WO2006095082A1 - Ballon captif mobile dans une tour - Google Patents

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WO2006095082A1
WO2006095082A1 PCT/FR2006/000505 FR2006000505W WO2006095082A1 WO 2006095082 A1 WO2006095082 A1 WO 2006095082A1 FR 2006000505 W FR2006000505 W FR 2006000505W WO 2006095082 A1 WO2006095082 A1 WO 2006095082A1
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WO
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balloon
tower
assembly according
drive
assembly
Prior art date
Application number
PCT/FR2006/000505
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English (en)
Inventor
Matthieu Gobbi
Jérôme Giacomoni
Original Assignee
Aerogroupe S.A.R.L.
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Publication date
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Priority to US11/817,948 priority Critical patent/US20080156929A1/en
Priority to JP2008500229A priority patent/JP2008532839A/ja
Priority to CA002600963A priority patent/CA2600963A1/fr
Priority to EP06726037A priority patent/EP1858755A1/fr
Priority to BRPI0609162-8A priority patent/BRPI0609162A2/pt
Priority to MX2007011030A priority patent/MX2007011030A/es
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63G—MERRY-GO-ROUNDS; SWINGS; ROCKING-HORSES; CHUTES; SWITCHBACKS; SIMILAR DEVICES FOR PUBLIC AMUSEMENT
    • A63G31/00—Amusement arrangements
    • A63G31/16—Amusement arrangements creating illusions of travel
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63G—MERRY-GO-ROUNDS; SWINGS; ROCKING-HORSES; CHUTES; SWITCHBACKS; SIMILAR DEVICES FOR PUBLIC AMUSEMENT
    • A63G31/00—Amusement arrangements
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63G—MERRY-GO-ROUNDS; SWINGS; ROCKING-HORSES; CHUTES; SWITCHBACKS; SIMILAR DEVICES FOR PUBLIC AMUSEMENT
    • A63G31/00—Amusement arrangements
    • A63G31/02—Amusement arrangements with moving substructures
    • A63G31/12—Amusement arrangements with moving substructures with inflatable and movable substructures
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64B—LIGHTER-THAN AIR AIRCRAFT
    • B64B1/00—Lighter-than-air aircraft
    • B64B1/40—Balloons
    • B64B1/50—Captive balloons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64F—GROUND OR AIRCRAFT-CARRIER-DECK INSTALLATIONS SPECIALLY ADAPTED FOR USE IN CONNECTION WITH AIRCRAFT; DESIGNING, MANUFACTURING, ASSEMBLING, CLEANING, MAINTAINING OR REPAIRING AIRCRAFT, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; HANDLING, TRANSPORTING, TESTING OR INSPECTING AIRCRAFT COMPONENTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B64F1/00—Ground or aircraft-carrier-deck installations
    • B64F1/12—Ground or aircraft-carrier-deck installations for anchoring aircraft
    • B64F1/14—Towers or masts for mooring airships or balloons

Definitions

  • the present invention relates to a captive and mobile balloon in a tower, and to a method of raising a balloon in a tower.
  • a balloon can be used as an advertising sign and / or as an attraction.
  • the balloon may include an envelope marked with a commercial sign and / or may include seats or a nacelle to receive passengers to train in the tower.
  • a tethered balloon comprises an inflatable buoyancy envelope connected to a load frame via suspension lines and means for returning the balloon to the ground.
  • the lift envelope is usually inflated with a gas lighter than air that allows the natural rise of the balloon.
  • the means for returning the balloon to the ground may include one or more cables fixed to the load frame and which wind on the ground on a winch system for controlling the raising and lowering of the captive balloon.
  • the document FR-A-2,758,789 mentioned above proposes a system for stabilizing the balloon enabling the balloon to ascend, even in difficult meteorological conditions.
  • the system described in this document comprises means for lateral stabilization of the balloon in flight comprising at least one cable attached to the balloon and connected to the ground in order to exert on the balloon a braking force opposite to a lateral displacement caused by the wind.
  • the invention proposes to dispose a balloon in a tower.
  • the ball is thus held and guided by the structure of the tower; the cable stabilization device can therefore be deleted.
  • the invention relates more particularly to an assembly comprising an ascending balloon and a tower, the balloon being captive and mobile in the tower.
  • the tower may be of closed perimeter; the captive balloon in the tower can therefore go up and down along the tower without taking wind.
  • the tower may include guide rails to accommodate carts integral with the balloon to drive the balloon in motion in the tower.
  • the assembly according to the invention comprises one or more of the following characteristics:
  • the tower comprises a metal structure comprising at least three vertical columns
  • the tower is cylindrical with a circular or polygonal base
  • the tower has a closed perimeter and / or a closed top
  • the tower has translucent panels forming walls
  • the balloon has a spherical or substantially oval shape; the ratio of the height of the balloon over its width is between 1.2 and 4;
  • the balloon has a diameter at the equator of between 8 m and 18 m;
  • the overpressure at the south pole of the balloon is less than or equal to 50 Pa;
  • the tower has a height between 30 m and 80 m;
  • the inside diameter of the tower is substantially equal to the diameter of the equator of the balloon
  • the balloon has reinforcements on the equator
  • the balloon has rolling elements arranged on the equator
  • the tower has rolling elements on its inner wall, which can be placed in each corner of a polygonal tower; - The rolling elements have an axis of rotation extending in a direction between 0 ° and 30 ° relative to the horizontal;
  • the balloon is equipped with a drive ring on which the carriages are fixed;
  • the drive ring may be located substantially at the equator of the balloon or in the vicinity of one of the tropics;
  • the drive ring has an outer ring to which the carriages are attached and an inner ring fixed to the balloon, the outer and inner rings being movable relative to each other; at least three of the vertical posts of the tower comprise guide rails and drive cables, the carriages of the crown being hooked to said cables;
  • a motor associated with each drive cable for controlling the movement of the cable in one direction or the other;
  • a control unit is adapted to synchronize the drive motors of the cables;
  • the driving ring comprises at least one electrical collector connecting the outer ring to the inner ring, at least one carriage of the balloon being adapted to conduct a power supply cable running through one of the poles of the tower;
  • At least one seat hooked to the balloon means for returning the balloon to the ground;
  • the invention also relates to a method of raising a captive balloon in a closed perimeter tower, comprising the steps of:
  • unwinding means for returning the balloon to the ground; - activate braking means when the ball has traveled more than two thirds of the height of the tower.
  • the return means of the balloon on the ground can be unwound freely and / or the ascent of the balloon can be stopped by abutment against the closed top of the tower.
  • the invention also relates to a method of raising a captive balloon in a tower comprising at least three posts provided with guide rails and drive cable, the balloon comprising at least three carriages hooked to the drive cables, the method comprising the steps of:
  • FIG. 2 a diagram of a captive balloon in a tower, seen from above, according to a second embodiment of the invention
  • - Figure 3 a diagram of a captive balloon in a tower, seen from above, according to a third embodiment of the invention
  • FIG. 4 a diagram of a captive balloon in a tower according to a fourth embodiment of the invention.
  • FIGS. 5a and 5b a diagram of a tethered balloon in a tower according to a fifth embodiment of the invention.
  • FIG. 8 a diagram of a tethered balloon in a tower according to a sixth embodiment of one invention.
  • Figure 1 describes an assembly according to the invention, comprising a balloon and a tower.
  • the terms “up”, “down”, “horizontal” and “vertical” are used in the description which follows with reference to the figures and are not limiting to the implementation of the invention.
  • the balloon is defined with an equator consisting of a line forming the largest circle perpendicular to its axis of ascension, and with a south pole and a north pole consisting respectively of the point of the balloon closest to the ground and the point of the balloon the farthest from the ground.
  • the North Pole of the ball can also be designated as the top of the balloon.
  • the balloon is said to be ascending in that it is intended to rise in the air inside the tower; this ascension can be ensured by an inflated balloon with a gas lighter than air or by a drive system of a balloon inflated with air.
  • the tower is defined with a vertical structure comprising at least three posts, a top and a base placed on the ground.
  • the tower may further comprise walls connecting the poles of the structure to form a closed perimeter; the tower may also have braces connecting the vertical posts, such as cross-helices or cross-ties.
  • a balloon 100 is placed captive in a tower 200.
  • the balloon 100 may comprise an envelope inflated with a gas lighter than air, such as hot air and / or a gas such as air. helium; the balloon can also be driven upward by cables of a drive system. The balloon can thus rise in the air and move in the height of the tower, possibly carrying one or passengers placed in one or more seats 300 hooked to the ball.
  • the balloon is placed in a closed perimeter tower
  • FIG. 1 shows means for returning the balloon to the ground, comprising, for example, a return cable 50, one end of which is fixed to the balloon and the other end of which is connected to a winch 51 for winding the cable.
  • return means are necessary when the balloon is inflated with a gas lighter than air and rises without a drive system.
  • Returning means for controlling the rise and controlling the descent of a captive balloon are known per se and in particular documents FR-A-2 743 049 and FR-A-2 758 789.
  • FIG. 200 is substantially circular cylindrical base and the balloon
  • the tower 200 may comprise a top 220 closed in order to provide security in the event of breakage or unwinding of the return cable 50 of the inflated balloon with a gas lighter than air.
  • the closed top 220 may also provide additional protection for the balloon 100 against the weather, particularly against the rain.
  • the balloon may include seats 300 for embarking passengers to constitute an attraction.
  • Figure 1 does not represent the seats to scale with respect to the volume of the balloon.
  • the number of seats depends mainly on the volume of the ball that determines its climbing power. We can provide from 2 to 20 seats depending on the size of the ball. For example :
  • the seats can be suspended from the load circle 120 which connects the lines of the balloon to the return cable.
  • the seats will be arranged preferentially outward so as to allow passengers to observe the surroundings.
  • the seats can be divided circular around the return cable, or replaced by a nacelle with a central opening allowing the return cable to pass, and in which the passengers can move freely.
  • the maximum number of passengers is much greater than the number of passengers that can take place in a balloon of the prior art. Indeed, for the balloons of the prior art, thus evolving in the open air, it is necessary to keep some of the lift of the balloon to stretch the return cable to withstand the maximum wind that the balloon can meet during his ascent. Even when the weather conditions are extremely mild, caution is required to guard against the possibility of even slight gusts of wind. On the other hand for the balloons according to the invention, guided and protected in a tower, the tension in the return cable can be minimal because the balloon does not need lateral wind resistance; the lift of the balloon can thus be entirely used for the carriage of passengers.
  • the tower can have a height between 30 m and 80 m to allow a good panoramic view when passengers are raised with the balloon and to allow to see the balloon raised by far when the envelope of the balloon includes a sign advertising.
  • the interface between the balloon and the inner walls of the tower is optimized.
  • the inner diameter of the tower is substantially equal to the diameter of the equator of the balloon, which may be between 8 m and 18 m approximately.
  • the diameter of the balloon is chosen small enough to limit the bulk of the assembly and allow easy installation in busy places, such as shopping centers for example, and large enough to allow an ascent of the balloon with passengers the case applicable.
  • the pressure inside the balloon can be optimized to limit the effects of shocks against the walls of the tower.
  • captive outdoor balloons such as those described in the aforementioned prior art documents, are usually pressurized to avoid to deform under the action of the wind, so as to maintain a good coefficient of penetration into the air and limit the strain force due to wind.
  • the captive flasks of the anterior part conventionally have an overpressure relative to the ambient air of 100 to 300 Pa at the south pole. This overpressure is increased by the thrust of the gas column upwards at the top, that is to say from 100 to 200 Pa at the top. The overpressure at the equator is then 200 to 400 Pa.
  • the balloon according to the invention does not. no need to present overpressure in its lower part. We can therefore maintain a zero overpressure at the south pole, as is the case for free gas balloons. For example, an overpressure at the south pole of less than 50 Pa will be maintained. The overpressure prevailing inside the envelope at its equator will then be reduced relative to the captive balloons of the prior art, at around 50 to 100.degree. Pa. Gold, a lower pressure inside the balloon allows to distribute the effect of a shock against the walls of the tower on a larger surface. By allowing this effort to be used on a larger canvas surface, the effects are limited, especially the risk of tearing. On the other hand, the surface of the balloon subjected to friction is greater and it is necessary to protect it effectively.
  • FIG. 1 thus shows reinforcements 110 on the balloon 100, preferably arranged close to the equator.
  • These reinforcements 110 are intended to come into contact with the inner walls of the tower 200 and protect the balloon envelope against wear or addictions due to friction of the ball against the walls 210 of the tower.
  • the reinforcements 110 may consist of an extra thickness of the fabric constituting the envelope or an extra thickness constituted by another material more slippery and more resistant than the fabric of the envelope, for example nylon or polyester.
  • Figures 2 and 3 show another embodiment of the invention in which the base of the tower has a six-sided polygonal shape.
  • the balloon is seen from above, it may have a spherical shape as in Figure 1 or oval as in Figure 3.
  • the base of the tower 200 may have a polygonal shape other than a hexagon, for example a polygon of four to eight sides.
  • a tower whose base is of polygonal shape can be easily mounted from a metal structure 250.
  • Translucent panels 260 can be used to complete the metal structure and close the perimeter of the tower to protect the balloon without hindering the view from seats attached to the balloon or prevent the sight of the balloon from outside the tower.
  • Translucent panels can be Plexiglas, polycarbonate or glass.
  • the translucent panels form at least the top of the walls of the tower, but can also form all of the walls.
  • the metal structure of the tower can be of the freestanding type, founded or maintained by guying. We prefer a freestanding structure, compact and easy to assemble and disassemble, when the tower must be mounted in busy places such as shopping centers or urban places. Grounded or braced structures are however preferable when the tower is mounted with a potentially high wind load.
  • Figures 2 and 3 show rolling elements 130, 230 disposed on the balloon 100 or on the tower 200. These rolling elements 130, 230 of the balloon and the tower contribute to guiding the balloon along the tower.
  • the rolling elements 130 are disposed on the balloon 100, preferably close to the equator.
  • the equatorial zone of the balloon is stiffened by the thrust of the gas inflating the balloon.
  • Rollers 130 may be fixed on this zone, for example on the material constituting the reinforcements 110 of the balloon to accompany the vertical movement of the balloon along the tower and reduce the friction of the balloon cloth on the inner walls of the tower.
  • the number of rollers and their spacing depend on the diameter of the balloon and the shape of the tower. In the case of a cylindrical tower, as in Figure 1, four to ten wheels can be distributed equidistantly on the equator of the balloon.
  • each wheel 130 disposed on the balloon 100 extends in a direction tangent to the balloon in the plane of the equatorial circle.
  • the rolling elements 230 are disposed on the inner wall of the tower 200.
  • the rolling elements of the tower 200 may be rollers 230 disposed along some or each edge of the tower, on the posts 250 constituting the metal structure.
  • the spacing between two consecutive rollers along the same end of the tower depends on the height of the balloon: in this case the ball comes into contact with the fixed rollers as it rises in the tower. It should be as often as possible in contact with rollers.
  • 200 extends in a substantially horizontal direction, that is to say perpendicular to the axis of the tower.
  • the rolling elements of the tower 230 may have an axis of rotation slightly inclined relative to the horizontal, for example up to 30 °. Such inclination of the rollers 230 induces pivoting of the balloon as it slides on the roll and makes it possible to turn the balloon uphill and downhill. Rotation of the balloon
  • the rolling elements may have an inclination which drives the balloon in rotation by pressing against the walls of the tower.
  • the balloon can freely mount without rotary movement to the top of the tower, then be rotated when it is in the top position.
  • This rotary movement is no longer passive as described above, but performed by a drive system, for example at least one motor actuating rollers or rollers oriented along a vertical axis of rotation, and not inclined as previously.
  • FIG. 4 shows another embodiment of the invention in which the balloon 100 has the shape of a drop of water or of overturned egg.
  • the tower 200 of Figure 4 may have a cylindrical shape of circular or polygonal base.
  • Such a balloon shape 100 is not usual for a tethered balloon, but becomes possible within the scope of the present invention because the external mechanical stresses are reduced.
  • the balloon 100 thus has a height h greater than its width defined by twice its radius R.
  • the width of the balloon is always determined by the diameter equator.
  • the width of the balloon is such that the equatorial zone of the balloon substantially fills the cross section of the tower 200.
  • the height of the balloon can reach four times its width; the ratio of the height to the width can be between 1.2 and 4.
  • this elongated shape has a smaller diameter than the spherical shape retained for the balloons of the prior art. It therefore makes it possible to accommodate a balloon of a given volume in a tower of smaller diameter, which offers an advantage in terms of size and cost.
  • a spherical ball of 600 m 3 has a diameter of about 10 m. It lodges in a tower about 10 m in diameter and occupies a height equal to its diameter increased by the distance from the south pole to the load circle, typically 15 m.
  • An elongate balloon of the same volume is obtained with an ellipsoid with a diameter of 8.30 m and a height of 16.60 m.
  • the elongated balloon therefore reduces the diameter of the tower by keeping a capacity (passenger number and useful height of flight) substantially equivalent to that of a spherical balloon of the same volume.
  • a capacity passingenger number and useful height of flight
  • the use of an elongated balloon can increase the passenger carrying capacity, and therefore a better profitability.
  • the balloon is placed in a tower with a drive system for raising an inflated balloon with air (FIGS. 5-8).
  • the tower has at least three vertical posts having guide rails adapted to accommodate respectively three carriages integral with the balloon; the tower guides and holds the balloon as it ascends.
  • FIGS. 5a and 5b show a tower-balloon assembly according to a fifth embodiment of the invention, respectively with the ground balloon and the raised balloon.
  • the tower 200 comprises at least three vertical posts 25 which constitute three points for guiding and holding the balloon.
  • the vertical poles may be interconnected by braces, such as cross-helices or crossed crosspieces and / or translucent panels.
  • the vertical poles and the braces constitute the structure of the tower, this structure can be metallic.
  • At least three of the vertical posts of the tower 250 comprise guide rails in which are placed drive cables 400, for example Bowden type cables used for elevators.
  • Each cable 400 can extend from a winch 420 located at the base of the tower to a return pulley 410 located at the top of the tower and has a return run from the pulley 410 to the winch 420.
  • the winch can be of the type used for elevator installations; it can be associated with a control unit to control the direction of rotation of the cable 400 and regulate its speed; the control unit also controls the synchronization of the movement of the three carriages so that the ball goes up straight in the tower, that is to say while keeping its horizontal equator, to prevent the balloon from touching the posts and that the passengers do not bend to one side or the other.
  • FIGS. 5a and 5b also show the balloon 100 captured in the tower 200. It can be seen in FIG. 5b that the balloon 100 does not comprise a return cable as in FIG. Indeed, the balloon 100 of the fifth embodiment is driven by the drive cables 400 and slides along the vertical posts.
  • the balloon 100 may have a drive ring 140 which comprises at least three carriages 150 intended to be respectively attached to each of the drive cables 400 to slide in the guide rails of the posts 250.
  • the drive crown can be located substantially at the equator of the balloon, but it can also be shifted to the North Tropic or South Tropic. From the point of view of training, this solution is almost as advantageous as training at the equator; the couple of efforts caused by the wind remains weak, even if it is not zero as for an attachment to the equator.
  • a fixation in the vicinity of the tropics allows to leave free the equatorial zone, for example in case of backlighting or for an advertising message.
  • the term "tropics" means the line parallel to the equator, for which a radius forms an angle of 30 ° with the equatorial plane.
  • FIG. 6 shows a top view of the balloon drive ring according to the fifth embodiment.
  • the ring 140 has an outer ring 141 on which are fixed the carriages 150 and an inner ring 142 attached to the balloon 100.
  • the outer ring 141 is fixed in rotation relative to the tower 200 since the carriages 150 are housed in the guide rails 250.
  • the inner ring 142 is fixed in rotation relative to the balloon but may be rotatable relative to the tower 200.
  • the inner ring 142 may have internal radial support beams 144.
  • These support beams 144 are inside the balloon; they guarantee the constancy of the spacing between the carriages 150 and ensures the rigidity of the balloon 100 at the equator when the ring surrounds the equator of the balloon; they can also serve as a support for lighting elements inside the balloon.
  • the outer and inner rings are movable relative to each other, i.e. they can slide in horizontal rotation relative to each other. It is thus possible to provide a mechanism for training the balloon which makes the balloon turn on itself during its ascent or descent.
  • FIG. 7 shows a detail view of the balloon drive system according to the fifth embodiment.
  • Figure 7 shows a portion of a column 250 of the tower and a portion of the envelope of the balloon 100 captive in the tower.
  • FIG. 7 also shows a carriage 150 housed in guide rails of the post 250 and hooked to a drive cable 400.
  • the cable 400 has two strands of cable on either side of the pulley returns 410; a first strand of cable on which is hung the carriage defining a drive path and a second cable strand defining a return path to the winding winch of the cable 420.
  • Each winch can be associated with a motor to control the movement cable in one direction or the other.
  • Figure 7 also shows a side sectional view of the drive ring 140 of the balloon.
  • the outer ring 141 fixed in rotation with respect to the tower, has a triangle structure with a side secured to the carriage 150 and an opposite vertex provided with a ball joint on which a pulley is articulated.
  • drive 143 of the inner ring 142 The pulley 143 of articulation of the rings can be connected to a low power engine 146 which rotates the pulley 143 on the ball of the fixed ring 141, which causes the relative displacement of the outer crowns and inner and rotating the balloon on itself.
  • This motor 146 can be powered by electrical collectors 145 sliding in a hanger between the two inner and outer rings.
  • An electrically conductive path may be provided from a power supply cable driven by the carriage 150 and traversing the pole 250 of the tower to the collector 145 via the structure of the outer ring 141.
  • This power supply cable can be coaxial with the drive cable or be a specific cable running along the drive cable.
  • a stop that is shaped to fit between the carriage and the outer ring 141 when the carriage slides downwards faster than the crown. It is also possible to provide on the carriage sets of joints such that the carriage is deformed when the tension of the cable is zero (broken cable) to form a stop between the guide rail and the outer ring and thus avoid the flip-flop of the balloon.
  • FIG. 8 illustrates a sixth embodiment of an assembly according to the invention.
  • the balloon inflated with air can be driven into the tower without turning on itself by carriages solidarity balloon.
  • a support circle 170 may be provided in the southern tropic of the balloon 100 to support the pull of the balloon.
  • the support circle 170 is connected to attachment points located substantially on the equator and to which the carriages 150 are attached.
  • the carriages 150 are driven by the cables of the posts 250 of the tower, as described above and pull the ball upwards through the support circle 170.
  • the carriages hold the descent of the balloon. through the support ring 170, the air-inflated balloon being pulled down by gravity.
  • a power supply to lighting elements inside the balloon can be provided simply through the hooked points of the carriages 150 driving an electric cable along the poles 250 of the balloon. tower.
  • the assembly according to the invention may have lighting means for enhancing the balloon and / or the tower in the dark.
  • the lighting can be outside with spot lights placed on the ground and / or on the poles of the structure of the tower.
  • the light spots are placed in such a way that the light beams illuminate the balloon and / or the structure of the tower.
  • Lighting can also be placed inside the balloon to illuminate the fabric of the envelope in backlight.
  • the lighting system inside the enclosure can be powered from the mains by means of an electric cable. This power cable may be specific or be integrated with the return cable of the balloon; and can pass through an electrical collector between the crowns of the balloon as described with reference to FIGS. 5 to 7.
  • the raising of the balloon of the assembly according to the invention can be done in the following manner.
  • the tower is mounted, temporarily or permanently, in a given place, preferably visible from afar from a busy road.
  • the ball is placed in the tower and inflated.
  • the balloon When the balloon is inflated with a gas lighter than air, it is moored to the ground with return means, for example comprising a cable attached to a winch.
  • return means for example comprising a cable attached to a winch.
  • the balloon When the balloon is inflated with air, it is hooked to the drive cables placed in the poles of the tower. Passengers can be embarked if necessary in seats hung on the balloon.
  • the means of return of the balloon on the ground are then unrolled and the balloon rises along the tower, offering a panoramic view to the passengers through the translucent walls of the balloon. the tower and offering itself to the sight of the surroundings.
  • the ascent of the balloon can provide a feeling of free flight if the return means of the balloon on the ground are unwound freely, that is to say without restraint on the largest portion of the path.
  • the tower may include a ventilation system at the top that sucks up the balloon and improves the balloon ascension by syringe effect.
  • Braking means for example a lever associated with the winch of the return means, are then actuated on the upper portion of the upward path of the balloon, for example once the balloon has traveled at least two-thirds of the height of the tower .
  • the ascent of the ball can be completely stopped by braking on the return means or by thrusting the ball against the closed top of the tower.
  • the balloon does not extend beyond the upper edge of the tower, as it would be subject to the wind and could not descend through the hole in the tower.
  • a tower with a closed top or choose a length of return cable such that the balloon can not rise above the tower.
  • the means for returning the balloon to the ground may comprise, in place of a cable connected to a winch, a horizontal thread located near the top of the tower and equipped with a return means to the ground.
  • the balloon can be dropped from the ground and move freely upward without means of return clean. Arriving at the top of the tower, he is stopped by the horizontal net.
  • the means for returning the net for example an assembly consisting of several ropes or vertical cables connecting the periphery of the net to one or more winches, then allows the net to descend to the ground by driving the balloon and its passengers.
  • Such a system can be used alone, to offer the passengers on board seats a feeling of departure in free flight, or in emergency means, in the event of a rupture of the main return cable when the balloon is held by a cable operated by a winch.
  • the balloon 100 can be inflated by air and pulled upwards by a system of pulleys and winches.
  • the balloons of the prior art are supported by the action of a gas lighter than air, which creates an aerostatic thrust.
  • the balloon can simply be inflated with air, and rise by means of a drive system as described with reference to FIGS. 5 to 8.
  • the winch 420 can be placed at the top of the tower rather than at its base and can pull the ball up.
  • the drive cables are hidden in the vertical posts of the tower. The balloon seems to rise on its own.
  • a permanent ventilation for example with an electric fan, makes it possible to counterbalance the possible gas leaks, as well as the variations of the volume of the air due to the variations of temperatures and surrounding pressures.
  • the ventilation system can run on an on-board battery or be powered from the mains using the drive cable, or a specific power cable that is separate from the drive cable.
  • the captive balloon in a tower according to the invention constitutes a safe and compact assembly allowing the ascent of a balloon whatever the weather conditions.
  • the present invention is not limited to the embodiments described by way of example.
  • the respective shapes and dimensions of the balloon and the tower can vary without departing from the scope of the invention.
  • the means of initiation of the flight, braking and return of the balloon to the ground can be modified and adapted by a skilled person without departing from the scope of the invention.
  • a balloon mounted fixed at the top of a tower can serve as an advertising medium; the diameter of the balloon may be greater than that of the tower.
  • the balloon can also be fixedly attached to the top of the tower, for example by means of its two tropics.

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Abstract

Un ensemble comprend un ballon ascensionnel (100) et une tour (200). Le ballon est captif et mobile dans la tour. Le ballon captif peut monter et redescendre le long de la tour avec une prise au vent limitée ou contrebalancé par les efforts de retenu exercés par la tour, et peut être mis en ascension indépendamment des conditions météorologiques sans nécessiter un important et encombrant dispositif de stabilisation. Un tel ballon peut être utilisé comme enseigne publicitaire et/ou comme attraction.

Description

BALLON CAPTIFMOBILEDANSUNE TOUR
La présente invention se rapporte à un ballon ascensionnel captif et mobile dans une tour, ainsi qu'à un procédé de mise en ascension d'un ballon captif dans une tour. Un tel ballon peut être utilisé comme enseigne publicitaire et/ou comme attraction. En effet, le ballon peut comporter une enveloppe marquée d'une enseigne commerciale et/ou peut comporter des sièges ou une nacelle pour recevoir des passagers à entraîner dans la tour.
Le document FR-A-2 758 789 décrit un ballon captif et un procédé de stabilisation d'un tel ballon. Un ballon captif comprend une enveloppe de sustentation gonflable reliée à un cadre de charge par l'intermédiaire de suspentes et des moyens de rappel du ballon au sol.
L'enveloppe de sustentation est généralement gonflée avec un gaz plus léger que l'air qui permet l'ascension naturelle du ballon. Les moyens de rappel du ballon au sol peuvent comprendre un ou des câbles fixés au cadre de charge et qui s'enroulent au sol sur un système de treuil permettant de commander la montée et la descente du ballon captif. L'exploitation commerciale de ballons captifs dépend fortement des paramètres météorologiques, en particulier du facteur vent ; des rafales de vent trop importantes provoquent des oscillations du ballon et rendent son ascension dangereuse, même à vide.
Le document FR-A-2 758 789 précité propose un système de stabilisation du ballon permettant l'ascension du ballon, même dans des conditions météorologiques difficiles. Le système décrit dans ce document comporte des moyens de stabilisation latérale du ballon en vol comprenant au moins un câble fixé au ballon et relié au sol afin d'exercer sur le ballon une force de freinage opposée à un déplacement latéral provoqué par le vent.
Le système décrit dans ce document est cependant complexe et encombrant. En effet, il est indiqué que pour un ballon de 22 m de diamètre, dont le pôle sud est situé à environ 15 m du sol, trois câbles sont nécessaires pour bien stabiliser le ballon avec une distance de 40 m entre chaque treuil des moyens de stabilisation et le treuil des moyens de rappel. Le ballon avec son système de stabilisation occupe donc une surface d'environ 5 000 m2.
Il existe donc un besoin pour un ballon qui puisse être mis en ascension indépendamment des conditions météorologiques sans nécessiter un important et encombrant dispositif de stabilisation.
A cet effet, l'invention propose de disposer un ballon dans une tour. Le ballon est ainsi tenu et guidé par la structure de la tour ; le dispositif de stabilisation par câble peut donc être supprimé. L'invention concerne plus particulièrement un ensemble comprenant un ballon ascensionnel et une tour, le ballon étant captif et mobile dans la tour.
Selon un mode de réalisation, la tour peut être de périmètre fermé ; le ballon captif dans la tour peut donc monter et redescendre le long de la tour sans prise au vent. Selon un mode de réalisation, la tour peut inclure des rails de guidage pour accueillir des chariots solidaires du ballon afin d'entraîner le ballon en mouvement dans la tour.
Selon les modes de réalisations, l'ensemble selon l'invention comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- la tour comporte une structure métallique comprenant au moins trois poteaux verticaux ;
- la tour est cylindrique de base circulaire ou polygonale ;
- la tour a un périmètre fermé et/ou un sommet fermé ;
- la tour comporte des panneaux translucides formant parois ;
- le ballon a une forme sphérique ou sensiblement ovale ; - le rapport de la hauteur du ballon sur sa largeur est compris entre 1.2 et 4 ;
- le ballon présente un diamètre à l'équateur compris entre 8 m et 18 m ;
- la surpression au pôle sud du ballon est inférieure ou égale à 50 Pa ;
- la tour présente une hauteur comprise entre 30 m et 80 m ;
- le diamètre intérieur de la tour est sensiblement égal au diamètre de l'équateur du ballon ;
- le ballon présente des renforts sur l'équateur ;
- le ballon présente des éléments roulants disposés sur l'équateur ;
- la tour comporte des éléments roulants sur sa paroi intérieure, qui peuvent être placés dans chaque coin d'une tour polygonale ; - les éléments roulants présentent un axe de rotation s' étendant selon une direction comprise entre 0° et 30° par rapport à l'horizontal ;
- au moins trois chariots solidaires du ballon ;
- le ballon est équipé d'une couronne d'entraînement sur laquelle sont fixés les chariots ; la couronne d'entraînement peut être située sensiblement à l'équateur du ballon ou au voisinage de l'un des tropiques ;
- la couronne d'entraînement présente une couronne extérieure à laquelle sont fixés les chariots et une couronne intérieure fixée au ballon, les couronnes extérieure et intérieure étant mobiles l'une par rapport à l'autre ; - au moins trois des poteaux verticaux de la tour comportent des rails de guidage et des câbles d'entraînement, les chariots de la couronne étant accrochés auxdits câbles ;
- un moteur associé à chaque câble d'entraînement pour commander le mouvement du câble dans un sens ou dans l'autre ; une unité de contrôle est adaptée à synchroniser les moteurs d'entraînement des câbles ;
- que les chariots de la couronne présentent un mécanisme de butée adaptée à se loger entre le rail de guidage et la couronne d'entraînement lorsqu'un câble d'entraînement est rompu ;
- la couronne d'entraînement comporte au moins un collecteur électrique reliant la couronne extérieure à la couronne intérieure, au moins un chariot du ballon étant adapté à conduire un câble d'alimentation électrique parcourant un des poteaux de la tour ;
- un éclairage disposé à l'intérieur du ballon ;
- au moins un siège accroché au ballon ; - des moyens de rappel du ballon au sol ;
- des moyens de traction d'un ballon gonflé avec de l'air.
L'invention concerne aussi un procédé de mise en ascension d'un ballon captif dans une tour de périmètre fermé, comprenant les étapes consistant à :
- dérouler des moyens de rappel du ballon au sol ; - actionner des moyens de freinage lorsque le ballon a parcouru plus des deux tiers de la hauteur de la tour.
Selon un mode de réalisation, les moyens de rappel du ballon au sol peuvent être déroulés librement et/ou l'ascension du ballon peut être arrêté par butée contre le sommet fermé de la tour. L'invention concerne également un procédé de mise en ascension d'un ballon captif dans une tour comprenant au moins trois poteaux munis de rails de guidage et de câble d'entraînement, le ballon comprenant au moins trois chariots accrochés aux câbles d'entraînement, le procédé comprenant les étapes consistant à :
- actionner au moins un moteur d'entraînement d'un câble pour élever le ballon dans la tour ;
- commander le moteur d'entraînement en sens inverse pour ramener le ballon au sol.
Les particularités et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui suit donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et faite en référence aux figures qui représentent : - figure 1, un schéma d'un ballon captif dans une tour selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
- figure 2, un schéma d'un ballon captif dans une tour, vu de dessus, selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; - figure 3, un schéma d'un ballon captif dans une tour, vu de dessus, selon un troisième mode de réalisation de l'invention ;
- figure 4, un schéma d'un ballon captif dans une tour selon un quatrième mode de réalisation de l'invention ;
- figures 5a et 5b, un schéma d'un ballon captif dans une tour selon un cinquième mode de réalisation de l'invention ;
- figure 6, une vue de dessus de la couronne d'entraînement du ballon des figures 5a et 5b ;
- figure 7, une vue de détail du système d'entraînement du ballon des figures 5a et 5b.
- figure 8, un schéma d'un ballon captif dans une tour selon un sixième mode de réalisation de 1 ' invention.
La figure 1 décrit un ensemble selon l'invention, comprenant un ballon et une tour. Les termes « haut », « bas », « horizontal » et « vertical » sont utilisés dans la description qui suit en référence aux figures et ne sont pas limitatifs de la mise en œuvre de l'invention. Le ballon est défini avec un équateur constitué par une ligne formant le plus grand cercle perpendiculaire à son axe d'ascension, et avec un pôle sud et un pôle nord constitués respectivement par le point du ballon le plus proche du sol et le point du ballon le plus éloigné du sol. Le pôle nord du ballon peut également être désigné comme le sommet du ballon. Le ballon est dit ascensionnel en ce qu'il est destiné à s'élever dans les airs à l'intérieur de la tour ; cette ascension peut être assurée par un ballon gonflé avec un gaz plus léger que l'air ou par un système d'entraînement d'un ballon gonflé avec de l'air.
La tour est définie avec une structure verticale comprenant au moins trois poteaux, un sommet et une base posée au sol. La tour peut en outre comprendre des parois reliant les poteaux de la structure pour constituer un périmètre fermé ; la tour peut aussi présenter des contreventements reliant les poteaux verticaux, tels que des hélices croisées ou des traverses croisées. Selon l'invention, un ballon ascensionnel 100 est placé captif dans une tour 200. Le ballon 100 peut comporter une enveloppe gonflée avec un gaz plus léger que l'air, tel que de l'air chaud et/ou un gaz comme de l'hélium ; le ballon peut aussi être entraîné en ascension par des câbles d'un système d'entraînement. Le ballon peut ainsi s'élever dans les airs et se déplacer dans la hauteur de la tour, emportant éventuellement un ou des passagers placés dans un ou des sièges 300 accrochés au ballon.
Selon certains modes de réalisation, le ballon est placé dans une tour de périmètre fermé
(figures 1 à 4). Ce mode de réalisation est intéressant lorsque le ballon 100 est gonflé avec un gaz plus léger que l'air et s'élève de lui-même sans système d'entraînement ; les parois 210 de la tour protègent alors le ballon des intempéries et en particulier contre le vent afin de permettre une ascension du ballon quelles que soient les conditions météorologiques.
La figure 1 montre des moyens de rappel du ballon au sol comprenant par exemple un câble de rappel 50 dont une extrémité est fixée au ballon et dont l'autre extrémité est reliée à un treuil 51 d'enroulement du câble. Ces moyens de rappel sont nécessaires lorsque le ballon est gonflé avec un gaz plus léger que l'air et qu'il s'élève sans système d'entraînement. Des moyens de rappel pour contrôler la montée et commander la descente d'un ballon ascensionnel captif sont connus en soi et en particulier des documents FR-A-2 743 049 et FR-A-2 758 789. Sur la figure 1, la tour 200 est sensiblement cylindrique de base circulaire et le ballon
100 sensiblement sphérique. On verra en référence aux figures 2 et 3 que ces formes ne sont pas limitatives. La tour 200 peut comporter un sommet 220 fermé afin de constituer une sécurité en cas de rupture ou de déroulement à vide du câble de rappel 50 du ballon gonflé avec un gaz plus léger que l'air. Le sommet fermé 220 peut également constituer une protection supplémentaire du ballon 100 contre les intempéries, en particulier contre la pluie.
Le ballon peut comporter des sièges 300 pour embarquer des passagers afin de constituer une attraction. La figure 1 ne représente pas les sièges à l'échelle par rapport au volume du ballon. Le nombre de sièges dépend principalement du volume du ballon qui détermine sa force d'ascension. On peut prévoir de 2 à 20 sièges selon la taille du ballon. A titre d'exemple :
- de 2 à 4 passagers pour un ballon de 9 m de diamètre, soit environ 400 m3 ;
- de 4 à 6 passagers pour un ballon de 10 m de diamètre, soit environ 600 m3 ;
- de 10 à 15 passagers pour un ballon de 14 m de diamètre, soit environ 1 500 m3 ;
- de 20 à 30 passagers pour un ballon de 18 m de diamètre, soit environ 3 000 m3. Les sièges peuvent être suspendus au cercle de charge 120 qui relie les suspentes du ballon au câble de rappel. Les sièges seront disposés préférentiellement vers l'extérieur de façon à permettre aux passagers d'observer les alentours. Les sièges peuvent être répartis de façon circulaire autour du câble de rappel, ou remplacés par une nacelle offrant une ouverture centrale laissant passer le câble de rappel, et dans laquelle les passagers peuvent se déplacer librement.
On notera que le nombre maximum de passagers est largement supérieur au nombre de passagers pouvant prendre place dans un ballon de l'art antérieur. En effet, pour les ballons de l'art antérieur, évoluant donc en plein air, il est nécessaire de garder une partie de la portance du ballon pour tendre le câble de rappel afin de résister au vent maximum que le ballon peut rencontrer au cours de son ascension. Même lorsque les conditions météo sont extrêmement clémentes, la prudence impose de parer à l'éventualité d'une rafale de vent, même légère. En revanche pour les ballons selon l'invention, guidés et protégés dans une tour, la tension dans le câble de rappel peut être minime car le ballon n'a pas besoin de résistance au vent latéral ; la portance du ballon peut donc être entièrement utilisée pour l'emport de passagers.
A titre d'exemple, les performances comparées de deux ballons de 400 m3, l'un selon l'art antérieur et l'autre selon l'invention, sont reportées dans le tableau ci-dessous qui indique le nombre de passagers maximal :
Figure imgf000008_0001
La tour peut présenter une hauteur comprise entre 30 m et 80 m afin de permettre une bonne vue panoramique lorsque des passagers sont élevés avec le ballon et pour permettre de voir le ballon élevé de loin lorsque l'enveloppe du ballon comporte une enseigne publicitaire. L'interface entre le ballon et les parois intérieures de la tour est optimisée. En particulier, le diamètre intérieur de la tour est sensiblement égal au diamètre de l'équateur du ballon, qui peut être compris entre 8 m et 18 m environ. Le diamètre du ballon est choisi suffisamment petit pour limiter l'encombrement de l'ensemble et permettre une installation facile dans des lieux très fréquentés, tels que des centre commerciaux par exemple, et suffisamment grand pour permettre une ascension du ballon avec des passagers le cas échéant.
La pression à l'intérieur du ballon peut être optimisée de façon à limiter les effets des chocs contre les parois de la tour. En effet, les ballons captifs en plein air, comme ceux décrits dans les documents de l'art antérieur précités, sont habituellement pressurisés pour éviter de se déformer sous l'action du vent, de façon à conserver un bon coefficient de pénétration dans l'air et limiter l'effort de tramée dû au vent.
Les ballons captifs de Part antérieur présentent classiquement une surpression par rapport à l'air ambiant de 100 à 300 Pa au pôle sud. Cette surpression est augmentée de la poussée de colonne de gaz vers le haut au sommet, c'est-à-dire de 100 à 200 Pa supplémentaires au sommet. La surpression au niveau de l'équateur est alors de 200 à 400 Pa.
Le ballon selon l'invention n'a. pas besoin de présenter de surpression dans sa partie basse. On peut donc conserver une surpression nulle au niveau du pôle sud, comme c'est le cas pour les ballons à gaz libres. On conservera par exemple une surpression au pôle sud inférieure à 50 Pa. La surpression régnant à l'intérieur de l'enveloppe au niveau de son équateur sera alors diminuée par rapport aux ballons captifs de l'art antérieur, aux environs de 50 à 100 Pa. Or, une plus faible pression à l'intérieur du ballon permet de répartir l'effet d'un choc contre les parois de la tour sur une plus grande surface. En permettant de reprendre cet effort sur une plus grande surface de toile, on en limite les effets, notamment le risque de déchirure. En revanche, la surface du ballon soumis à frottement est plus grande et il convient de la protéger efficacement.
La figure 1 montre ainsi des renforts 110 sur le ballon 100, de préférence disposés à proximité de l'équateur. Ces renforts 110 sont destinés à venir au contact des parois intérieures de la tour 200 et permettent de protéger l'enveloppe du ballon contre l'usure ou les accros dus au frottement du ballon contre les parois 210 de la tour. Les renforts 110 peuvent être constitués d'une surépaisseur de la toile constituant l'enveloppe ou d'une surépaisseur constituée par un autre matériau plus glissant et plus résistant que la toile de l'enveloppe par exemple du nylon ou du polyester.
Les figures 2 et 3 montrent un autre mode de réalisation de l'invention dans lequel la base de la tour présente une forme de polygone à six côtés. Le ballon est vu de dessus, il peut présenter une forme sphérique comme sur la figure 1 ou ovale comme sur la figure 3. La base de la tour 200 peut présenter une forme polygonale autre qu'un hexagone, par exemple un polygone de quatre à huit côtés.
Une tour dont la base est de forme polygonale peut être facilement montée à partir d'une structure métallique 250. Des panneaux translucides 260 peuvent être utilisés pour compléter la structure métallique et fermer le périmètre de la tour afin de protéger le ballon sans empêcher la vue depuis des sièges accrochés au ballon ni empêcher la vue du ballon depuis l'extérieur de la tour. Les panneaux translucides peuvent être en plexiglas, en polycarbonate ou en verre. Les panneaux translucides forment au moins le haut des parois de la tour, mais peuvent également former l'ensemble des parois. La structure métallique de la tour peut être du type autostable, fondée ou maintenue par haubanage. On préférera une structure autostable, peu encombrante et facile à monter et démonter, lorsque la tour doit être montée dans des lieux très fréquentés comme des centres commerciaux ou des places urbaines. Les structures fondées ou haubanées sont cependant préférables lorsque la tour est montée avec une prise au vent potentiellement élevée.
Les figures 2 et 3 montrent des éléments roulants 130, 230 disposés sur le ballon 100 ou sur la tour 200. Ces éléments roulants 130, 230 du ballon et de la tour contribuent au guidage du ballon le long de la tour.
Selon le mode de réalisation illustré sur la figure 2, les éléments roulants 130 sont disposés sur le ballon 100, de préférence à proximité de l'équateur. La zone équatoriale du ballon est rigidifïée par la poussée du gaz gonflant le ballon. Des roulettes 130 peuvent être fixées sur cette zone, par exemple sur le matériau constituant les renforts 110 du ballon pour accompagner le déplacement vertical du ballon le long de la tour et réduire les frottements de la toile du ballon sur les parois intérieures de la tour. Le nombre de roulettes et leur espacement dépendent du diamètre du ballon et de la forme de la tour. Dans le cas d'une tour cylindrique, comme sur la figure 1, quatre à dix roulettes peuvent être réparties de manière équidistante sur l'équateur du ballon. Dans le cas d'une tour polygonale, comme sur la figure 2, on peut prévoir au moins une roulette en regard de chaque côté de la tour ou une roulette en regard de chaque arrête de la tour. Comme illustré sur la figure 2, l'axe de rotation de chaque roulette 130 disposée sur le ballon 100 s'étend selon une direction tangente au ballon dans le plan du cercle équatorial.
Selon le mode de réalisation de la figure 3, les éléments roulants 230 sont disposés sur la paroi intérieure de la tour 200. Les éléments roulants de la tour 200 peuvent être des rouleaux 230 disposés le long de certaines ou de chaque arête de la tour, sur les poteaux 250 constituant la structure métallique. L'espacement entre deux rouleaux consécutifs le long d'une même arrête de la tour dépend de la hauteur du ballon : dans ce cas de figure le ballon vient au contact des rouleaux fixes au fur et à mesure qu'il s'élève dans la tour. Il convient qu'il soit le plus souvent possible au contact de rouleaux. On pourra par exemple disposer ces rouleaux sur les arêtes de la tour, à une même hauteur, avec un espacement vertical égal à la moitié de la hauteur du ballon. Comme illustré sur la figure 3, l'axe de rotation des rouleaux 230 disposés sur la tour
200 s'étend selon une direction sensiblement horizontale, c'est-à-dire perpendiculaire à l'axe de la tour.
Selon un mode de réalisation, les éléments roulants de la tour 230 peuvent présenter un axe de rotation légèrement incliné par rapport à l'horizontal, par exemple jusqu'à 30°. Une telle inclinaison des rouleaux 230 induit un pivotement du ballon lorsqu'il glisse sur le rouleau et permet de faire tourner le ballon en montée et en descente. La rotation du ballon
100 sur lui-même lorsqu'il se déplace dans la tour 200 peut être appréciable lorsque le ballon comporte des sièges afin que les passagers puissent admirer une vue panoramique et pour fournir des sensations plus excitantes aux passagers.
De même, dans le mode de réalisation où les éléments roulants sont solidaires du ballon, ils peuvent présenter une inclinaison qui entraîne le ballon en rotation par appui contre les parois de la tour.
Alternativement, le ballon peut monter librement sans mouvement rotatif jusqu'au sommet de la tour, puis être entraîner en rotation lorsqu'il est en position sommitale. Ce mouvement rotatif n'est plus passif comme décrit précédemment, mais réalisé par un système d'entraînement, par exemple au moins un moteur d'actionnement de roulettes ou rouleaux orientés selon un axe de rotation vertical, et non incliné comme précédemment.
La figure 4 montre un autre mode de réalisation de l'invention dans lequel le ballon 100 a une forme de goutte d'eau ou d'œuf retourné. La tour 200 de la figure 4 peut présenter une forme cylindrique de base circulaire ou polygonale. Une telle forme de ballon 100 n'est pas habituelle pour un ballon captif, mais devient possible dans le cadre de la présente invention parce que les contraintes mécaniques extérieures sont réduites.
Le ballon 100 présente ainsi une hauteur h supérieure à sa largeur définie par deux fois son rayon R. La largeur du ballon est toujours déterminée par le diamètre à Féquateur. La largeur du ballon est telle que la zone équatoriale du ballon remplie sensiblement la coupe transversale de la tour 200. La hauteur du ballon peut atteindre quatre fois sa largeur ; le rapport de la hauteur sur la largeur peut être compris entre 1.2 et 4.
Pour un volume donné, cette forme allongée présente un diamètre inférieur à la forme sphérique retenue pour les ballons de l'art antérieur. Elle permet donc de loger un ballon d'un volume donné dans une tour de plus petit diamètre, ce qui offre un avantage en terme d'encombrement et de coût. A titre d'exemple, un ballon sphérique de 600 m3 présente un diamètre de 10 m environ. Il loge dans une tour de 10 m de diamètre environ et occupe une hauteur égale à son diamètre augmentée de la distance du pôle sud au cercle de charge, soit classiquement 15 m. Un ballon allongé de même volume est obtenu avec un ellipsoïde de révolution de diamètre 8,30 m pour une hauteur de 16,60 m. Le ballon allongé permet donc de réduire le diamètre de la tour en gardant une capacité (nombre de passager et hauteur utile de vol) sensiblement équivalente à celle d'un ballon sphérique de même volume. Ainsi, pour une tour donnée, l'emploi d'un ballon allongé peut permettre d'augmenter la capacité d'emport de passager, et donc une meilleure rentabilité.
Selon un autre mode de réalisation, le ballon est placé dans une tour avec un système d'entraînement permettant d'élever un ballon gonflé avec de l'air (figures 5 à 8). La tour présente au moins trois poteaux verticaux comportant des rails de guidage adaptés à accueillir respectivement trois chariots solidaires du ballon ; la tour guide et maintient le ballon lors de son ascension.
Les figures 5a et 5b montrent un ensemble tour - ballon selon un cinquième mode de réalisation de l'invention, respectivement avec le ballon au sol et le ballon élevé. Sur le figures 5a et 5b, seuls deux poteaux verticaux sont illustrés, la tour 200 comporte cependant au moins trois poteaux verticaux 25 qui constituent trois points de guidage et de maintien du ballon. Les poteaux verticaux peuvent être reliés entre eux par des contreventements, tels que des hélices croisées ou des traverses croisées et/ou par des panneaux translucides. Les poteaux verticaux et les contreventements constituent la structure de la tour, cette structure peut être métallique.
Selon ce cinquième mode de réalisation, au moins trois des poteaux verticaux de la tour 250 comportent des rails de guidage dans lesquels sont placés des câbles d'entraînement 400, par exemple des câbles de type Bowden utilisés pour des ascenseurs. Chaque câble 400 peut s'étendre depuis un treuil 420 situé à la base de la tour jusqu'à une poulie de renvoie 410 située au sommet de la tour et présente un brin de retour depuis la poulie 410 vers le treuil 420. Le treuil peut être du type de ceux utilisés pour des installations d'ascenseurs ; il peut être associé à une unité de commande pour contrôler le sens de rotation du câble 400 et réguler sa vitesse ; l'unité de commande contrôle également la synchronisation du mouvement des trois chariots de façon à ce que le ballon monte bien droit dans la tour, c'est-à-dire en conservant son équateur horizontal, pour éviter que le ballon ne touche les poteaux et que le passagers ne penchent d'un côté ou de l'autre.
Les figures 5a et 5b montrent aussi le ballon 100 captif dans la tour 200. On constate sur la figure 5b que le ballon 100 ne comprend pas de câble de rappel comme sur la figure 1. En effet, le ballon 100 du cinquième mode de réalisation est entraîné par les câbles d'entraînement 400 et glisse le long des poteaux verticaux. A cet effet, le ballon 100 peut présenter une couronne d'entraînement 140 qui comporte au moins trois chariots 150 destinés à être respectivement accrochés à chacun des câbles d'entraînement 400 pour glisser dans les rails de guidage des poteaux 250.
La couronne d'entraînement peut être située sensiblement à l'équateur du ballon, mais elle peut aussi être décalée vers le tropique nord ou le tropique sud. Du point de vue de l'entraînement, cette solution est quasiment aussi avantageuse que l'entraînement à l'équateur; le couple d'efforts provoqués par le vent reste faible, même s'il n'est pas nul comme pour une fixation à l'équateur. Une fixation au voisinage des tropiques permet de laisser libre la zone équatoriale, par exemple en cas de rétroéclairage ou pour un message publicitaire. On entend par "tropiques" la ligne parallèle à l'équateur, pour laquelle un rayon forme un angle de 30° avec le plan équatorial.
La figure 6 montre une vue de dessus de la couronne d'entraînement du ballon selon le cinquième mode de réalisation. La couronne 140 présente une couronne extérieure 141 sur laquelle sont fixés les chariots 150 et une couronne intérieure 142 fixée au ballon 100. La couronne extérieure 141 est fixe en rotation par rapport à la tour 200 puisque les chariots 150 sont logés dans les rails de guidage des poteaux de la tour 250. Par ailleurs, la couronne intérieure 142 est fixe en rotation par rapport au ballon mais peut être mobile en rotation par rapport à la tour 200. La couronne intérieure 142 peut présenter des poutres de support 144 radiales internes. Ces poutres de support 144 sont à l'intérieur du ballon ; elles garantissent la constance de Pécartement entre les chariots 150 et assure la rigidité du ballon 100 au niveau de d'équateur lorsque la couronne entoure l'équateur du ballon; elles peuvent aussi servir de support pour des éléments d'éclairage à l'intérieur du ballon. Les couronnes extérieure et intérieure sont mobiles l'une par rapport à l'autre, c'est-à- dire qu'elles peuvent coulisser en rotation horizontale l'une par rapport à l'autre. On peut ainsi prévoir un mécanisme d'entraînement du ballon qui fasse tourner le ballon sur lui-même pendant son ascension ou sa descente.
La figure 7 montre une vue de détail du système d'entraînement du ballon selon le cinquième mode de réalisation. La figure 7 montre une portion d'un poteau 250 de la tour et une portion de l'enveloppe du ballon 100 captif dans Ia tour. La figure 7 montre aussi un chariot 150 logé dans des rails de guidage du poteau 250 et accroché à un câble d'entraînement 400. Le câble 400 présente deux brins de câble de part et d'autre de la poulie de renvoie 410 ; un premier brin de câble sur lequel est accroché le chariot définissant un chemin d'entraînement et un deuxième brin de câble définissant un chemin de retour vers le treuil d'enroulement du câble 420. Chaque treuil peut être associé à un moteur pour commander le mouvement du câble dans un sens ou dans l'autre. On peut par exemple avoir trois moteurs synchronisés par une unité électronique pour commander le mouvement de trois câbles pour entraîner trois chariots du ballon le long de trois poteaux de la tour. On peut bien sûr avoir plus de trois chariots et plus de trois moteurs lorsque la tour présente plus de trois poteaux verticaux. On peut aussi avoir un seul moteur commandant le mouvement de trois câbles.
La figure 7 montre aussi une vue en coupe latérale de la couronne d'entraînement 140 du ballon. Selon l'exemple illustré, la couronne extérieure 141, fixe en rotation par rapport à la tour, présente une structure en triangle avec un côté solidarisé au chariot 150 et un sommet opposé muni d'une rotule sur laquelle s'articule une poulie d'entraînement 143 de la couronne intérieure 142. La poulie 143 d'articulation des couronnes peut être reliée à un moteur de faible puissance 146 qui fait tourner la poulie 143 sur la rotule de la couronne fixe 141, ce qui provoque le déplacement relatif des couronnes extérieure et intérieure et la mise en rotation du ballon sur lui-même. Ce moteur 146 peut être alimenté par des collecteurs électriques 145 glissant en cintre entre les deux couronnes intérieure et extérieure. Un chemin électriquement conducteur peut être prévu depuis un câble d'alimentation électrique conduit par le chariot 150 et parcourant le poteau 250 de la tour jusqu'au collecteur 145 en passant par la structure de la couronne extérieure 141. Ce câble d'alimentation électrique peut être coaxial au câble d'entraînement ou être un câble spécifique longeant le câble d'entraînement.
Dans le cas d'un ballon emportant des passagers en ascension, l'utilisation de plusieurs moteurs synchronisés pour commander le mouvement de plusieurs câbles d'entraînement des chariots apporte une redondance en cas de panne ou de rupture d'un câble afin d'améliorer la sécurité des passagers. Si un câble se rompt, le chariot accroché à ce câble glissera le long du poteau par gravité, ce qui fera basculer le ballon vers le poteau au câble rompu. L'enveloppe du ballon viendra buter contre le poteau de la tour qui guide et maintient le ballon captif ; le ballon ne basculera donc pas complètement. Cette bascule du ballon, même sans danger pour la sécurité, peut cependant effrayer les passagers du ballon. On peut donc prévoir, sur chaque chariot 150 du ballon, un mécanisme de butée qui compense cette bascule en maintenant un certain écartement entre le rail de guidage et la couronne d'entraînement lorsqu'un câble d'entraînement est rompu. On peut prévoir par exemple une butée conformée pour se loger entre le chariot et la couronne extérieure 141 lorsque le chariot glisse vers le bas plus vite que la couronne. On peut aussi prévoir sur le chariot des jeux d'articulations tels que le chariot se déforme lorsque la tension du câble est nulle (câble rompu) pour constituer une butée entre le rail de guidage et la couronne extérieure et éviter ainsi la bascule du ballon.
La figure 8 illustre un sixième mode de réalisation d'un ensemble selon l'invention. Le ballon gonflé à l'air peut être entraînés dans la tour sans tourner sur lui-même par des chariots solidaires dû ballon. Par exemple, un cercle d'appui 170 peut être prévu dans le tropique sud du ballon 100 pour supporter la traction du ballon. Le cercle d'appui 170 est relié à des points d'attache situés sensiblement sur l'équateur et auxquels les chariots 150 sont rattachés. Les chariots 150 sont entraînés par les câbles des poteaux 250 de la tour, comme décrit précédemment et tirent le ballon vers le haut par l'intermédiaire du cercle d'appui 170. Lors de la redescente du ballon, les chariots retiennent la descente du ballon par l'intermédiaire du cercle d'appui 170, le ballon gonflé à l'air étant attiré vers le bas par gravité. Lorsque le ballon ne tourne pas sur lui-même, une alimentation électrique vers des éléments d'éclairage à l'intérieur du ballon peut être assurée simplement à travers les points d'accrochés des chariots 150 conduisant un câble électrique le long des poteaux 250 de la tour.
L'ensemble selon l'invention peut présenter des moyens d'éclairage pour mettre en valeur le ballon et/ou la tour dans l'obscurité. L'éclairage peut être extérieur avec des spots lumineux placés au sol et/ou sur les poteaux de la structure de la tour. Les spots lumineux sont placés de manière à ce que les faisceaux lumineux éclairent le ballon et/ou la structure de la tour. Ainsi, si l'enveloppe du ballon comporte une enseigne publicitaire, celle-ci peut être visible de loin et de nuit. Un éclairage peut aussi être disposé à l'intérieur du ballon pour éclairer la toile de l'enveloppe en rétro éclairage. Le système d'éclairage présent à l'intérieur de l'enveloppe peut être alimenté par le secteur au moyen d'un câble électrique. Ce câble d'alimentation peut être spécifique ou être intégré au câble de rappel du ballon ; et peut transiter par un collecteur électrique entre les couronnes du ballon comme décrit en référence aux figures 5 à 7.
La mise en ascension du ballon de l'ensemble selon l'invention peut être faite de la manière suivante.
La tour est montée, de façon provisoire ou définitive, en un lieu donné, de préférence visible de loin depuis une route très fréquentée. Le ballon est placé dans la tour et gonflé. Lorsque le ballon est gonflé avec un gaz plus léger que l'air, il est amarré au sol avec des moyens de rappel, par exemple comprenant un câble rattaché à un treuil. Lorsque le ballon est gonflé avec de l'air, il est accroché aux câbles d'entraînement placés dans les poteaux de Ia tour. Des passagers peuvent être embarqués le cas échéant dans des sièges accrochés au ballon. Lorsque le ballon est gonflé avec un gaz plus léger que l'air, les moyens de rappel du ballon au sol sont alors déroulés et le ballon s'élève le long de la tour, offrant une vue panoramique aux passagers à travers les parois translucides de la tour et s'offrant à la vue des environs. L'ascension du ballon peut fournir une sensation de vol libre si les moyens de rappel du ballon au sol sont déroulés librement, c'est-à-dire sans retenue sur la plus grande portion du trajet. La tour peut comporter un système de ventilation au sommet qui aspire le ballon vers le haut et améliore l'ascension du ballon par effet seringue.
Des moyens de freinage, par exemple un levier associé au treuil des moyens de rappel, sont alors actionnés sur la portion supérieure du trajet ascensionnel du ballon, par exemple une fois que le ballon a parcouru au moins les deux tiers de la hauteur de la tour. L'ascension du ballon peut être complètement arrêtée par freinage sur les moyens de rappel ou par butée du ballon contre le sommet fermé de la tour.
Si la tour n'est pas fermée, il est préférable que le ballon ne dépasse pas le bord supérieur de la tour, car il serait alors soumis au vent et ne pourrait plus redescendre à travers l'orifice de la tour. On préférera donc une tour avec un sommet fermé ou on choisira une longueur de câble de rappel telle que Ie ballon ne puisse s'élever au dessus de la tour.
Les moyens de rappel du ballon au sol peuvent comprendre, à la place d'un câble relié à un treuil, un filet horizontal situé à proximité du sommet de la tour et équipé d'un moyen de rappel vers le sol. Dans ce cas, le ballon peut être lâché depuis le sol et partir librement vers le haut sans moyen de rappel propre. En arrivant dans la partie supérieure de la tour, il est arrêté par le filet horizontal. Le moyen de rappel du filet, par exemple un ensemble constitué de plusieurs cordes ou câbles verticaux reliant la périphérie du filet à un ou des treuils de rappel, permet alors de redescendre le filet vers le sol en entraînant le ballon et ses passagers. Un tel système peut être utilisé seul, pour offrir aux passagers embarqués sur des sièges une sensation de départ en vol libre, ou en moyen de secours, dans le cas d'une rupture du câble de rappel principal lorsque le ballon est retenu par un câble actionné par un treuil de rappel.
Selon un autre mode de réalisation, le ballon 100 peut être gonflé par de l'air et tiré vers le haut par un système de poulies et de treuils. En effet, les ballons de l'art antérieur sont sustentés par l'action d'un gaz plus léger que l'air, ce qui crée une poussée aérostatique. Dans le dispositif décrit, le ballon peut être simplement gonflé avec de l'air, et s'élever au moyen d'un système d'entraînement tel que décrit en référence aux figures 5 à 8. Il est entendu que le treuil 420 peut être placé au sommet de la tour plutôt qu'à sa base et peut tirer le ballon vers le haut. Les câbles d'entraînement sont masqués dans les poteaux verticaux de la tour. Le ballon semble ainsi s'élever par ses propres moyens. On pourrait aussi prévoir un câble d'entraînement qui viendrait s'accrocher au sommet de l'enveloppe du ballon, et/ou qui la traverserait pour venir s'accrocher directement au système de levage des passagers, par exemple au cercle de charge 120.
Dans le cas d'un ballon gonflé à l'air, une ventilation permanente, par exemple avec un ventilateur électrique, permet de contrebalancer les fuites éventuelles de gaz, ainsi que les variations du volume de l'air dues aux variations de températures et de pressions environnantes. Le système de ventilation peut fonctionner sur batterie embarquée ou être alimenté par le secteur au moyen du câble d'entraînement, ou d'un câble d'alimentation spécifique séparé du câble d'entraînement.
Le ballon captif dans une tour selon l'invention constitue un ensemble sûr et compact permettant l'ascension d'un ballon quelles que soient les conditions météorologiques.
Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits à titre d'exemple. En particulier, les formes et dimensions respectives du ballon et de la tour peuvent varier sans sortir du cadre de l'invention. De même, les moyens d'initiation de la mise en vol, de freinage et de rappel du ballon au sol peuvent être modifiés et adaptés par un homme du métier sans sortir du cadre de l'invention.
On pourrait aussi prévoir, en l'absence de passagers, un ballon monté fixe en haut d'une tour. Un tel ballon peut servir de support publicitaire; le diamètre du ballon peut être supérieur à celui de la tour. Le ballon peut aussi être accroché de façon fixe au sommet de la tour, par exemple au moyen de ses deux tropiques.

Claims

REVENDICATIONS
1. Ensemble comprenant :
- un ballon ascensionnel (100) ; - une tour (200) ; le ballon étant captif et mobile dans la tour.
2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tour comporte une structure métallique comprenant au moins trois poteaux verticaux (250).
3. Ensemble selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la tour est cylindrique de base circulaire.
4. Ensemble selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la tour est cylindrique, de base polygonale.
5. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la tour a un périmètre fermé.
6. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la tour a un sommet fermé.
7. Ensemble selon la revendication 5, caractérisé en ce que la tour comporte des panneaux translucides formant des parois.
8. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le ballon a une forme sphérique.
9. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le ballon a une forme sensiblement ovale.
10. Ensemble selon la revendication 9, caractérisé en ce que le rapport de la hauteur du ballon sur sa largeur est compris entre 1.2 et 4.
11. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le ballon présente un diamètre à l'équateur compris entre 8 m et 18 m.
12. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la surpression au pôle sud du ballon est inférieure ou égale à 50 Pa.
13. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la tour présente une hauteur comprise entre 30 m et 80 m.
14. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le diamètre intérieur de la tour est sensiblement égal au diamètre de l'équateur du ballon.
15. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que le ballon présente des renforts sur l'équateur.
16. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que le ballon présente des éléments roulants disposés sur l'équateur.
17. Ensemble selon l'une des revendications 7 à 16, caractérisé en ce que la tour comporte des éléments roulants sur sa paroi intérieure.
18. Ensemble selon les revendications 4 et 17, caractérisé en ce que des éléments roulants sont placés dans chaque coin du polygone.
19. Ensemble selon la revendication 17 ou 18, caractérisé en ce que les éléments roulants présentent un axe de rotation s'étendant selon une direction comprise entre 0° et 30° par rapport à 1 ' horizontal .
20. Ensemble selon l'une des revendications 2 à 15, caractérisé en ce qu'il comporte au moins trois chariots (150) solidaires du ballon (100) et adaptés à être accrochés à des câbles d'entraînement (400) logés dans des rails de guidage d'au moins trois des poteaux verticaux (250) de la tour (200).
21. Ensemble selon la revendication 20, caractérisé en ce que le ballon est équipé d'une couronne d'entraînement (140) sur laquelle sont fixés les chariots (150).
22. Ensemble suivant la revendication 21 caractérisé en ce que la couronne d'entraînement (140) est située sensiblement sur l'équateur du ballon ou au voisinage d'un des tropiques.
23. Ensemble selon la revendication 21 ou 22, caractérisé en ce que la couronne d'entraînement (140) présente une couronne extérieure (141) à laquelle sont fixés les chariots (150) et une couronne intérieure (142) fixée au ballon (100), les couronnes extérieure et intérieure étant mobiles l'une par rapport à l'autre.
24. Ensemble selon l'une des revendications 20 à 23, caractérisé en ce qu'il comporte un moteur associé à chaque câble d'entraînement pour commander le mouvement du câble dans un sens ou dans l'autre.
25. Ensemble selon la revendication 24, caractérisé en ce qu'il comporte une unité de contrôle adaptée à synchroniser les moteurs d'entraînement des câbles.
26. Ensemble selon l'une des revendications 21 à 25, caractérisé en ce que les chariots (150) de la couronne (140) présentent un mécanisme de butée adapté à maintenir un écartement entre le rail de guidage et la couronne d'entraînement (140) lorsqu'un câble d'entraînement (400) est rompu.
27. Ensemble selon l'une des revendications 21 à 26, caractérisé en ce que la couronne d'entraînement (140) comporte au moins un collecteur électrique (145) reliant la couronne extérieure à la couronne intérieure, au moins un chariot du ballon étant adapté à conduire un câble d'alimentation électrique parcourant un des poteaux de la tour.
28. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 27, caractérisé en ce qu'il comporte un éclairage disposé à l'intérieur du ballon.
29. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 28, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un siège accroché au ballon.
30. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 29, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de rappel du ballon au sol.
31. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 30, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de traction d'un ballon gonflé avec de l'air.
32. Procédé de mise en ascension d'un ballon captif dans une tour de périmètre fermé, comprenant les étapes consistant à :
- dérouler des moyens de rappel du ballon au sol ; - actionner des moyens de freinage lorsque le ballon a parcouru plus des deux tiers de la hauteur de la tour.
33. Procédé selon la revendication 32, caractérisé en ce que les moyens de rappel du ballon au sol sont déroulés librement.
34. Procédé selon la revendication 32 ou 33, caractérisé en ce que l'ascension du ballon est arrêté par butée contre le sommet fermé de la tour.
35. Procédé de mise en ascension d'un ballon captif dans une tour comprenant au moins trois poteaux munis de rails de guidage et de câbles d'entraînement, le ballon comprenant au moins trois chariots accrochés aux câbles d'entraînement, le procédé comprenant les étapes consistant à :
- actionner au moins un moteur d'entraînement d'un câble pour élever le ballon dans la tour ;
- commander le moteur d'entraînement en sens inverse pour ramener le ballon au sol.
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