Brevet FR3092082A1 — publié le 20200731

Description Titre de l'invention : Véhicule volant destiné aux transports de personnes [0001] La présente invention concerne un véhicule volant destiné aux transports de personnes en milieu urbain utilisant un système de guidage composé d'au moins trois ensembles de propulsion composés d'hélices monté sur au moins une queue pivotante. Il est en mesure (le se mouvoir dans un environnement complexe, composé d'obstacles, dans lequel il devra être capable de prendre des décisions stratégiques de pilotage avec un temps de réponse très court. Pour faciliter son déplacement en milieu urbain, l'appareil sera en mesure de procéder à un décollage et à un atterrissage vertical. De plus il permet le transport d'au moins une personne ou des marchandises au sein de son habitacle (1). [0002] Les drones composés d'un nombre impair d'hélice peuvent être soumis à un phénomène d'autorotation causé par un couple de renversement lié à la rotation des hélices. Les brevets WO 201 6/1 642 80 Al et W01999010235A1 proposent un système permettant du supprimer cc phénomène grâce un moteur de lacet placé dans une direction normale aux hélices principales. Les brevets JP2009541121A et US6688936B2 présentent des systèmes composés de trois ensembles d'une hélice ou de deux hélices superposées néanmoins ils ne disposent d'aucun système permettant d'éviter l'apparition du phénomène parasite. Le brevet US20150329204A1 propose un châssis articulé permettant de faire varier l'angle entre les différents jeux d'hélices, néanmoins la configuration ne permet pas de pallier le phénomène parasite. Le brevet US2529629A propose de faire varier l'angle d'assiette d'une hélice cependant ce système est implanté sur un véhicule composé d'une seule hélice ainsi la stabilité ne peut être satisfaisante. Le brevet US2529629A propose de contrôler le phénomène d'autorotation par une variation du pas de l'hélice, toutes les hélices demeurent dans le même plan. Lc brevet CN106647783A, détaille une méthode d'asservissement permettant de contrôler un drone à trois hélices cependant aucun aspect technique n'est abordé. De la sorte aucun des systèmes exposés précédemment n'apporte de solution technique pour éliminer le phénomène d'autorotation grâce à une queue d'hélice pivotante. [0003] Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ce problème. Il comporte en effet selon une première caractéristique un châssis, venant recevoir un carénage. Le tout doté d'une configuration triangulaire, avec au moins deux ensembles de propulsion latérale et un ensemble de propulsion arrière monté sur une queue mobile, voir figure 2. L'ensemble mobile a un débattement angulaire d'au moins une dizaine 2 de degrés de façon à pouvoir corriger des effets d'autorotation importants. L'ensemble de propulsion arrière pivote grâce à un ensemble de réduction composé d'un moteur à aimant permanent et d'un agencement spécial d'engrenages. L'entrainement est dimensionné de façon à vaincre le phénomène gyroscopique qui résulte de la rotation des hélices. Plus particulièrement c'est la capacité d'un objet à conserver la rotation autour de son axe ou plus précisément à conserver son moment cinétique. Ainsi pour satisfaire un temps de réponse rapide du système tout en vainquant les forces extérieures, il faudra un couple important pour faire tourner la queue du système. Au sein de chaque ensemble de propulsion, chaque hélice dispose de son propre moteur d'entrainement tournant en sens opposé. De plus le pas de l'hélice supérieure est inversé par rapport à l'hélice inférieure, de la sorte le couple de renversement autour de l'axe de roulis des hélices est sensiblement réduit ainsi l'appareil gagne en stabilité. [0004] Selon des modes particuliers de réalisation : -Les ensembles de propulsion latérale et arrière peuvent être composés d'une seule hélice. -L'invention pourra être composée de plus de trois ensembles de propulsion. -La configuration triangulaire actuelle pourra être remplacée par une configuration en carré, étoile, losange. -Le bras arrière peut être mit en rotation grâce à un entrainement direct. [0005] Les dessins annexés illustrent l'invention : [0006] Figure 1 : Vue isométrique du système global avec les carénages [0007] Figure 2 : Vue isométrique du système global sans les carénages [0008] Figure 3 : Schéma technique de fonctionnement [0009] Figure 4 : Vue éclatée de l'ensemble de la queue pivotante [0010] Figure 5 : Vue éclatée du système global [0011] Figure 6 : Vue isométrique globale [0012] En référence à ces dessins, la nomenclature du système pour un des modes de réa- lisation possibles : [0013] Carénages [0014] Partie basse du châssis [0015] Arceau de reprise d'effort [0016] Partie an-ière du châssis [0017] Tuyère latérale [0018] Tuyère arrière [0019] Ensemble propulsion arrière [0020] Ensemble propulsion latérale [0021] Manchon tuyère latérale [0022] (10) Boîte de réduction pour le moteur de queue 3 [0023] (11) Plancher de batteries [0024] (12) Manchon mobile de la tuyère arrière [0025] (13) Bras mobile de la tuyère arrière [0026] (14) Support moteur [0027] (15) Moteur brushless [0028] (16) Hélices [0029] (17) Axe fixe queue mobile [0030] (18) Elément de renfort de la tuyère arrière [0031] (19) Axe d'entrainement de la queue mobile [0032] (20) Couvercle [0033] (21) Cardan [0034] En référence à ces dessins, le système comporte un châssis composé d'une partie basse (2), d'un arceau de reprise d'effort (3), d'une partie arrière (4), de deux tuyères latérales (5) et d'une tuyère arrière (6). [0035] Les tuyères latérales sont dotées de manchons (9) permettant de faire la liaison avec l'ensemble de propulsion latéral (8). [0036] Un plancher de batteries (11) vient se loger dans la partie basse du châssis (2). [0037] L'ensemble de propulsion arrière est composé de deux bras (13) en matière composite. De part et d'autre du bras, on trouve un manchon (12) et un support moteur (14) en alliage d'aluminium. Le support moteur vient recevoir deux moteurs brushless (15) sur lesquels viennent se fixer deux hélices (16). L'ensemble de propulsion est monté en liaison pivot avec la tuyère (6). [0038] Au sein de la tuyère (6), deux pièces intermédiaires (18) sont utilisées comme guidage pour la liaison pivot entre l'ensemble de propulsion arrière (7) et la tuyère (6). [0039] La boite de réduction (26) produit un couple qui est transmis à l'arbre (19) via un cardan (21). Celui-ci permet de garantir la transmission du couple lorsque des défauts de coaxialité, engendré par des déformations de la structure apparaissent. C'est les arbres (19) et (17) qui réalisent la liaison pivot entre l'ensemble de propulsion arrière (7) et la tuyère (6). L'axe (17) est solidarisé à la pièce intermédiaire (18) à l'aide de vis tandis que l'axe de transmission (19) est maintenu en position grâce au couvercle (20) maintenu par des vis. [0040] Lorsqu'en vol stationnaire ou dynamique, ledit drone est soumis est un effet d'auto rotation qui est détecter grâce à une centrale inertielle présente au sein de l'appareil, le moteur présent dans la boite de réduction (26) est commandé de façon à faire varier l'assiette des hélices (16) pour corriger le défaut. Ledit système permettant la rotation de l'ensemble de propulsion arrière peut aussi être utilisé a des fins de pilotage, il permet d'augmenter la réactivité et la sensibilité de l'appareil lors du pilotage. [0041] A titre d'exemple non limitatif le couple délivré en sortie de boîte de réduction est de l'ordre d'une centaine de newtons mètres pour une hélice d'un mètre et soixante centi mètres. [0042] Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné être utilisé sur des appareils volants dotés d'hélices montées dans une configuration horizontale lorsqu'une précision de guidage importante est nécessaire. 5