Brevet FR3081440A1 — publié le 20191129

Description Titre de l'invention : Drone de signalisation et d'information mol] La présente invention concerne un véhicule aérien non habité appelé drone, destiné à présenter à des personnes présentes dans une certaine zone au sol, un message visuel de signalisation et/ou d'information. [0002] ARRIERE PLAN DE L'INVENTION [0003] Les drones sont des appareils aériens sans pilote ou télécommandés dont les usages et les applications se multiplient depuis quelques années. C'est ainsi qu'ils sont employés, à titre d'exemples non exhaustifs et en dehors des applications militaires, dans la photographie et la vidéographie aériennes, pour la surveillance des réseaux qu'ils soient de voies terrestre, de cours d'eau, de câbles, de canalisations, pour l'observation de la nature en matière agricole, viticole, forestière ou cynégétique, pour la surveillance des plages et dans de nombreuses autres applications telles que la livraison d'objets ou des missions scientifiques... [0004] Les drones sont équipés, pour ce faire, de matériels pour capter, enregistrer, émettre des informations et recevoir des signaux de commandes et certains d'entre eux comportent, embarqués, des moyens de traitement de l'information qu'ils recueillent de manière à pouvoir directement initier très rapidement, si la situation l'exige, une opération sur le lieu même où ils se trouvent (par exemple émission d'un signal sonore ou visuel en direction de la zone survolée de laquelle provient l'information - détection de fumée - apte après traitement à déclencher l'émission de ce signal).Une illustration de cet état de la technique est formée par le document W02014080388. [0005] La présente invention s'inscrit dans ce domaine technique et concerne un drone de si- gnalisation ou d'information pour une population au sol, présente sur la zone survolée par le drone de manière à être lui-même visible par cette population. [0006] OBJET DE L'INVENTION [0007] A cet effet, elle a pour objet un drone avec une structure porteuse d'un ensemble de moyens à voilure tournante lui permettant d'adopter une allure de vol comportant plusieurs phases, à savoir le décollage, l'atterrissage et, entre les deux, au moins un vol de croisière et un vol stationnaire, en fonction d'instructions de commande provenant d'un poste de pilotage au sol et des moyens d'émission, autonomes ou commandés, d'au moins un message visuel à destination d'une population située au sol dans la zone couverte par le drone en phase de vol stationnaire, caractérisé en ce que ces moyens comportent un panneau sensiblement rigide ou flexible support de moyens lumineux d'affichage d'un message alphabétique et/ou pictographique relié à ladite structure autour d'un axe de pivotement sensiblement parallèle au plan de giration de la voilure tournante et des moyens de commande de la rotation du panneau autour de cet axe 2 pour asservir l'état du panneau autour de cet axe dans une position sensiblement horizontale pour offrir un maître-couple minimal en regard de l'écoulement du flux gazeux en vitesse de croisière du drone et dans une position sensiblement verticale au moins lors des phases de vol stationnaire du drone de manière à présenter frontalement le message qu'il porte au regard de la population au sol concernée. [0008] L'un des intérêts de cette disposition à axe horizontal sous le drone, tient dans le fait que le panneau en vitesse de croisière n'offre pratiquement pas de prise au vent quelle que soit l'orientation de ce vent qui dépend de la vitesse et de la direction du drone mais aussi de celle du vent naturel par rapport à la trajectoire du drone pour atteindre la zone prescrite. [0009] Les voilures tournantes assurent les différentes phases de vol de l'appareil. En vol vertical ou stationnaire il est important que le panneau de l'invention ne vienne pas trop perturber les flux d'air traversant chacune des voilures. [0010] C'est pourquoi, dans un mode de réalisation, les dimensions du panneau seront établies en fonction de la disposition géométrique des axes rotor de l'appareil pour n'interférer que faiblement avec certains de ces flux. [0011] En vol de croisière, pendant lequel l'assiette de l'appareil est modifiée et plonge vers l'avant, c'est sur l'inclinaison du panneau que l'on agit, par exemple en minimisant l'incidence du panneau par rapport à l'écoulement gazeux dans lequel il est afin d'obtenir le minimum de traînée induite par la présence de ce panneau. Un asservissement de son indexation autour de l'axe de pivotement sera prévu à cet effet en relation avec l'inclinaison de l'assiette de l'appareil. [0012] En vol stationnaire il pourra être utile d'agir sur la position du panneau par rapport à la verticale (ou l'assiette de l'appareil) pour placer le panneau sous un angle optimal pour sa vision par les personnes au sol concernées, selon par exemple la distance qui les séparent du drone. [0013] Pour parvenir à ces résultats, l'invention comprend un moteur notamment pas à pas ou continu ou toute autre moteur angulairement indexé porté par la structure, sur lequel est calé un arbre coaxial à l'axe de pivotement susdit, l'arbre étant lui-même solidaire en rotation du panneau, un accéléromètre-gyroscope-altimètre fixé sur le panneau, un même accéléromètre solidaire de la structure du drone, un calculateur destiné à calculer l'inclinaison du panneau dans un repère absolu et à commander en conséquence le moteur notamment pas à pas ou continu ou toute autre moteur angulairement indexé pour fixer sa position autour de l'axe en fonction de l'allure de vol de l'appareil ou de l'inclinaison qu'on souhaite lui faire prendre pour optimiser sa visibilité. [0014] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après d'un exemple de réalisation de l'invention. 3 Brève description des dessins [0015] Il sera fait référence aux dessins annexés dans lesquels : [0016] - les figures 1 et 2 sont des schémas orthogonaux d'un drone connu, [0017] - la figure 3 illustre les dispositions de l'invention sur ce type de drone [0018] - la figure 4 est un schéma orthogonal à celui de la figure 3, [0019] - la figure 5 est un schéma vu de dessus du drone selon l'invention et, [0020] - la figure 6 est un schéma de côté selon A de la figure 5. Description des modes de réalisation [0021] Le drone représenté aux figures 1 et 2 comporte une structure porteuse 1 d'un ensemble de voilures tournantes 2a à 2f qui définissent un plan de giration sensiblement horizontal quand l'appareil est au sol. La structure 1 comporte un jambage 3 avec deux jambes 3a et 3b, équipé en partie basse d'un piètement 4, comportant deux pieds 4a et 4b pour son appui sur le sol à l'arrêt, avant le décollage et au moment de l'atterrissage. [0022] Selon l'invention, comme illustré par les figures 3 et 4, la structure 1 comporte en partie inférieure du jambage un arbre 5 calé en rotation sur la sortie d'un moteur notamment pas à pas ou continu ou toute autre moteur angulairement indexé 6 solidaire de la jambe 3a et monté à rotation dans un pallier 7 porté par la jambe 3b. [0023] L'axe 8 de cet arbre 5 est sensiblement horizontal sous la voilure, entre les jambes de la structure. [0024] Cet arbre 5 porte un panneau 9 qui y est calé en rotation par sa face arrière 14. La commande en rotation du moteur notamment pas à pas ou continu ou toute autre moteur angulairement indexé 6 permet de faire pivoter le panneau autour de l'axe 8 entre un état horizontal 9a un état vertical 9b et de maintenir fermement indexé le panneau 6 dans une position angulaire quelconque entre ces deux états. [0025] Aux figures 5 et 6, on a représenté schématiquement le flux d'air 10 d'une voilure tournante et la disposition du panneau 9 dans son état horizontal par rapport à ce flux d'air, ce pour illustrer le choix à faire dans les dimensions du panneau pour ne pas trop perturber les flux gazeux engendrés par la voilure. [0026] On notera par ailleurs que le panneau 9 est équipé d'un accéléromètre 11 connu en lui-même qui permet de détecter en permanence son inclinaison dans un repère de référence fixe (le référentiel terrestre) ainsi que son altitude. Enfin, le drone lui-même porte un accéléromètre 12 qui permet, également en permanence, de connaître notamment son assiette dans le même repère que celui du panneau. [0027] Le panneau 9 possède une face d'affichage 13 et une face arrière 14. La face d'affichage est équipée de moyens aptes à présenter au regard d'un usager une information sous forme alphabétique et/ou pictographique, suffisamment lumineuse pour 4 être aisément déchiffrée même à distance. Il s'agira par exemple d'un agencement matriciel de LED dont l'allumage est commandé à partir d'une bibliothèque de messages contenue dans une mémoire numérique embarquée et activée à distance par la réception d'une requête émise par un opérateur au sol ou par un programme autonome en réponse à la situation constatée sur la zone à informer. [0028] La commande du moteur notamment pas à pas ou continu ou toute autre moteur angulairement indexé d'inclinaison du panneau est assurée par des moyens informatiques en fonction de plusieurs critères. Quand l'appareil est au sol, le panneau est dans son état horizontal, écarté du sol. Le drone étant en service, il décolle verticalement avec, à partir d'une certaine altitude, un passage du panneau dans son état vertical ou un maintien de ce dernier à l'horizontale, selon l'altitude de croisière à atteindre et divers facteurs présents sur le site tels que par exemple l'existence d'un vent latéral à la trajectoire du drone. En croisière depuis sa base de décollage jusque vers le site concerné, le panneau est ramené ou maintenu dans sa position horizontale pour offrir la moindre résistance au vent relatif. Comme l'allure de croisière exige une modification de l'assiette du drone par rapport à celle de son vol vertical, la commande de la rotation de l'arbre de pivotement du panneau requiert de connaître cette assiette car le référentiel du moteur est lié au drone puisqu'il est solidaire de sa structure. Ces accéléromètres appartiennent au circuit de commande du moteur qui incorpore également un calculateur. [0029] En vol stationnaire au-dessus du site, le panneau est indexé par le moteur dans la position angulaire optimale pour présenter sa face d'affichage frontalement à la direction du regard des personnes ciblées. Ainsi cette inclinaison sera d'autant plus proche de la verticale que les personnes ciblées seront éloignées du panneau. [0030] Au retour, il en est de même de l'inclinaison du panneau tant pour l'allure de croisière que pour le vol vertical d'atterrissage. [0031] Il n'est pas mentionné dans la présente description les dispositions secondaires relatives aux moyens de communication et d'alimentation en énergie des rotors, du moteur du panneau, de l'allumage des LED, ... ainsi que les moyens électroniques de commande de ces organes consommateurs, logés avec la connectique, pour autant que faire se peut, dans la structure du drone. [0032] On comprend que le drone selon l'invention, pourvu d'un panneau pivotant autour d'un axe horizontal, présente avantageusement une grande protection du panneau de signalisation dans toutes les phases de vol de l'appareil et une surface de signalisation importante. [0033] Dans le mode de réalisation ci-dessus décrit, l'axe de pivotement partage le panneau en deux parties égales ce qui présente encore l'avantage de conserver à l'ensemble de l'appareil une stabilité de son centre de gravité le long d'un axe vertical, quelle que soit l'inclinaison du panneau. [0034] Mais ce n'est pas sortir du cadre de l'invention que de prévoir un panneau dont la partie inférieure dans son état vertical ou à l'arrière pendant le vol de croisière par rapport à l'axe de pivotement, soit plus longue que la partie avant, nécessairement limitée par la longueur de jambes 3a et 3b, sous réserve de prévoir des voilures tournantes disposées en conséquence pour minimiser les perturbations de flux gazeux vertical par le panneau horizontal et des dispositifs d'asservissement des moyens de propulsion et de stabilisation de l'appareil pour prendre en compte les variations de position horizontale du centre de gravité de l'appareil dans son ensemble selon l'inclinaison REVENDICATIONS1. Drone avec une structure porteuse (1) d'un ensemble de moyens (2a-2f) à voilure tournante lui permettant 5 d'adopter une allure de vol comportant plusieurs phases, à savoir le décollage, l'atterrissage, sensiblement verticaux et, entre les deux, au moins un vol de croisière et un vol stationnaire, en fonction d'instructions de commandé provenant d'un posté ce pilotage au sol et des moyens 10 u 9m_tiL,11, autonomes ou commandés, d'au moins un message visuel à destination d'une population située au sol dans la zoné couverte par le droné en phase de vol stationnaire, caractérisé en ce que ces moyens comportent un panneau (9) riGide supportant sur l'une de ses faces (13) des moyens 15 lumineux d'affichage d'un message alphabétique et /on picto- graphique, relié à ladite structure autour d'un axe (5) de pivotement sensiblement parallèle au plan de giration de la voilure tournante et des moyens de commande (6) de la rotation du panneau autour de cet axe pour asservir l'état du 20 panneau autour de cet axe dans une position sensiblement horizontale pour offrir un maltre-couple minimal en regard de l'écoulement du flux gazeux en vitesse de croisière du drone et dans une position sensiblement verticale au moins I ors des phases de vol stationnaire du droné, de maniere à. présenter frontalement la face (13) d'affichagè du message qu'elle porte au regard de la population au sol concernée. 2. Drone selon la revend.ication I, caractérisé en. ce que la structure (1) possède un 4,ambage. inférieur Sa, 3h) et porte, à la base de ce jambage un arbre (5) ca30 lé en rotation sur la sortie d'un moteur pas à pas (6) solidaire d'une -ambe (3a), monté à rotation dans un pallier (7) porté par l'autre iambe (3h) et né nannean qui y est calé en rotation par sa face arrière (14) 3. Drone selon la revendication 2, caractérisé en 35 c., que l'axe (?) de cet arbre i est sensib.lement sous la voilure, entre les jambes (3a. 3b) de la stuuL,...re. 4. Drone selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le panneau. (9) est équipé d'un accéléromètre (11) et en ce que la structure du drone lui-même 5 porte un accéléromètre (12), les accéléromètres appartenant aux moyens de commande de l'inclinaison du panneau par le moteur pas à pas