ballons possé¬ dant une paroi mince, en plastique par exemple. Dans le cas du premier bre¬ vet, aucun autre moyen de contrôle de l'altitude de croisière n'est prévu. Dans le cas du second, il est proposé de modifier l'orientation de l'écran par rapport au soleil, afin de diminuer le rayonnement absorbé, donc la température de l'air intérieur, et ainsi réduire la portance du ballon pour le faire descendre. Du fait de l'inertie du ballon, ce procédé est peu commode. on notera qu'en l'absence d'un moyen de contrôle continu de l'altitu¬ de de croisière d'une montgolfière solaire, celle-ci pourrait, avec un en¬ soleillement suffisant avant ouverture de la soupape de sécurité, monter jus-qu'à une altitude supérieure à quinze mille mètres. Ce qui, bien enten¬ du, est totalement inacceptable pour des montgolfières de loisir. Le premier objet de l'invention est de réaliser une montgolfière so¬ laire de loisir à faible coût, pourvue de moyens simples et cependant effi¬ caces pour contrôler en continu son altitude de croisière.
Le second objet de l'invention est une montgolfière solaire sans pi¬ lote susceptible d'atteindre assez rapidement de très hautes altitudes afin d'y réaliser des missions diverses puis d'être ramenée au sol sans dommage. Selon l'invention, une montgolfière solaire à altitudes de croisière contrôlées, constituée par un ballon ouvert à la base comportant au moins une partie supérieure de couleur sombre, est caractérisée en ce qu'elle comprend en outre: - un cercle de charge relativement rigide, solidement fixé à la base du ballon et un support de charge suspendu à ce cercle;
- un ventilateur installé sur des poutres rattachées au cercle de charge;
- des moyens pour commander la vitesse et le sens de rotation du ventilateur.
Grâce à ces dispositions, après avoir installé le cercle de charge équipé du ventilateur sur la base du ballon, il est aisé de gonfler ce bal¬ lon en faisant tourner le ventilateur dans le sens qui convient. Au fur et à mesure que le ballon se gonfle, sa paroi exposée au soleil absorbe de plus en plus d'énergie et la température moyenne de son air intérieur s'élève progressivement. Lorsque le ballon paraît suffisamment gonflé (par exemple à 80% de son volume maximal), le ventilateur est arrêté. Ensuite, le réchauffement par le soleil de l'air interne continue et, au bout de quinze à vingt minutes dans le cas d'un soleil d'intensité moyenne, la température de cet air atteint une valeur qui donne à l'appareil, une portance suffisante pour tendre progressivement les suspentes de la nacelle ou de la sellette qui lui sont accrochées.
Au fur et à mesure que la température moyenne de l'air du ballon s'é¬ lève, sa paroi se tend de plus en plus, son volume et sa portance aug en- tent et le ballon monte. Pour une masse d'air de remplissage donnée, le volume du ballon se stabilise lorsque les pertes thermiques par conduction et par rayonnement de toute la paroi du ballon deviennent égales à l'éner¬ gie absorbée par la partie de paroi tournée vers le soleil. La portance du ballon pour cette masse donnée d'air de remplissage est alors maximale. Le plafond de croisière du ballon est atteint lorsque cette portance maximale égale sa charge totale (poids du ballon vide et de la charge utile).
Si le plafond initialement atteint doit être abaissé, le pilote fait tourner un moment le ventilateur dans le sens de dégonflage. Ce qui a pour effet de vider quelque peu l'air du ballon, donc d'en diminuer le volume et la portance, et de le faire descendre de quelques mètres. Au contraire, si le plafond initialement atteint n'est pas jugé suffisant par le pilote, celui-ci fait à nouveau tourner le ventilateur dans le sens de gonflage, ce qui augmente la masse d'air contenue dans le ballon. Cette masse d'air nouvelle se réchauffe ensuite sous l'effet du rayonnement solaire absorbé, ce qui augmente la portance et fait monter la montgolfière. Le processus continue jusque soit à nouveau atteint l'équilibre entre les pertes thermi¬ ques et le rayonnement solaire absorbé. Comme la température extérieure di¬ minue avec l'altitude, les pertes thermiques par conduction de la paroi du ballon augmentent avec l'altitude. Dans ces conditions, la portance et l'altitude du ballon passent par des maxima puis diminuent. L'altitude fi¬ nale de croisière du ballon est celle qui correspond à nouveau à l'égalité entre la portance et la charge totale du ballon.
On notera que, dans le cas d'un ballon à paroi unique, son isolement thermique est relativement faible et la différence maximale des températu¬ res à l'intérieur et à l'extérieur du ballon relativement limitée. Mais, comme le volume d'un ballon en fonction de son diamètre croît plus vite que sa surface, il est facile de compenser l'absence de la double paroi décrite dans les deux brevets cités, par une augmentation du diamètre du ballon. L'altitude de croisière d'une montgolfière solaire selon l'invention sera en pratique à volonté comprise entre quelques dizaines et quelques centaines ou quelques milliers de mètres, ce qui ne peut pas être le cas des montgolfières solaires de types connus. De la sorte, on réalise selon l'invention une montgolfière de loisir qui permet au pilote d'évoluer à l'altitude qui lui convient, pendant toute la durée d'ensoleillement du lieu et sans la moindre dépense financière de mise en oeuvre, puis de reve¬ nir au sol sans dommage en simplement donnant un volume adéquat au ballon.
Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'une manière plus précise de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels:
- la figure 1 représente schématiquement une montgolfière selon l'in¬ vention; - la figure 2 représente une vue schématique partielle de face du ventilateur faisant partie de cette montgolfière;
- la figure 3 représente une vue schématique de côté du ventilateur ci-dessus.
Selon la figure 1, la montgolfière solaire selon l'invention repré- sentée à titre d'exemple comprend un ballon 10 de quatorze mètres de diamè¬ tre maximal, réalisé au moyen de quarante deux lés, tels 12 et 14, de plas¬ tique sombre (noir évidemment mais aussi de tout autre couleur), à haute résistance mécanique (de préférence du polypropylène) mesurant vingt mi¬ crons d'épaisseur. Chacun des lés 12-14 possède, dans sa partie supérieure, un profil de demi-arche de sinusoïde à pointe coupée et, dans sa partie in¬ férieure, celui d'un rectangle de quatorze mètres de long et d'un de large. En tout, ces lés mesurent environ vingt et un mètres de long et au plus un mètre de large. Ils sont reliés les uns aux autres par de larges rubans 5 adhésifs, tels 16 et 18, du genre couramment utilisé pour la fermeture des cartons d'emballage. De la sorte, le ballon 10 peut être considéré comme théoriquement formé par une demi-sphère dans sa partie supérieure et par un cylindre de révolution dans sa partie inférieure. D'autres rubans, tels 17 et 19, sont disposés le long de parallèles distants entre eux d'un mè-
10 tre. Cela, afin de consolider la paroi du ballon, d'en permettre la répara¬ tion aisée en cas de déchirure accidentelle et surtout de circonscrire à la surface d'un carré toute déchirure amorcée. Les extrémités supérieures de ces lés de plastique 12-14 sont reliées à une pièce de sommet 11 en forme de disque, de même nature que les lés, au moyen de rubans adhésifs identi-
15 ques aux précédents. La partie inférieure 13 du ballon est fixée à un cer¬ cle de charge 20. Elle pourra être de couleur claire sans pour cela nota¬ blement diminuer le rayonnement solaire total absorbé par le ballon.
Au cercle de charge 20 sont soudées seize pattes d'accrochage, telles 22 a-b, régulièrement espacées, débordant à l'extérieur. Chacune de ces
20 pattes supporte l'une des seize suspentes 26 soutenant une nacelle 28 (ou un sellette.) Au centre du cercle de charge 20, est disposé un motoréduc- teur électrique 30-31 (de cent watts mécaniques environ, dans le cas du présent exemple), adapté à entraîner les pales 32 d'un ventilateur 34. Dans la nacelle 28 (ou sous la sellette) sont installés une batterie électrique
25 36 (par exemple de 15 ampères-heures sous 12 volts) et un dispositif élec¬ tronique 38, possédant les fonctions suivantes: arrêt et commande progres¬ sive dans un sens ou dans l'autre. Ce dispositif 38 est disposé en série entre les bornes du moteur électrique 30 et celles de la batterie 36, les conducteurs non représentés reliant ces bornes courant le long d'une sus-
30 pente 26. La batterie 36 sera de préférence alimentée par des cellules photo-voltaïques disposées sur la partie semi-sphérique du ballon.
Selon les figures 2 et 3, le réducteur 31 associé au moteur électri¬ que 30 est fixé par un collier de serrage 40 dans un support annulaire 41, rigidement lié à quatre poutres de suspension 42 a,b,c,d, soudées à quatre
35 montants tels 43 b,d, eux-mêmes soudés aux quatre pattes d'accrochage réfé¬ rencées 22 a,b,c,d, solidaires du cercle de charge 20. Aux seize pattes d'accrochage 22 sont soudées des boucles telles 25 b,d auxquelles sont rat¬ tachées les seize suspentes telles 26 b,d. Les pales 32 a,b,c,d, du venti¬ lateur 34 sont des plaques rectangulaires en plastique expansé, pourvues de bords arrondis et mesurant soixante centimètres de long, quinze de large et un d'épaisseur. Elles comportent respectivement des longerons 44 a,b,c, d, fixés par collage dans une découpe longitudinale étroite, pratiquée dans le milieu de chaque plaque, et par serrage sur quatre doigts radiaux non représentés, solidaires d'un moyeu 46.
Selon la figure 3, ce moyeu 46 comporte, d'un côté, un premier bout d'arbre 45 monté solidaire du mandrin de sortie 33 du réducteur 31 (de rap¬ port 1/5, par exemple) associé au moteur 30 et, de l'autre côté, un second bout d'arbre 47, monté solidaire de la sortie d'un engrenage multiplicateur 48 (de rapport 5, par exemple). L'engrenage 48 est soutenu par quatre pou¬ tres, telles 49 b,d, soudées aux montants 43 b,d. Il est en outre pourvu à son entrée d'un organe d'entraînement 50 adapté, en cas de panne du moteur 30 ou de la batterie 32, à recevoir et à retenir le bout carré d'une tige 52, équipée d'une manivelle articulée 54. Dans des conditions normales, la tige 52 est rangée dans la nacelle 28 ou, en cas de sellette, le long d'une suspente 26.
Le pas de chacune des pales 32 est de quinze degrés. L'écartement ep- tre les bouts de deux pales symétriques est d'un mètre cinquante. Les pales 32 du ventilateur 34 sont enfermées entre deux filets de protection 56-57, fixés à deux cerceaux non représentés supportés par les quatre montants tels 43 b,d. Un manchon 58 en matériau léger fixé aux poutres 42-49 complè¬ te la cage de protection des pales 32.
Le cercle de charge 20 comporte deux gorges extérieures 21 a,b. Il est réalisé à partir d'un profilé cintré en aluminium extrudé, du genre utilisé pour les jantes des roues de bicyclette. Il mesure un mètre soixan¬ te de diamètre et huit centimètres de largeur. Pour fixer le cercle de charge 20 sur le ballon 10, la partie inférieure 13 du ballon 10 est fron¬ cée puis passée au travers du cercle et rabattue dans les gorges extérieu¬ res 21 a,b. Deux sangles de serrage 23 a,b sont ensuite mise en place dans ces gorges. Leur tension élevée solidarise par frottement le ballon et le cercle de charge. Et cela, en toute sécurité. De la sorte, les forces de traction appliquées par la poussée d'Archimède au cercle de charge 20 lui sont transmises sans risque de rupture de la paroi du ballon. Cela, grâce aux nombreux replis de la paroi du tronc de cône renversé, auquel est ré- duit le cylindre initial formé par la paroi 13 de la partie inférieure du ballon.
Le volume maximal de la montgolfière présentée à la figure 1 est de
3 1.500 m et son poids à vide est de 40 kilos, dont 7 pour le ventilateur 34 et son alimentation. La charge maximale d'une montgolfière solaire selon 3 l'invention est d'environ 100 gr/m . En conséquence, dans le cas présent, le poids maximal de la charge utile sera de 110 kilos. A plein régime, le moteur 30 entraîne les pales 32 du ventilateur 34 à 300 tours/minute. Cela produit un débit de 400 m d'air par minute. De la sorte, le ballon 10 est gonflé à 80% en trois minutes. Une batterie de démarrage ou la tige 52 en¬ traînée à 60 tours/minute sera utilisée à cet effet, pour ménager la batte¬ rie emportée. Avec un bon ensoleillement, au bout de vingt minutes environ, l'air du ballon est suffisamment chaud (25°C au plus de différence par rap¬ port à la température extérieure) pour que la montgolfière soit en mesure de décoller.
Comme cela a été indiqué plus haut, en commandant la vitesse et le sens de rotation du ventilateur, le pilote peut, à volonté et en toute sécurité, faire constamment évoluer sa montgolfière solaire selon l'inven¬ tion, entre quelques dizaines et quelques milliers de mètres et ce, gratui- tement pendant toute la durée d'ensoleillement du lieu. La commande de cette évolution se fera sans heurts, grâce à la commande progressive du moteur 30 du ventilateur 34, assurée par le dispositif électronique 38. A titre de sécurité, en cas de panne du moteur 30 ou de la batterie 28, le pilote disposera de la tige 52 et de la manivelle 54 pour faire touner les pales du ventilateur 34 aux vitesses qui conviennent.
On notera qu'il est aisé de doter une telle montgolfière d'un groupe moto-propulseur pour lui permettre d'être dirigée au gré du pilote et non plus suivant la seule direction du vent. Cela sera d'autant plus facile que la puissance requise n'a pas à participer à la sustentation du véhicule. Pour réaliser le second objet de l'invention, on constate que la mont¬ golfière solaire nouvelle décrite ci-dessus est particulièrement bien adap¬ tée à être gonflée au moyen d'un mélange adéquat d'air chaud et de vapeur d'eau, selon le procédé décrit dans le brevet européen N° 0524872, accordé à Jean-Paul DOMEN. Dans ce cas, à partir de l'altitude (quelques centaines de mètres en général) à laquelle une condensation exothermique de la vapeur d'eau commence à se produire et au plus jusqu'au plateau thermique de la tropopause (11.000 mètres), la montgolfière solaire selon l'invention de¬ vient une bulle d'orage à vitesse de montée particulièrement élevée. Pen¬ dant cette phase de montée, l'énergie solaire récupérée par la paroi du ballon est faible devant celle produite par la condensation de la vapeur d'eau emportée, mais par la suite cette énergie solaire est cependant suf¬ fisante pour amener lentement mais sûrement le ballon (son ensoleillement est alors garanti) à une altitude maximale d'environ 35.000 mètres. Cela, à condition toutefois qu'à cette altitude, la charge totale soit au plus de 3 g/m . Dans ces conditions, au moyen d'une montgolfière solaire selon l'invention opérant tout d'abord en bulle d'orage, il devient possible, à des conditions économiques intéressantes, de réaliser des ballons télécom¬ mandés de prospection scientifique navigant à de très hautes altitudes. En effet, si on les compare aux ballons gonflés à l'hélium que l'on utilise habituellement pour ce genre d'applications, des montgolfières solaires selon l'invention opérant tout d'abord en bulle d'orage sont peu onéreuses à fabriquer et à gonfler, en outre faciles à mettre en oeuvre et finalement récupérables. On notera que dans tous les cas où la charge à emporter jusqu'aux très hautes altitudes visées ci-dessus est très élevée (un véhicule aérien ou spatial de plusieurs tonnes, par exemple), le diamètre du ballon est grand à ces altitudes (150 mètres, par exemple) et la résistance mécanique du matériau utilisé pour le construire doit être suffisante pour permettre de soutenir le cercle de charge en toute sécurité. Pour ce faire, le maté¬ riau utilisé sera un tissu sombre aussi léger que possible pourvu d'un re¬ vêtement étanche, dont les lés seront assemblés par couture. Par ailleurs, on pourra dans ce cas, si cela présente de l'intérêt, utiliser plusieurs ventilateurs de dimensions moyennes au lieu d'un seul de grandes dimen- sions.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
1. Montgolfière solaire susceptible d'évoluer à une altitude de croi¬ sière contrôlée, constituée par un ballon (10) ouvert à la base comportant au moins une partie supérieure de couleur sombre, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre: - un cercle de charge relativement rigide (20), solidement fixé à la base (13) du ballon et un support de charge (28) suspendu à ce cercle;
- un ventilateur (34) installé sur des poutres de suspension (42), rattachées au cercle de charge (20);
- des moyens (30-31-38; 48-50-52-54) pour commander la vitesse et le sens de rotation du ventilateur (34).
2. Montgolfière solaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que le ventilateur (34) comporte une hélice à larges pales (32), un moto¬ réducteur électrique (30-31) et une cage de protection (56-57-58) de l'hé- lice, les poutres de suspension (42) du motoréducteur (30-31) et de la cage de protection (56-57-58) étant rattachées à des montants (43), soudés au bord supérieur du cercle de charge (20).
3. Montgolfière solaire selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le ventilateur (34) comporte une hélice à larges pales (32), en¬ fermée dans une cage de protection (56-57-58) et pourvue d'un moyeu (46) monté solidaire de l'arbre de sortie (47) d'un engrenage multiplicateur (48) dont l'entrée est un organe d'entraînement (50) adapté à être tourné au moyen d'une tige (52) équipée d'une manivelle (54), cet engrenage (48) étant installé sur des poutres de suspension (49) rattachées à des montants (43), soudés au bord supérieur du cercle de charge (20).
4. Montgolfière solaire selon la revendication 1, caractérisée en ce que le ballon (10) est réalisé au moyen de lés (12-14) découpés suivant des demi-arches de sinusoïde à pointe coupée dans leur partie supérieure et suivant de longs rectangles dans leur partie inférieure, ces lés étant as¬ semblés entre eux et à une pièce de sommet en forme de disque (11).
5. Montgolfière solaire selon la revendication 4, caractérisée en ce que la paroi du ballon (10) étant en plastique mince, les lés (12-14) sont assemblés entre eux et à la pièce de sommet en forme de disque (11) au moyen de rubans adhésifs (16-18), la paroi étant en outre consolidée par des rubans identiques (17-19) disposés selon des parallèles.
6. Montgolfière selon l'une des revendications précédentes, caracté¬ risée en ce que:
- le cercle de charge (20) comporte au moins deux gorges extérieures (21) et des pattes d'accrochage débordantes (22) régulièrement espacées, soudées sur son bord supérieur;
- chacune de ces pattes (22) comporte un moyen (25) de fixation de l'une des suspentes (26) du support de charge (28);
- la partie inférieure (13) du ballon (10) passe au travers du cercle de charge (20), est froncée et rabattue sur ses gorges extérieures (21) et lui est solidement fixée au moyen de sangles de serrage (23).
7. Montgolfière solaire selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est gonflée au moyen d'un mélange d'air chaud et de vapeur d'eau dans des conditions susceptibles de la transformer en bulle d'orage depuis quelques centaines de mètres jusqu'à la tropopause.
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