WO2021245363A1 - Aérostat destiné à réaliser des missions de transport d'une charge utile - Google Patents

Aérostat destiné à réaliser des missions de transport d'une charge utile Download PDF

Info

Publication number
WO2021245363A1
WO2021245363A1 PCT/FR2021/051012 FR2021051012W WO2021245363A1 WO 2021245363 A1 WO2021245363 A1 WO 2021245363A1 FR 2021051012 W FR2021051012 W FR 2021051012W WO 2021245363 A1 WO2021245363 A1 WO 2021245363A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
aerostat
inflatable body
strand
payload
pole
Prior art date
Application number
PCT/FR2021/051012
Other languages
English (en)
Inventor
Jean-Baptiste BEHAR
Original Assignee
Centre National d'Études Spatiales
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre National d'Études Spatiales filed Critical Centre National d'Études Spatiales
Publication of WO2021245363A1 publication Critical patent/WO2021245363A1/fr

Links

Classifications

    • 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
    • B64B1/52—Captive balloons attaching trailing entanglements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64B—LIGHTER-THAN AIR AIRCRAFT
    • B64B1/00—Lighter-than-air aircraft
    • B64B1/06—Rigid airships; Semi-rigid airships
    • B64B1/24—Arrangement of propulsion plant
    • 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

Definitions

  • Aerostat intended for carrying out payload transport missions
  • the present invention relates to aerostats intended to carry out missions of transporting a payload on a planet with atmosphere.
  • An aerostat is an aircraft lighter than the atmosphere configured to move between a surface of a planet with an atmosphere and a predetermined altitude in the atmosphere.
  • Aerostats can be used for various missions such as observation missions for example.
  • Aerostats generally include an inflatable body filled with a gas which allows the aerostat to evolve in the atmosphere and can be provided with rigid fins which ensure stability of the aerostat.
  • a drawback of the aerostats of the prior art is the difficulty of use and manufacture due in particular to these fins. There is therefore a need to simplify the aerostats of the prior art.
  • the invention relates to an aerostat intended to carry out missions of transporting a payload on an atmosphere planet, the aerostat comprising: A cylindrical shaped inflatable body designed to be pressurized by a gas lighter than the atmosphere, comprising a first pole and a second pole,
  • a triangular sail arranged under the inflatable body, comprising a first apex connected to a first end of a generatrix of the inflatable body and a second apex connected to a second end of the generatrix of the inflatable body so that a first side of the triangular sail extends in contact with the inflatable body from the first end to the second end of the generatrix of the inflatable body, the triangular sail comprising a third free apex on which is fixed a payload, -
  • An attachment device comprising a first strand connected to the first end of the generator of the inflatable body and a second strand connected to the second end of the generator of the inflatable body, the attachment device being connected to a cable configured to keep the aerostat connected to a surface from planet to atmosphere.
  • the balloon according to the invention comprising the sail
  • the fins of the prior art and their mounting on the balloon which makes it possible to facilitate its use and to reduce the weight of the aerostat.
  • the aerostat can be put into operation immediately after inflation of the inflatable body.
  • the balloon does not include any rigid parts apart from the payload, which presents less danger in the event of an encounter with a boat for example.
  • the manufacture of the balloon is simplified, the stability of the inflatable body is improved in flight and the wind resistance is maximized.
  • the aerostat of the invention comprises one or more of the following optional characteristics considered alone or in all possible combinations.
  • the balloon comprises an elastic cable arranged in the inflatable body, the elastic cable comprising a first end connected to the center of the first pole of the inflatable body and a second end connected to the center of the second pole of the body inflatable.
  • the first strand and the second strand of the attachment device are adjustable in length.
  • the aerostat comprises a motorized device configured to modulate the length of the first strand and / or of the second strand of the attachment device.
  • the motorized device comprises a booster.
  • the aerostat comprises remote control means.
  • the aerostat comprises a remote control module configured to modulate the length of the first strand and / or of the second strand.
  • FIG. 1 illustrates an aerostat according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 2 represents a side view of the balloon according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 3 illustrates a top view of the balloon according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 4 represents a top view of the aerostat in operation according to one embodiment of the invention. Description of the embodiments
  • FIG. 1 illustrates an aerostat 1 intended to carry out missions of transporting a payload on an atmosphere planet according to the invention.
  • the aerostat comprises an inflatable closed body 2 called a carrier balloon.
  • the inflatable body is intended to contain a gas that is lighter than the gas present in the planet's atmosphere, such as helium.
  • the inflatable body is thus configured to move between a surface “S” of the atmosphere planet and a predetermined altitude in the atmosphere.
  • surface any surface of the planet such as water (seas, oceans) or earth (such as glaciers for example).
  • predetermined altitude is meant an altitude chosen upstream of an operation of the balloon and at which the balloon is intended to move relative to the surface of the earth.
  • the inflatable body 2 is cylindrical in shape.
  • the body thus comprises a first base called the first pole 22, an opposite second base called the second pole 24 and a cylindrical surface 26 arranged between the two poles.
  • cylindrical inflatable body is meant that the inflatable body is exclusively cylindrical.
  • the inflatable body is integrally cylindrical, that is to say that the inflatable body is cylindrical over its entire surface.
  • the cylindrical shape of the inflatable body makes it easier to manufacture and reduce costs compared to the profiled shapes of the aerostats of the prior art (spherical or teardrop, for example). In fact, it suffices to weld the rolls of the material along their lengths and to close the ends so as to form the first pole 22 and the second pole 24.
  • the cylindrical inflatable body 2 is configured to float horizontally with respect to the surface of the planet in the atmosphere. This configuration also makes it possible to offer the best wind resistance for the aerostat.
  • the balloon may include an elastic cable 3 arranged in the inflatable body.
  • the elastic cable comprises a first end (not visible) connected to the center of the first pole 22 of the inflatable body 2 and a second end connected to the center of the second pole 24 of the inflatable body 2.
  • the elastic cable 3 extends in tension in the cylindrical inflatable body 2, between the first pole 22 and the second pole 24.
  • the two poles 22, 24 of the inflatable body 2 are connected inside the inflatable body by the elastic cable 3 in tension which maintains inflatable body 2 stretched depending on the pressure variations, or the loss of gas by diffusion through the inflatable body.
  • the elastic cable 3 makes it possible to take up and accept the variations in volume by varying its tension in the event of a drop in atmospheric pressure, for example.
  • the aerostat comprises a triangular sail 4 which is contiguous to the inflatable body 2 along one of its generators.
  • the triangular sail 4 is arranged under the inflatable body 2.
  • arranged under the inflatable body is meant that the sail is configured to be arranged on a surface of the inflatable body arranged opposite the surface of the inflatable body. planet when the aerostat is put into operation and raised into the atmosphere.
  • the triangular sail 4 comprises a first apex 42 connected to a first end of a generatrix 260 of the cylindrical inflatable body 2 and a second apex 44 connected to a second end of the generatrix 260 of the cylindrical inflatable body 2, opposite to the first end of the generator 260.
  • a first side of the sail 46 arranged between the first apex 42 and the second apex 44, extends in contact with the inflatable body 2 from the first end to the second end of the generator 260 inflatable body 2.
  • the triangular sail extends from a first end to a second end of the inflatable body, that is to say that the triangular sail extends over an entire surface of the inflatable body, in in other words, the triangular sail extends over an entire length of the inflatable body.
  • the triangular sail comprises a third apex 48, free, opposite the first side 46 of the sail in contact with the inflatable body 2 on which a payload 5 is directly fixed.
  • the third apex 48 of the sail 4 makes it possible to suspend payload 5.
  • free top is meant that the third top 48 of the triangular sail is not connected to another entity than the payload. This configuration allows the sail to be mobile and to increase the lift of the inflatable body.
  • the third free apex 48 is not connected to an attachment system which could cause the inflatable body 2 to be folded down towards the ground when the wind engages in the triangular sail 4.
  • the triangular sail 4 makes it possible to increase the wind grip of the inflatable body but also to create a lift effect "P" in proportion to the perceived wind "V” which engages in the sail and which rears it up. As it rears up, the sail 4 drives the wind towards the surface “S” of the planet and creates a kite effect which improves the lift of the aircraft, as shown in FIG. 2.
  • the triangular sail 4 is devoid of rigid part, apart from the payload, the balloon 1 is lighter, foldable and more easily transportable.
  • payload any device intended to fulfill the objectives of a mission such as transport or observation missions for example.
  • the payload 5 directly attached to the third vertex 48 of the triangular sail 4 also makes it possible to improve the stability of the inflatable body 2 and to accentuate the kite effect of the inflatable body 2 and of the triangular sail 4
  • the payload thus has a keel effect stabilizing the inflatable body 2 horizontally.
  • This configuration also makes it possible to increase the lift of the aerostat compared to what the gas contained in the body alone would make it possible to obtain, an aerodynamic lift. thus adds to the Archimedean lift.
  • the aerostat 1 can include a cable 6 configured to keep the aerostat connected to a surface of the planet with atmosphere.
  • the aerostat is drifting, that is to say it is configured to be mobile on the surface S of the planet so as to allow drifting missions to be carried out for transporting a payload above the surface of the oceans, or polar regions with the winds, for example.
  • the cable 6 is configured to create a drag force by friction on the surface “S” of the planet. This drag force allows the ball to orient itself transversely to the wind so that it provides the most wind resistance and the most lift.
  • the cable makes it possible, by virtue of its weight, to keep the balloon 1 connected to the surface "S”.
  • the cable 6 also makes it possible to control the altitude of the balloon 1.
  • the aerostat can be captive. According to this embodiment, the cable 6 is intended to be attached to a fixed point on the surface “S” of the planet.
  • the aerostat comprises an attachment device 7.
  • the attachment device comprises a first strand 70 connected to the first end of the generator 260 of the inflatable body 2 and a second strand 72 connected to the second end of the generator 260 of the inflatable body 2, opposite the first end of the generator 260.
  • the first strand and the second strand can be connected by means of patches glued to the inflatable body.
  • the first strand 70 and the second strand 72 are connected to the cable 6 configured to keep the aerostat connected to a surface of the atmosphere planet.
  • the configuration of the strands 70, 72 allows the inflatable body 2 to be maintained so that it offers its largest projected surface area transversely to the wind direction "V" so as to maximize its wind resistance.
  • the first strand 70 and the second strand 72 of the fastening device 7 are adjustable in length and can be of unequal lengths. This feature offers the possibility of modifying the trajectory of the balloon to the right or the left of the wind.
  • the trajectory "T” of the The aerostat is modified laterally to the right along the arrow “F” by shortening the length of the second strand 72.
  • the second strand 72 has a length "L2" less than the length "L1" of the first strand 70
  • the inflatable body will offer more of one or the other of its sides to the wind thus causing a lateral drift. relative to the wind direction.
  • the cable 6 serves as a fulcrum creating a restoring force. This restoring force participates in the inclination of the inflatable body during the modification of the length of the first and / or of the second strand.
  • the aircraft 1 comprises a motorized device 8 configured to modulate the length of the first and / or of the second strand of the attachment device.
  • the motorized device 8 comprises a booster.
  • the aerostat can be controlled remotely.
  • the aerostat comprises remote control means.
  • the remote control means are associated with the motorization device 8.
  • the first and second strand can be modulated in length in a reversible manner.
  • This controllability also makes it possible, on the one hand, to guide the aerostat to a specific location and, on the other hand, to be able to recover the aerostat once the mission is completed in the case of a drifting aerostat for example. Recovering the aerostat thanks to its controllability would make it possible to avoid additional waste on the planet's surface (seas, oceans for example) and make the aerostat of the invention more ecological.
  • FIG. 4 illustrates the aerostat 1 according to one embodiment in which the aerostat 1 is configured to carry out missions of transporting a payload for the study of a cyclone.
  • the balloon 1 is drifting.
  • payload 5 is configured to record scientific data relating to the study of cyclones.
  • the inflatable body 2 is inflated with gas.
  • the aircraft 1 can be put into operation immediately after inflation thanks to its structural simplification, in a cyclone formation zone.
  • the aircraft 1 moves through the atmosphere until it reaches a predetermined altitude.
  • Cable 6 is configured to keep the balloon connected to the surface of the planet.
  • the aerostat 1 illustrated in dotted lines is driven towards the eye of the cyclone “O” by the wind field “C”, following this spiral along a trajectory “Tl”.
  • the elastic cable 3 arranged in the inflatable body 2 makes it possible to collect the strong variation in pressure as the aerostat 1 reaches the center of the cyclone "O". Indeed the eye of the cyclone is the lowest point in atmospheric pressure.
  • the second strand 72 of the attachment device can be shortened by means of the motorization device and the remote control module.
  • the shortening of the second strand makes it possible to cause a lateral drift of the aerostat with respect to the direction of the wind field along a trajectory “T2”, more direct in the direction of the eye of the cyclone “O”.
  • the invention is not limited to a drifting balloon.
  • the balloon can also be used for missions requiring the balloon to be captive.
  • the aerostat according to the invention thus makes it possible to carry out drifting missions of transporting a payload above the surface of the oceans, or of polar regions at the mercy of the winds for example, but can also be used in such a way captive attached to the ground or a fixed surface of the planet.
  • the invention provides an aerostat whose manufacture and use are simplified and whose lift and wind resistance are maximized.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Toys (AREA)
  • Professional, Industrial, Or Sporting Protective Garments (AREA)
  • Orthopedics, Nursing, And Contraception (AREA)

Abstract

La présente invention se rapporte à un aérostat (1) comprenant : - Un corps gonflable (2) de forme cylindrique comprenant un premier pôle (22) et un deuxième pôle (24), - Une voile triangulaire (4), agencée sous le corps gonflable, et comprenant un premier sommet (42) et un deuxième sommet (44) de sorte qu'un premier côté (46) de la voile s'étende au contact du corps gonflable du corps gonflable, la voile comprenant un troisième sommet (48) libre, sur lequel est fixé une charge utile (5), - Un dispositif d'attache (7) comprenant un premier brin (70) et un deuxième brin (72), le dispositif d'attache étant relié à un câble (6) configuré pour maintenir l'aérostat relié à une surface de la planète à atmosphère.

Description

Aérostat destiné à réaliser des missions de transport d'une charge utile
Domaine Technique
[0001] La présente invention se rapporte aux aérostats destinés à réaliser des missions de transport d'une charge utile sur une planète à atmosphère.
Technique antérieure
[0002] Un aérostat est un aéronef plus léger que l'atmosphère configuré pour évoluer entre une surface d'une planète à atmosphère et une altitude prédéterminée dans l'atmosphère.
[0003] Les aérostats peuvent être utilisés pour des missions variées comme des missions d'observation par exemple.
[0004] On connaît de l'art antérieur différents types d'aérostat tels que les aérostats captifs qui sont destinés à réaliser des missions en restant maintenus sur un point fixe de la surface de la planète ou les aérostats dérivants qui sont destinés à réaliser des missions en étant mobile sur la surface de la planète.
[0005] Les aérostats comprennent généralement un corps gonflable rempli d'un gaz qui permet à l'aérostat d'évoluer dans l'atmosphère et peuvent être dotés de dérives rigides qui assurent une stabilité de l'aérostat. [0006] Un inconvénient des aérostats de l'art antérieur est la difficulté d'utilisation et de fabrication dû notamment à ces dérives. Il existe donc un besoin de simplifier les aérostats de l'art antérieur.
Exposé de l'invention [0007] A cet effet et selon un aspect l'invention se rapporte à un aérostat destiné à réaliser des missions de transport d'une charge utile sur une planète à atmosphère, l'aérostat comprenant : Un corps gonflable de forme cylindrique conçu pour être pressurisé par un gaz plus léger que l'atmosphère, comprenant un premier pôle et un deuxième pôle,
Une voile triangulaire, agencée sous le corps gonflable, comprenant un premier sommet relié à une première extrémité d'une génératrice du corps gonflable et un deuxième sommet relié à une deuxième extrémité de la génératrice du corps gonflable de sorte qu'un premier côté de la voile triangulaire s'étende au contact du corps gonflable depuis la première extrémité jusqu'à la deuxième extrémité de la génératrice du corps gonflable, la voile triangulaire comprenant un troisième sommet libre sur lequel est fixé une charge utile, - Un dispositif d'attache comprenant un premier brin relié à la première extrémité de la génératrice du corps gonflable et un deuxième brin relié à la deuxième extrémité de la génératrice du corps gonflable, le dispositif d'attache étant relié à un câble configuré pour maintenir l'aérostat relié à une surface de la planète à atmosphère.
[0008] Ainsi, grâce à l'aérostat selon l'invention comprenant la voile, on s'affranchit des dérives de l'art antérieur et de leur montage sur l'aérostat ce qui permet de faciliter son utilisation et de réduire le poids de l'aérostat. Une mise en opération de l'aérostat peut être immédiate après gonflage du corps gonflable. En outre, l'aérostat ne comprend pas de parties rigides hormis la charge utile, ce qui présente moins de danger en cas de rencontre avec une embarcation par exemple. [0009] Grâce à la forme cylindrique du corps gonflable, la fabrication de l'aérostat est simplifiée, la stabilité du corps gonflable est améliorée en vol et la prise au vent est maximisée.
[0010] Selon d'autres caractéristiques de l'invention, l'aérostat de l'invention comporte l'une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes considérées seules ou selon toutes les combinaisons possibles.
[0011] Selon un mode de réalisation, l'aérostat comprend un câble élastique agencé dans le corps gonflable, le câble élastique comprenant une première extrémité reliée au centre du premier pôle du corps gonflable et une deuxième extrémité reliée au centre du deuxième pôle du corps gonflable. [0012] Selon un mode de réalisation, le premier brin et le deuxième brin du dispositif d'attache sont modulables en longueur.
[0013] Selon un mode de réalisation, l'aérostat comprend un dispositif motorisé configuré pour moduler la longueur du premier brin et/ou du deuxième brin du dispositif d'attache. [0014] Selon un mode de réalisation, le dispositif motorisé comprend un servomoteur.
[0015] Selon un mode de réalisation, l'aérostat comprend des moyens de commande à distance.
[0016] Selon un mode de réalisation, l'aérostat comprend un module de commande à distance configuré pour moduler la longueur du premier brin et/ou du deuxième brin.
Brève description des dessins
[0017] [Fig. 1] La figure 1 illustre un aérostat selon un mode de réalisation de l'invention.
[0018] [Fig. 2] La figure 2 représente une vue de côté de l'aérostat selon un mode de réalisation de l'invention. [0019] [Fig. 3] La figure 3 illustre une vue du dessus de l'aérostat selon un mode de réalisation de l'invention.
[0020] [Fig. 4] La figure 4 représente une vue du dessus de l'aérostat en fonctionnement selon un mode de réalisation de l'invention. Description des modes de réalisation
[0021] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description nullement limitative qui suit et des figures annexées qui illustrent de manière schématique plusieurs modes de réalisation de l'aérostat selon l'invention.
[0022] Par souci de simplification, les éléments identiques sont repérés par des signes de référence identiques sur l'ensemble des figures.
[0023] La figure 1 illustre un aérostat 1 destiné à réaliser des missions de transport d'une charge utile sur une planète à atmosphère selon l'invention. [0024] L'aérostat comprend un corps fermé gonflable 2 dit ballon porteur. Le corps gonflable est destiné à contenir un gaz plus léger que le gaz présent dans l'atmosphère de la planète, tel que de l'hélium. Le corps gonflable est ainsi configuré pour évoluer entre une surface « S » de la planète à atmosphère et une altitude prédéterminée dans l'atmosphère.
[0025] Par surface on entend toute surface de la planète telle que l'eau (les mers, les océans) ou la terre (tels que les glaciers par exemple).
[0026] Par altitude prédéterminée on entend une altitude choisie en amont d'une mise en opération de l'aérostat et à laquelle l'aérostat est destiné à évoluer par rapport à la surface de la terre.
[0027] Le corps gonflable 2 est de forme cylindrique. Le corps comprend ainsi une première base dite premier pôle 22, une deuxième base opposée dite deuxième pôle 24 et une surface cylindrique 26 agencée entre les deux pôles.
[0028] Par corps gonflable de forme cylindrique on entend ainsi que le corps gonflable est de forme cylindrique exclusivement. En d'autres termes le corps gonflable est intégralement cylindrique, c'est-à-dire que le corps gonflable est cylindrique sur toute sa surface.
[0029] La forme cylindrique du corps gonflable permet d'en faciliter sa fabrication et d'en réduire les coûts par rapport aux formes profilées des aérostats de l'art antérieur (sphériques ou en goutte d'eau par exemple). En effet, il suffit de souder des rouleaux du matériau le long de leurs longueurs et de fermer les extrémités de sorte à former le premier pôle 22 et le deuxième pôle 24.
[0030] Le corps gonflable cylindrique 2 est configuré pour flotter horizontalement par rapport à la surface de la planète dans l'atmosphère. Cette configuration permet en outre d'offrir la meilleure prise au vent pour l'aérostat.
[0031] Comme l'illustre la figure 2, l'aérostat peut comprendre un câble élastique 3 agencé dans le corps gonflable. Le câble élastique comprend une première extrémité (non visible) reliée au centre du premier pôle 22 du corps gonflable 2 et une deuxième extrémité reliée au centre du deuxième pôle 24 du corps gonflable 2. Ainsi le câble élastique 3 s'étend en tension dans le corps gonflable cylindrique 2, entre le premier pôle 22 et le deuxième pôle 24. En d'autres termes, les deux pôles 22, 24 du corps gonflable 2 sont reliés à l'intérieur du corps gonflable par le câble élastique 3 en tension qui maintient le corps gonflable 2 tendu au gré des variations de pressions, ou de la perte de gaz par diffusion à travers le corps gonflable. Le câble élastique 3 permet de reprendre et d'accepter les variations de volume en variant sa tension en cas de baisse de la pression atmosphérique par exemple.
[0032] L'aérostat comprend une voile triangulaire 4 qui est accolée au corps gonflable 2 le long d'une de ses génératrices. En pratique, la voile triangulaire 4 est agencée sous le corps gonflable 2. Par l'expression « agencée sous le corps gonflable » on entend que la voile est configurée pour être agencée sur une surface du corps gonflable disposée en regard de la surface de la planète lorsque l'aérostat est mis en opération et élevé dans l'atmosphère.
[0033] La voile triangulaire 4 comprend un premier sommet 42 relié à une première extrémité d'une génératrice 260 du corps gonflable 2 cylindrique et un deuxième sommet 44 relié à une deuxième extrémité de la génératrice 260 du corps gonflable 2 cylindrique, opposée à la première extrémité de la génératrice 260. Un premier côté de la voile 46, agencé entre le premier sommet 42 et le deuxième sommet 44, s'étend au contact du corps gonflable 2 depuis la première extrémité jusqu'à la deuxième extrémité de la génératrice 260 du corps gonflable 2.
[0034] Ainsi on comprend que la voile triangulaire s'étend depuis une première extrémité jusqu'à une deuxième extrémité du corps gonflable, c'est-à-dire que la voile triangulaire s'étend sur toute une surface du corps gonflable, en d'autres termes, la voile triangulaire s'étend sur toute une longueur du corps gonflable. [0035] La voile triangulaire comprend un troisième sommet 48, libre, opposé au premier côté 46 de la voile au contact du corps gonflable 2 sur lequel est directement fixée une charge utile 5. Ainsi le troisième sommet 48 de la voile 4 permet de suspendre la charge utile 5.
[0036] Par sommet libre, on entend que le troisième sommet 48 de la voile triangulaire n'est pas relié à une autre entité que la charge utile. Cette configuration permet à la voile d'être mobile et d'augmenter la portance du corps gonflable.
[0037] Par exemple, le troisième sommet 48 libre n'est pas relié à un système d'attache qui pourrait entraîner un rabattement du corps gonflable 2 vers le sol lorsque le vent s'engage dans la voile triangulaire 4. [0038] La voile triangulaire 4 permet d'augmenter la prise au vent du corps gonflable mais aussi de créer un effet de portance « P » en proportion du vent « V » perçu qui s'engage dans la voile et qui la cabre. En se cabrant, la voile 4 chasse le vent en direction de la surface « S » de la planète et permet de créer un effet cerf-volant qui améliore la portance de l'aéronef comme l'illustre la figure 2.
[0039] On peut noter que la voile triangulaire 4 étant démunie de partie rigide, hormis la charge utile, l'aérostat 1 est plus léger, pliable et plus facilement transportable.
[0040] Par charge utile on entend tout dispositif destiné à remplir les objectifs d'une mission telle que des missions de transport ou d'observation par exemple.
[0041] La charge utile 5 directement fixée au troisième sommet 48 de la voile triangulaire 4 permet en outre d'améliorer la stabilité du corps gonflable 2 et d'accentuer l'effet cerf- volant du corps gonflable 2 et de la voile triangulaire 4. La charge utile a ainsi un effet de quille stabilisant horizontalement le corps gonflable 2. Cette configuration permet également d'augmenter la portance de l'aérostat par rapport à ce que le gaz contenu dans le corps seul permettrait d'obtenir, une portance aérodynamique s'ajoute ainsi à la portance archimédienne.
[0042] L'aérostat 1 peut comprendre un câble 6 configuré pour maintenir l'aérostat relié à une surface de la planète à atmosphère.
[0043] Dans les modes de réalisation illustrés aux figures 1 à 4 l'aérostat est dérivant c'est- à-dire qu'il est configuré pour être mobile sur la surface S de la planète de manière à permettre de réaliser des missions dérivantes de transport d'une charge utile au-dessus de la surface des océans, ou de régions polaires au gré des vents par exemple. Selon ce mode de réalisation le câble 6 est configuré pour créer une force de traînée par frottement sur la surface « S » de la planète. Cette force de traînée permet au ballon de s'orienter de façon transversale par rapport au vent de sorte qu'il offre le plus de prise au vent et le plus de portance. Le câble permet de par son poids de maintenir l'aérostat 1 relié à la surface « S ». Le câble 6 permet en outre de contrôler l'altitude de l'aérostat 1. Par exemple, dans le cas où l'aérostat serait destiné à étudier une interface océan-atmosphère, il est nécessaire que l'aérostat soit toujours relié à la surface de l'eau. Le câble 6 permet de maîtriser l'altitude de l'aérostat et d'empêcher son envol dans l'atmosphère grâce au poids du câble. [0044] Selon un mode de réalisation de l'invention non illustré l'aérostat peut être captif. Selon ce mode de réalisation, le câble 6 est destiné à être attaché à un point fixe de la surface « S » de la planète.
[0045] L'aérostat comprend un dispositif d'attache 7. [0046] Le dispositif d'attache comprend un premier brin 70 relié à la première extrémité de la génératrice 260 du corps gonflable 2 et un deuxième brin 72 relié à la deuxième extrémité de la génératrice 260 du corps gonflable 2, opposée à la première extrémité de la génératrice 260. Le premier brin et le deuxième brin peuvent être reliés par l'intermédiaire de patchs collés au corps gonflable. Le premier brin 70 et le deuxième brin 72 sont reliés au câble 6 configuré pour maintenir l'aérostat relié à une surface de la planète à atmosphère. La configuration des brins 70, 72 permet au corps gonflable 2 d'être maintenu de sorte qu'il offre sa plus grande surface projetée transversalement à la direction du vent «V » de manière à maximiser sa prise au vent.
[0047] Selon un mode de réalisation, le premier brin 70 et le deuxième brin 72 du dispositif d'attache 7 sont modulables en longueur et peuvent être de longueurs inégales. Cette caractéristique offre la possibilité de modifier la trajectoire de l'aérostat vers la droite ou la gauche du vent.
[0048] L'expression « à droite ou à gauche du vent » doit s'entendre par rapport à la direction de circulation du vent, au regard de la figure 3. Comme visible sur la figure 3, la trajectoire « T » de l'aérostat est modifiée latéralement vers la droite suivant la flèche « F » en raccourcissant la longueur du deuxième brin 72. Ainsi dans le présent exemple, le deuxième brin 72 présente une longueur « L2 » inférieure à la longueur « L1 » du premier brin 70
[0049] Ainsi, en raccourcissant ou en allongeant le premier brin 70 et/ou le deuxième brin 72 du dispositif d'attache 7, le corps gonflable offrira davantage l'un ou l'autre de ses flancs au vent entraînant ainsi une dérive latérale par rapport à la direction du vent. Le câble 6 sert de point d'appui créant une force de rappel. Cette force de rappel participe à l'inclinaison du corps gonflable lors de la modification de la longueur du premier et/ou du deuxième brin. [0050] Selon un mode de réalisation, l'aéronef 1 comprend un dispositif motorisé 8 configuré pour moduler la longueur du premier et/ou du deuxième brin du dispositif d'attache. Selon un mode de réalisation, le dispositif motorisé 8 comprend un servomoteur.
[0051] Selon un mode de réalisation, l'aérostat est commandable à distance. L'aérostat comprend des moyens de commande à distance. Les moyens de commandes à distance sont associés au dispositif de motorisation 8. Ainsi, il est possible de moduler la longueur des brins 70, 72 du dispositif d'attache 7 à tout moment pendant l'opération de l'aérostat. Ainsi le premier et deuxième brin sont modulables en longueur de manière réversible.
[0052] Cette pilotabilité permet, en outre, de pouvoir d'une part, guider l'aérostat vers un lieu précis et d'autre part, de pouvoir récupérer l'aérostat une fois la mission terminée dans le cas d'un aérostat dérivant par exemple. Une récupération de l'aérostat grâce à sa pilotabilité permettrait d'éviter des déchets supplémentaires sur la surface de la planète (mers, océans par exemple) et rend l'aérostat de l'invention plus écologique.
[0053] La figure 4 illustre l'aérostat 1 selon un mode de réalisation dans lequel l'aérostat 1 est configuré pour réaliser des missions de transport d'une charge utile pour l'étude d'un cyclone. Dans ce mode de réalisation, l'aérostat 1 est dérivant. Dans le présent exemple, la charge utile 5 est configurée pour enregistrer des données scientifiques relatives à l'étude des cyclones.
[0054] En fonctionnement, le corps gonflable 2 est gonflé au gaz. L'aéronef 1 peut être mis en fonctionnement immédiatement après gonflage grâce à sa simplification structurelle, dans une zone de formation de cyclone. L'aéronef 1 évolue dans l'atmosphère jusqu'à atteindre une altitude prédéterminée. Le câble 6 est configuré pour maintenir l'aérostat relié à la surface de la planète.
[0055] Lorsqu'un champ de vent « C » souffle, le corps gonflable 2 se place transversalement par rapport au vent ; le champ de vent s'engouffre selon la direction de la flèche « F » dans la voile qui se cabre et crée un profil de cerf-volant à l'aérostat qui lui procure une portance maximisée. La force de traînée du câble 6 permet de maintenir le corps gonflable 2 au moyen du dispositif d'attache de manière à ce que le corps gonflable 2 offre sa plus grande surface projetée transversalement à la direction du vent, maximisant ainsi sa prise au vent. [0056] Le champ de vent « C » du cyclone s'organise en spirale qui tourne en convergeant vers l'œil du cyclone « O » avec un angle de 10° vers l'intérieur. Ainsi l'aérostat 1 illustré en pointillé est entraîné vers l'œil du cyclone « O » par le champ de vent « C », suivant cette spirale selon une trajectoire « Tl ». [0057] Le câble élastique 3 agencé dans le corps gonflable 2 permet d'encaisser la forte variation de pression à mesure que l'aérostat 1 rejoint le centre du cyclone « O ». En effet l'œil du cyclone est le point le plus bas en pression atmosphérique.
[0058] Afin de rejoindre l'œil du cyclone plus efficacement, le deuxième brin 72 du dispositif d'attache peut être raccourci au moyen du dispositif de motorisation et du module de commande à distance. Le raccourcissement du deuxième brin permet d'entraîner une dérive latérale de l'aérostat par rapport à la direction du champ du vent selon une trajectoire « T2 », plus directe en direction de l'œil du cyclone « O ».
[0059] Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à un aérostat dérivant. L'aérostat peut également être utilisé pour des missions nécessitant à l'aérostat d'être captif. [0060] L'aérostat selon l'invention permet ainsi de réaliser des missions dérivantes de transport d'une charge utile au-dessus de la surface des océans, ou de régions polaires au gré des vents par exemple, mais peut aussi servir de manière captive attaché au sol ou une surface fixe de la planète.
[0061] Ainsi, l'invention propose un aérostat dont la fabrication et l'utilisation sont simplifiées et dont la portance et la prise au vent sont maximisées.
[0062] Bien évidemment, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. Notamment, les différentes caractéristiques, formes, variantes et modes de réalisation de l'invention peuvent être associés les uns avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où ils ne sont pas incompatibles ou exclusifs les uns des autres. En particulier, toutes les variantes et modes de réalisation décrits précédemment sont combinables entre eux.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Aérostat (1) destiné à réaliser des missions de transport d'une charge utile sur une planète à atmosphère, l'aérostat (1) comprenant :
Un corps gonflable (2) de forme cylindrique conçu pour être pressurisé par un gaz plus léger que l'atmosphère, comprenant un premier pôle (22) et un deuxième pôle (24),
Une voile triangulaire (4), agencée sous le corps gonflable (2), comprenant un premier sommet (42) relié à une première extrémité d'une génératrice (260) du corps gonflable (2) et un deuxième sommet (44) à une deuxième extrémité de la génératrice (260) du corps gonflable (2) de sorte qu'un premier côté (46) de la voile triangulaire (4) s'étende au contact du corps gonflable (2) depuis la première extrémité jusqu'à la deuxième extrémité de la génératrice du corps gonflable (2), la voile triangulaire (4) comprenant un troisième sommet (48) libre, sur lequel est fixé une charge utile (5),
Un dispositif d'attache (7) comprenant un premier brin (70) relié à la première extrémité de la génératrice (260) du corps gonflable (2) et un deuxième brin (72) relié à la deuxième extrémité de la génératrice (260) du corps gonflable (2), le dispositif d'attache (7) étant relié à un câble (6) configuré pour maintenir l'aérostat relié à une surface de la planète à atmosphère.
[Revendication 2] Aérostat (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'aérostat comprend un câble élastique (3) agencé dans le corps gonflable (2), le câble élastique (3) comprenant une première extrémité reliée au centre du premier pôle (22) du corps gonflable et une deuxième extrémité reliée au centre du deuxième pôle (24) du corps gonflable.
[Revendication 3] Aérostat (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le premier brin (70) et le deuxième brin (72) du dispositif d'attache (7) sont modulables en longueur.
[Revendication 4] Aérostat (1) selon la revendication 3 caractérisé en ce que l'aérostat comprend un dispositif motorisé (8) configuré pour moduler la longueur du premier brin (70) et/ou du deuxième brin (72) du dispositif d'attache (7).
[Revendication 5] Aérostat (1) selon la revendication 4 caractérisé en ce que le dispositif motorisé (8) comprend un servomoteur.
[Revendication 6] Aérostat (1) selon l'une des revendication 3 à 6 caractérisé en ce que l'aérostat (1) comprend des moyens de commande à distance.
[Revendication 7] Aérostat (1) selon la revendication 6 caractérisé en ce que l'aérostat (1) comprend un module de commande à distance configuré pour moduler la longueur du premier brin (70) et/ou du deuxième brin (72).
PCT/FR2021/051012 2020-06-05 2021-06-04 Aérostat destiné à réaliser des missions de transport d'une charge utile WO2021245363A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2005916A FR3111117B1 (fr) 2020-06-05 2020-06-05 Aérostat destiné à réaliser des missions de transport d’une charge utile
FR20/05916 2020-06-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021245363A1 true WO2021245363A1 (fr) 2021-12-09

Family

ID=72644357

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2021/051012 WO2021245363A1 (fr) 2020-06-05 2021-06-04 Aérostat destiné à réaliser des missions de transport d'une charge utile

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR3111117B1 (fr)
WO (1) WO2021245363A1 (fr)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB190225934A (en) * 1902-11-25 1903-10-15 Henri Alphonse Herve Improvements in Captive Balloons.
US4919365A (en) * 1988-06-06 1990-04-24 Mears Arthur W Airfoil
JP2016002973A (ja) * 2014-06-19 2016-01-12 ソフトバンク株式会社 係留気球

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB190225934A (en) * 1902-11-25 1903-10-15 Henri Alphonse Herve Improvements in Captive Balloons.
US4919365A (en) * 1988-06-06 1990-04-24 Mears Arthur W Airfoil
JP2016002973A (ja) * 2014-06-19 2016-01-12 ソフトバンク株式会社 係留気球

Also Published As

Publication number Publication date
FR3111117B1 (fr) 2022-07-22
FR3111117A1 (fr) 2021-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR2833239A1 (fr) Ballon resistant a la pression
EP0202271A1 (fr) Aile propulsive a armature gonflable.
EP2734440A1 (fr) Ballon dirigeable, dispositif d'ancrage et procédé d'atterrissage et d'amarrage
CA2632988A1 (fr) Aile en forme de cone avec des plages de voilure a effets opposes et une propulsion constante
EP2306862B1 (fr) Parapluie ou parasol de protection contre les intemperies a ouvertures extensibles compartimentees et independantes
WO2021245363A1 (fr) Aérostat destiné à réaliser des missions de transport d'une charge utile
EP2488409B1 (fr) Ballon dirigeable.
FR2679515A1 (fr) Voilure solaire.
EP3187410B1 (fr) Dirigeable hydride a enveloppe exterieure souple et compartimentee
FR2541964A1 (fr) Dispositif pour la propulsion par le vent d'un engin marin ou terrestre
FR2473186A1 (fr) Procede et moyens pour le lancement et le gonflage d'un ballon spatial
EP0052051B1 (fr) Simulateur pour planche à voile
WO1993011999A1 (fr) Dispositif de loisir sportif aerien
EP2762207B1 (fr) Aile destinéee a être portée sur le dos d'un utilisateur pratiquant un sport de glisse
WO1986003722A1 (fr) Structure de bateau de type plaisance
EP0109906A1 (fr) Planeur ultra-léger et voile pour un tel planeur
FR2669602A1 (fr) Aerostat comprenant au moins un ballon cylindrique a geometrie variable.
EP1468912B1 (fr) Structure à géométrie variable pour un appareil monté à bord d'un engin spatial
FR3068332B1 (fr) Structure de cerf-volant
FR2642723A1 (fr) Dispositif d'ancrage avec piece de stabilisation
FR3093499A1 (fr) Ballon dirigeable stratospherique comportant un dispositif d'orientation et de stabilisation de sa nacelle
FR2758789A1 (fr) Procede de stabilisation pour ballon captif
FR2807735A1 (fr) Ballon captif ou dirigeable, avec des ailes d'empennage gonflees, en delta et disposees en etoile
EP4067599A1 (fr) Attelle pour support aérien
WO1988000152A1 (fr) Aile pliable, notamment pour le vol de pente

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21737707

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21737707

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1