Brevet FR3086640A1 — publié le 20200403

DRONE EXTINCTEUR DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION Le domaine technique de l'invention concerne les dispositifs de lutte contre les incendies et en particulier les équipements mobiles d'intervention. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION Pour les interventions sur des zones difficiles d'accès ou dangereuses, il est connu d'envoyer des aéronefs à voilure fixe ou à voilure tournante pour lutter contre un incendie. Un avion bombardier d'eau est par exemple utilisé pour lutter contre les feux de forêt. Ces techniques ne sont toutefois pas adaptées à des feux se déclarant à l'intérieur de bâtiments. De plus le temps de réaction nécessaire à une intervention n'est adapté qu'à des feux de grande ampleur. Il existe ainsi un besoin de fournir un dispositif adapté au feu se déclarant à l'intérieur d'un bâtiment et permettant un temps d'intervention plus court. RESUME DE L'INVENTION L'invention vise à pallier aux problèmes évoqués précédemment, en fournissant un drone permettant une intervention dans un temps réduit et adaptés à un feu à l'intérieur d'un bâtiment. Cet objectif est atteint grâce à un drone comprenant une unité de propulsion piloté par une unité de contrôle de trajectoire, l'unité de contrôle de trajectoire étant commandée par une unité de commande, l'unité de propulsion comprenant une pluralité d'hélices réparties en périphérie d'un flux d'air porteur présentant une forme de cône et générant une force de propulsion, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une réserve d'agent actif destiné à être expulsé sous la forme d'un produit léger sous l'action d'un déclencheur, ladite réserve d'agent actif étant disposée au moins en partie dans le cône. Selon une caractéristique de l'invention, chaque réserve d'agent actif se 2 présente sous la forme d'une cartouche comprenant un agent extincteur libéré via un orifice obturé par un bouchon, le déclencheur ayant pour action de libérer l'orifice de son bouchon, l'orifice de la dite réserve étant disposé dans le cône et orienté à l'opposé de la force de propulsion. 5 Selon une autre caractéristique de l'invention, le bouchon comprend de la cire, le déclencheur agissant sur le bouchon par une action de réchauffement. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'agent actif est stocké sous forme solide et est destiné à sublimer au contact de l'air, lors de la libération de l'orifice, favorisant ainsi son expulsion en un jet orienté à l'opposé de la force de 10 propulsion. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'agent actif est un gaz se combinant aux atomes d'oxygène et de préférence aux molécules chaudes, réalisant ainsi un étouffement du feu. Selon une autre caractéristique de l'invention, le drone comprend au 15 moins une unité de détection configurée pour acquérir des données d'environnement comprenant une caméra thermique, l'unité de commande comprenant au moins : - un module de détermination de cible pour déterminer une cible sur laquelle larguer le produit ; 20 - un module de calcul de trajectoire de largage configuré pour calculer ou actualiser une trajectoire de largage en fonction des données d'environnement acquises par l'unité de détection; - un module de calcul de flux d'air configuré pour calculer le flux d'air généré par le drone en fonction d'une puissance de consigne générée par l'unité de 25 propulsion. Selon une autre caractéristique de l'invention, le drone comprend une unité de localisation, le drone, en liaison de communication avec une station au sol, recevant une localisation de feu ou de départ de feu. Un autre objet de l'invention concerne un procédé de largage par drone d'au 3 moins un produit léger comportant les étapes suivantes : - déterminer une cible sur laquelle larguer le produit; - acquérir des données d'environnement par une unité de détection du drone; - calculer un flux d'air généré par le drone; 5 - calculer une trajectoire de largage en fonction des données d'environnement acquises et du calcul de flux d'air; - vérifier, avant largage, que la trajectoire de largage permet au produit d'atteindre efficacement la cible ou se déplacer dans une nouvelle position puis effectuer un saut à l'étape de calcul de la trajectoire de largage. 10 Avantageusement l'agent extincteur est un gaz qui éteint le feu par étouffement en sublimant au contact des molécules d'oxygène. Ainsi, l'agent extincteur n'est pas sous pression et n'engendre pas de dégâts sur les zones avec lesquelles il entre en contact lors de son largage. Le drone peut donc utiliser l'agent extincteur sans attendre d'instructions d'un opérateur pour confirmer la 15 présence d'un incendie, sa diffusion n'engendrant aucune conséquence matérielle. Avantageusement, le produit est suffisamment léger pour ressentir les effets du flux d'air généré par le drone. Ainsi, le flux d'air généré par le drone influe sur la trajectoire de largage du produit léger et peut être utilisé pour contrer un élément 20 perturbateur ou augmenter la distance d'effet. Avantageusement, la cible peut être déterminée de manière autonome à partir des données d'environnement acquises par l'unité de détection du drone. Une donnée d'environnement peut être par exemple une température ou une vitesse du vent. 25 Avantageusement, le flux d'air généré par l'unité de propulsion délimite un volume en cône et la réserve de produits est à l'intérieur de ce volume. 4 Avantageusement, l'unité de détection comprend une caméra thermique et une unité d'acquisition vidéo configurée pour acquérir les images thermiques capturées par la caméra thermique. Le module de détermination de cible est par ailleurs configuré pour déterminer la cible à partir des images thermiques 5 acquises. Ainsi, l'unité de détection permet par exemple de détecter un incendie. Avantageusement, l'unité de détection comporte un anémomètre. Ainsi, l'unité de détection permet de mesurer la vitesse et la direction du vent pour évaluer les contraintes extérieures exercées sur le drone. Avantageusement, le module de détermination de cible est configuré pour 10 recevoir une consigne associée à une position d'intervention et choisir la position d'intervention pour cible. Ainsi, un opérateur peut choisir la cible sur laquelle le drone va larguer son produit léger. L'invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. 15 BREVE DESCRIPTION DES FIGURES Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. - La figure 1 montre un schéma synoptique d'un procédé selon l'invention. - La figure 2 montre une représentation schématique d'un drone selon 20 l'invention. - La figure 3 montre une autre représentation schématique du drone selon l'invention disposé au-dessus d'une cible. DESCRIPTION DETAILLEE D'AU MOINS UN MODE DE REALISATION DE L'INVENTION 25 Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique. 5 On entend par « largage par drone d'un produit », l'action de lâcher, de laisser tomber le produit depuis un drone. Le procédé 100 de largage peut être utilisé dans de nombreuses situations. La cible 110 et le produit à larguer diffère selon la situation. La cible 110 est par 5 exemple un feu ou un départ de feu, le produit étant un agent extincteur. Le produit léger se présente par exemple sous la forme d'un agent extincteur à l'état solide. Cet agent extincteur sublime au contact de l'air pour intervenir sur le feu dans son état gazeux. Un drone 210 est représenté schématiquement à la figure 2. 10 Le drone 210 est un véhicule sans pilote de type aéronef, c'est-à-dire un drone volant. Le drone 210 est de préférence autonome, c'est-à-dire que le drone peut prendre des décisions sans nécessairement recevoir de consignes d'un opérateur. Le drone 210 comporte une unité de commande UC. 15 On entend par « unité de commande » un dispositif de traitement des données comprenant par exemple un ou plusieurs processeurs ou autres calculateurs et une ou plusieurs mémoires stockant par exemple des données de programmes, des pilotes, également désignés par drivers en anglais, ou des données représentatives de l'environnement en provenance d'un ou de plusieurs 20 capteurs. L'unité de commande UC est par exemple capable d'enregistrer et de traiter des données telles que des données de mission et des données issues de capteurs. L'unité de commande UC permet l'exécution de programmes pouvant faire appel à des sous-programmes pour réaliser des fonctions et sous-fonctions 25 de traitement des données mémorisées. Un module fonctionnel est ainsi composé d'une ou plusieurs fonctions ou sous-fonctions réalisées par un ou plusieurs programmes ou sous-programmes. L'unité de commande UC permet ainsi 6 l'activation de modules réalisant des fonctions et interagissant les uns avec les autres par exemple de façon coopérative. Le drone 210 comporte également au moins une réserve de produits RP associée à au moins un déclencheur DE configuré pour, lorsqu'il est activé, 5 effectuer une action sur la réserve de produits RP. La réserve de produits RP se présente par exemple sous la forme d'un conteneur comprenant un orifice obturé et destiné à être libéré par un déclencheur. La réserve de produits RP est par exemple une cartouche de forme 10 cylindrique fermée par un bouchon et le produit léger à larguer est par exemple un agent extincteur stocké sous forme solide et destiné à sublimer à l'état gazeux au contact de l'air, c'est-à-dire au moment de la libération de l'orifice. La sublimation permet de faciliter l'expulsion du produit hors de la cartouche sous la forme d'un jet. Le bouchon obturant l'orifice se présente par exemple sous la forme d'une 15 capsule de cire apte à fondre au-delà d'une certaine température. L'action sur la réserve de produits RP qu'exerce le déclencheur DE est par exemple le réchauffement de l'opercule de cire permettant le dégagement de l'orifice et l'expulsion du produit actif à l'état gazeux. L'action du déclencheur sur la réserve de produits RP peut également 20 consister à retirer le bouchon de la cartouche et libérer l'orifice. On peut aussi envisager le largage de la cartouche par le drone au-dessus du feu, l'orifice de la cartouche étant libéré préalablement au largage ou le bouchon de cire étant destiné à fondre dans le feu pour libérer l'agent extincteur directement au coeur du feu sous l'effet de la température. 25 Le drone 210 peut comporter plusieurs réserves de produits RP contenant chacune des produits identiques ou différents et associées chacune à un déclencheur. 7 Le drone comprend par exemple des pieds 211 lui permettant de se poser au sol. Le drone 210 comprend également au moins une unité de propulsion UP à voilure tournante. L'unité de propulsion comprend par exemple une pluralité 5 d'hélices 200. L'unité de propulsion à voilure tournante permet avantageusement au drone d'effectuer un vol stationnaire ou à faible allure. L'unité de propulsion UP crée un flux d'air 203 représenté par des flèches courbes formant un cône comme représenté sur la figure 3. Le flux d'air 203 est généré par la rotation des hélices 200 qui créent une force de portance permettant 10 au drone 210 de voler et exerce une force de poussée sur les éléments se trouvant dans le flux d'air 203. Le produit extincteur léger expulsé présente des caractéristiques qui lui permettent de ressentir l'effet de poussée exercé par le flux d'air 203 du drone 210. Le produit léger expulsé ressent ainsi l'effet de poussée. 15 Ainsi, la trajectoire du gaz expulsé 112 est influencée par le flux d'air 203. Cela peut par exemple permettre de contrer un élément perturbateur comme un vent latéral 111 ou d'augmenter la distance d'effet en poussant le volume de produit extincteur léger expulsé. On entend par « distance d'effet » la distance maximale entre le drone 210 et 20 la cible 110 pour que le produit léger largué par le drone 210 puisse atteindre la cible 110 sans trop de dispersion, de façon à conserver un effet extincteur. Comme représenté sur la figure 3, la trajectoire de largage 112 est influencée d'une part par le vent 111 qui pousse latéralement le produit léger et d'autre part par le flux d'air 203 généré par le drone qui pousse le produit léger 25 vers le bas. Ainsi, la trajectoire de largage 112 peut présenter plusieurs paliers, c'est-à-dire plusieurs portions verticales et plusieurs portions horizontales, sous l'effet d'un vent latéral continu 111 et d'un flux vertical pulsé produit par les hélices 200 du drone 210. Les portions horizontales correspondent aux instants auxquels le produit léger n'est soumis qu'au vent 111 et les portions verticales 8 correspondent aux instants auxquels le produit léger est soumis au vent 111 et à la force de poussée exercée par le flux d'air 203. D'une manière globale et en particulier sur les portions verticales, la force de poussée exercée par le flux d'air 203 peut permettre de contrer l'élément perturbateur que constitue le vent 111. 5 Le flux d'air 203 généré par les hélices 200 du drone 210 délimite un volume. Les limites du volume sont représentées en pointillés sur la figure 3. Ce volume présente une forme typique en cône, comme représenté sur la figure 3. Chaque conteneur est de préférence disposé à l'intérieur du cône, et orienté vers le bas, comme représenté sur la figure 3. Ainsi le volume de produit léger 10 expulsé qui présente une vitesse initiale, est encore davantage poussé vers le bas sous l'effet du flux d'air généré par le drone. Sur la figure 3, seules deux hélices 200 ont été représentées, mais on comprend que le drone 210 peut comprendre un nombre plus important d'hélices réparties en périphérie du cône de flux d'air propulsé. 15 De même une seule cartouche RP est représentée à l'intérieur du cône, mais plusieurs cartouches pourraient être disposées à l'intérieur du cône. Par cartouche disposé à l'intérieur du cône on comprend que l'orifice d'expulsion de la cartouche est disposé à l'intérieur du cône et qu'ainsi le produit léger expulsé est soumis à l'accélération du flux d'air généré par le drone 210. 20 Le drone 210 comprend également une unité de contrôle de trajectoire UT configurée pour contrôler l'unité de propulsion UP de sorte à obtenir une trajectoire de drone déterminée. Le drone 210 comprend également au moins une unité de détection UD permettant l'acquisition de données d'environnement. 25 L'unité de détection UD comporte par exemple un capteur thermique, une donnée d'environnement est alors une température. Le capteur thermique est par exemple un capteur infrarouge. Cela permet de prendre en compte le risque 9 d'exposition du drone 210 à de trop fortes chaleurs, lorsque le drone 210 intervient sur un incendie. L'unité de détection UD comporte par exemple un anémomètre, une donnée d'environnement étant alors représentative de la vitesse et de la direction de vent. 5 Cela permet de prendre en compte les informations concernant les contraintes exercées par le vent 111 sur le drone 210, par exemple pour un vol stationnaire, mais également de tenir compte du vent pour les conditions de largage. Ainsi comme représenté à la figure 3, le drone 210 se décale latéralement par rapport à une position à la verticale de la cible 110. 10 L'unité de détection UD comprend par exemple une caméra thermique et une unité d'acquisition vidéo configurée pour acquérir des images thermiques filmées par la caméra thermique. Le drone 210 comporte au moins une unité de localisation UL, par exemple un module de type G PS. 15 L'unité de commande UC, en liaison de communication avec l'unité de contrôle de trajectoire UT, le ou les déclencheurs DE du ou des conteneurs, l'unité de détection UD et l'unité de localisation UL, permet une gestion autonome par le drone. L'unité de commande adresse notamment des commandes directement à l'autopilote de l'unité de contrôle, ce qui permet la reprogrammation d'une mission 20 en cours mémorisée par l'unité de commande. Le drone 210 comprend par exemple une caméra et une unité d'acquisition vidéo configurée pour enregistrer les images filmées par la caméra et retransmettre le flux vidéo destiné à une station au sol et à un opérateur pour lui permettre de suivre l'intervention en cours et éventuellement adresser des 25 consignes au drone 210. L'unité de commande UC du drone 210 comprend par exemple: - un module de détermination de cible MC ; - un module de calcul de position de largage MTL ; 10 - un module de calcul de trajectoire de drone MTD ; - un module de calcul de flux d'air MF ; - un module de commande de largage du produit extincteur. Les étapes du procédé 100 sont illustrées sur la figure 1. 5 Comme représenté à la figure 1, une première étape 101 est par exemple une étape de détermination de la cible 110 par le module de détermination de cible MD du drone 210. La cible 110 peut être déterminée à partir des données d'environnement acquises par l'unité de détection UD du drone 210. Par exemple, le drone 210 peut déterminer la position relative d'un incendie, 10 à l'aide de la caméra thermique de façon à détecter des points chauds au-delà d'un seuil de température mémorisé. Une localisation d'un feu ou d'un départ de feu peut également être transmise par un opérateur grâce à une station au sol en liaison de communication avec le drone. 15 Après la détermination de la position de la cible, l'unité de détection UD réalise une étape 102 d'acquisition des données d'environnement. Cette étape d'acquisition 102 consiste par exemple à acquérir des données de température à l'aide d'un capteur thermique de l'unité de détection UD ou la vitesse et la direction du vent à l'aide de l'anémomètre de l'unité de détection UD 20 ou d'autres données sur les contraintes extérieures exercées sur le drone 210 et qui s'exerceront sur le produit léger après son largage. Le module de calcul de flux d'air MF réalise ensuite une étape 103 de calcul du flux d'air 203 généré par l'unité de propulsion UP du drone 210. Cette étape 103 consiste en une évaluation de la force de poussée exercée par le flux d'air 25 203. 11 Le module de calcul de trajectoire de largage MTL effectue ensuite une étape 104 de calcul d'une trajectoire de largage 112. Ce calcul de trajectoire est par exemple réalisé en fonction des données d'environnement acquises à l'étape 102 et du flux d'air 203 calculé à l'étape 103. 5 Connaissant les caractéristiques du produit léger, par exemple sa masse et son mode de dispersion, le drone 210 réalise une évaluation de sa trajectoire de largage 112 et de sa distance optimale d'action, en prenant en compte les contraintes extérieures comme le vent et les contraintes exercées par le drone 210 sur le produit léger une fois largué. 10 Le calcul d'une trajectoire dans une première position peut être réalisé avant de vérifier, à une étape 105 de vérification, si le produit léger largué peut atteindre efficacement la cible. En cas d'échec de vérification, une nouvelle position de largage est par exemple considérée et une nouvelle étape 104 de calcul d'une trajectoire de 15 largage est réalisée. Cette nouvelle position de largage est par exemple une position plus proche d'un obstacle ou plus proche du feu, c'est-à-dire une position moins sécurisée. Un déplacement en temps réel est par exemple réalisé dans une étape de repositionnement 106 visant à bénéficier d'une nouvelle position effective du 20 drone. Suite au calcul de trajectoire dans la deuxième position, une nouvelle étape 105 de vérification est effectuée pour déterminer si le produit léger largué peut atteindre efficacement la cible. En cas de vérification confirmée, REVENDICATIONS1. Drone comprenant une unité de propulsion (UP) piloté par une unité de contrôle de trajectoire (UT), l'unité de contrôle de trajectoire étant commandée par une unité de commande (UC), l'unité de propulsion comprenant une pluralité d'hélices (200) réparties en périphérie d'un flux d'air (203) porteur présentant une forme de cône et générant une force de propulsion, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une réserve (RP) d'agent actif destine à être expulsé sous la forme d'un produit léger sous l'action d'un déclencheur, ladite réserve d'agent actif étant disposée au moins en partie dans le cône (203). 2. Drone selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque réserve (RP) d'agent actif se présente sous la forme d'une cartouche comprenant un agent extincteur libéré via un orifice obturé par un bouchon, le déclencheur ayant pour action de libérer l'orifice de son bouchon, l'orifice de la dite réserve étant disposé dans le cône (203) et orienté à l'opposé de la force de propulsion. 3. Drone selon la revendication 2, caractérisé en ce que le bouchon comprend de la cire, le déclencheur agissant sur le bouchon par une action de réchauffement. 4. Drone selon l'une des revendications 2 à 3, caractérisé en ce que l'agent actif est stocké sous forme solide et est destiné à sublimer au contact de l'air, lors de la libération de l'orifice, favorisant ainsi son expulsion en un jet orienté à l'opposé de la force de propulsion. 5. Drone selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'agent actif est un gaz se combinant aux atomes d'oxygène et de préférence aux molécules chaudes, réalisant ainsi un étouffement du feu. 6. Drone selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une unité de détection (UD) configurée pour acquérir des données d'environnement (111) comprenant une caméra thermique, l'unité de commande (UC) comprenant au moins - un module de détermination de cible (MC) pour déterminer une cible (110) sur laquelle larguer le produit - un module de calcul de trajectoire de largage (MTL) configure pour calculer ou actualiser une trajectoire de largage (112) en fonction des données d'environnement acquises par l'unité de détection (UD); - un module de calcul de flux d'air (MF) configure pour calculer le flux d'air (203) généré par le drone (210) en fonction d'une puissance de consigne générée par l'unité de propulsion (UP). 7. Drone selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une unité de localisation (UL), le drone, en liaison de communication avec une station au sol, recevant une localisation de feu ou de départ de feu.