Brevet FR3088614A1 — publié le 20200522

Bateau de surface autonome amélioré Domaine technique L'invention se situe dans le domaine des drones aquatiques, et plus particulièrement dans celui des véhicules de surface non habités (USV, pour l'anglais Unmanned Surface Vehicles). Ces drones, aussi parfois désignés comme des véhicules de surface autonomes (AS V, pour l'anglais Automous Surfiice Vehicules) sont des véhicules aptes à naviguer sans équipage à la surface de l'eau. Pour des raisons de simplicité, la présente demande de brevet utilisera le mot bateau pour désigner de tels véhicules, sans systématiquement rappeler qu'il s'agit d'un bateau sans équipage. État de la technique antérieure On connaît de tels véhicules de surface autonomes, et plus particulièrement le véhicule SPYBOAT4 développé par la société CT2MC dans sa version connue à date. Le véhicule connu permet de prélever des échantillons d'eau dans un flacon disposé sur le pont du bateau, au moyen d' une canule qui, lorsqu'elle est déployée, s'étend en passant à l'arrière du bateau. Toutefois, le véhicule connu n'est pas totalement satisfaisant. En effet, le prélèvement de liquide n'est possible qu'au niveau de la proue ou de la poupe du /0 bateau, sauf à nuire à la stabilité du bateau. Exposé de l'invention lIn but de l'invention est notamment de remédier à tout ou partie des inconvénients précités. Selon un premier aspect de l'invention, il est proposé un bateau de surface autonome 25 comportant une coque et un pont présentant une face supérieure, comportant un emplacement de travail agencé pour recevoir un module de travail caractérisé en ce que l'emplacement de travail comporte un trou traversant jusque sous la coque. Selon cette caractéristique de l'invention, il est possible d'effectuer, aux moyens des modules de travails, des mesures, analyses ou prélèvements sur une partie intermédiaire du bateau, entre 30 la proue et la poupe, et ce sans nuire à la stabilité du bateau. Avantageusement, le module de travail peut comporter un treuil à tambour d'enroulement avec axe motorisé et une tête de travail, la tête de travail étant reliée sur une extrémité mobile du câble. 2 - De préférence, le bateau peut comporter en outre un emplacement supplémentaire agencé pour recevoir un module caméra, ledit module de caméra étant doté d'une caméra positionnée sur un bras support de caméra, le bras support de caméra étant articulé sur le module de caméra. Selon une possibilité, le bateau peut en outre comporter un module de commande configuré ^ pour piloter le bras support de caméra. Le bateau peut en outre comporter une coiffe. A titre d'exemple, la coiffe peut agencée pour être fixée de manière amovible sur le pont, par exemple au moyen de velcro. La coiffe peut être dotée d'un système anti retournement. 10 La coiffe peut être dotée de modules solaires. Avantageusement, les modules solaires peuvent être formés de panneaux photovoltaïques souples recouvrant la coiffe. Selon un deuxième aspect de l'invention, il est proposé un catamaran de surface autonome comportant : 13 - deux bateaux selon le premier aspect de l'invention, ou l'un ou plusieurs de ses perfectionnements, - une passerelle agencée pour être fixée de manière amovible sur les ponts des deux bateaux. Le catamaran peut en outre comporter un module de prélèvement supporté par la passerelle. Le module de prélèvement est avantageusement doté d'un enrouleur motorisé qui est disposé au niveau de l'avant de la passerelle. Selon une possibilité, les deux bateaux selon le premier aspect de l'invention sont de conformation identique, en particulier au regard de leurs coque et proue. /5 Description des figures D'autres avantages et particularités de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de mises en oeuvre et de modes de réalisation nullement limitatifs, au regard de dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique plongeante en perspective d'un bateau selon un 30 premier mode de réalisation de l'invention, vue depuis bâbord, - la figure 2 est une vue schématique plongeante en perspective du bateau représenté sur la figure, muni de ses modules, vue depuis bâbord, - la figure 3 est une vue schématique plongeante en perspective du bateau représenté sur la figure 1, vue depuis tribord, - le figure 4 comporte une sous-figure 4a présentant une vue en perspective d'un emplacement de travail du bateau, associé à des prises oblongues, et une sous-figure 4b présentant une vue de dessus de l'emplacement de travail, - la figure 5 est une vue en perspective d'un module représenté sur la figure 2, - la figure 6 est une vue schématique plongeante en perspective d'un catamaran selon un premier mode de réalisation, vue du côté bâbord depuis la proue. Description de modes de réalisation Les modes de réalisation décrits ci-après n'étant nullement limitatifs, on pourra notamment 10 considérer des variantes de l'invention ne comprenant qu'une sélection de caractéristiques décrites, par la suite isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure. Cette sélection comprend au moins une caractéristique, de préférence fonctionnelle sans détails structurels, ou avec seulement une partie 15 des détails structurels si cette partie uniquement est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure. Sur les figures un élément apparaissant sur plusieurs figures conserve la même référence. 20 Description de la version monocoque La figure 1 illustre, dans une vue en perspective, un bateau 100 selon un mode de réalisation de l'invention. Le bateau 100 peut être mis en oeuvre pour effectuer des missions de suivi et de mesures de /5 la qualité de l'eau in situ. Les missions de suivi peuvent être menées en eaux intérieures, côtières ou hauturières. Le bateau 100 comporte une coque 110, un pont 120 présentant une face supérieure 122 du pont, et une coiffe 130 (non représentée). Les dimensions globales du bateau 100 sont de 1000 mm de longueur, 297 mm de largeur et 30 161 mm de hauteur. Le pont 120 comporte, selon l'axe longitudinal du pont 120, depuis la poupe jusqu'à la proue : - un emplacement système 140, du côté de la poupe, agencé pour recevoir les systèmes d'alimentation, de commande et de transmission, - deux emplacements de travail 150, respectivement 160, l'un 160 des emplacements étant 35 disposé longitudinalement plus en avant que l'autre 130 des emplacements, chacun des 4 - deux emplacements de travail étant agencé pour recevoir un module de travail, respectivement 250, 260 (figure 2), - un emplacement supplémentaire 170, du côté de la de proue, agencé pour recevoir un module caméra ou une partie d'un module bathymétrie. ^ Le bateau 100 comporte en outre deux bimoteurs 180. Le bateau est équipé des balises réglementaires de navigation ce qui le rend prêt pour les évolutions de législation à venir pour réglementer la circulation des drones dans le trafic existant. L'emplacement système 10 L'emplacement système 140 est agencé pour comporter un module système 240, comprenant un module d'alimentation (non représenté), un module de commande (non représenté) et un module de communication (non représenté). Le module d'alimentation comporte une batterie de type LiFePO4 de 12V, de 12 Ah. La batterie est dotée de connecteurs de recharge de batterie. 15 Le module d'alimentation comporte en outre un interrupteur d'énergie, de type arrêt d'urgence. Le module de commande et de communication comporte : - un nano-ordinateur de type «BeagleBone Black Wireless », configure pour héberger des programmes intégrés de pilotage et de commandes des organes du bateau, 20 - une carte de transmission de données, de type LOPY4, configurée pour transmettre des données selon les normes LoRa, Sigfox, Wifi, Bluetooth, - d' un module émetteur/récepteur, de type FRS-RECEPTEUR-X8R, pour la télécommande, Le nano-ordinateur pilote la partie moteur et est configure pour piloter les modules et récupérer des données provenant des modules. Le nano-ordinateur comporte une prise de type ITSB pour permettre le transfert de données. Le module de commande et de communication communique avec les modules via une carte équipée qui pilote les équipements : moteur brushless (VAR08628), echologger, GPS, moteur bateau, caméra fpv, transmission radio. Le module de commande et de communication peut être relié par radiofréquence à une télécommande de pilotage du bateau. L'emplacement de travail Un faisceau plug and play à la norme IP67, de préférence à la norme 1P68, relie le module d'alimentation et le module de commande à chacun des modules pouvant être logé dans les emplacements de travail 150, respectivement 160. ^ Comme cela est mieux visible sur la figure 3, chacun des emplacements de travail 150, respectivement 160, comporte un perçage 152, respectivement 162. L'emplacement de travail 150 est plus précisément représenté sur les sous-figures 4a et 4b. L'emplacement de travail 150 est associé à deux prises oblongues 154, respectivement 156. Les deux prises oblongues 154, respectivement 156, permettent un raccordement d'un module 10 de travail aux modules de communication et d'alimentation centrale par un faisceau de type « plug and play » vérifiant la norme 1P67, de préférence à la norme 1P68. Plus généralement, chacun des modules pouvant être logé dans un emplacement peut être raccordé aux modules de communication et d'alimentation centrale au moyen d'une telle prise oblongue, raccordé à de tels faisceaux. 15 L'emplacement de travail 150 comporte un siège 158 en forme de U, agencé pour recevoir une partie de support d'un module de travail et entourant au moins partiellement le perçage 152. La forme particulière de l'emplacement de travail 150 permet d'embarquer un matériel plongeant doté d'une certaine masse sans nuire à la stabilité du bateau 100. 20 Présentation générale d'un module de travail En référence à la figure 5, il est présenté un module de travail 280, auquel se conforment les modules de travails 250, respectivement 260. Le module de travail 280 est doté d'une carte électronique qui embarque le cas échéant des commandes de moteurs, et la communication avec le nano-ordinateur. 25 Un module de travail est agencé pour coopérer, physiquement, avec un emplacement de travail 150 et électroniquement avec ses deux prises oblongues associées. Le module de travail est conforme à la norme IP67, de préférence à la norme IP68. Un module de travail comporte : - une partie de support 282, agencée pour être accueillie par le siège d'un emplacement de 30 travail, - une partie de travail 284 (non représentée), dotée d'une tête de travail. La partie de support 282 comporte deux panneaux parallèles, respectivement 283 et 284, servant de support à un moteur 285, à des axes d'un système à vis de trancannage moteur (non représenté) et à deux axes de poulies, respectivement 287 et 288. Le moteur 285 entraine, par le biais d'une courroie (non représentée), la vis de trancannage et un cylindre enrouleur 289 muni de joues 290, 291 de chaque côté pour délimiter une zone d' cumul age. La vis de trancannage sert à guider un fil électrique, un tuyau ou n'importe quel filin pour permettre un enroulement régulier et optimisé Les poulies 287, respectivement 288, permettent de dérouler le fil électrique, le tuyau ou n'importe quel filin de manière centrée par rapport au perçage 152 dans, d'arrondir les angles de la trajectoire du fil électrique, du tuyau ou de n'importe quel filin et de démultiplier la force du moteur. 10 L'axe du cylindre enrouleur 289 est reçu sur le siège 158 selon une direction sensiblement transverse à la direction longitudinale. La partie de support 282 peut comporter des connecteurs d'alimentation et de commande, pour être raccordés à l'une et/ou l'autre des deux prises oblongues 154, respectivement 156. L'enrouleur muni d'un système à joint tournant sur son axe permet une connexion de 15 raccordement avec le circuit électrique du bateau, le système de flaconnage pour le prélèvement ou n'importe quel autre système sur le bateau. La tête de travail peut être raccordée à l'extrémité mobile du câble (ou du tuyau). Ainsi, la tête de travail peut être descendue jusqu'à une position déployée, ou remontée jusqu'à une position escamotée, à travers le trou 152 prévu dans l'emplacement de travail. La longueur de 20 câble est aujourd'hui de 7 ni, pour couvrir la grande majorité des utilisations, niais peut aisément être augmentée en fonction des besoins. Les sondes sont de différents types et certaines mufti paramètres. Par exemple la sonde Tripode pour mesurer ph, redox, température oxygène dissous et conductivité, sonde de turbidité. /5 Dans le cadre d'un module de prélèvement, un module de travail peut présenter une sortie pour liquide prélevé. L'emplacement supplémentaire En référence à la figure 3, un module caméra (non représenté) peut être reçu au niveau de 30 l'emplacement supplémentaire 170, du côté de la proue. Le module caméra peut comporter une caméra (non représentée) de type FPV, pour l'anglais First Person View. La caméra peut être disposée sur un bras support de caméra (non représenté), lui-même articulé sur une embase du module caméra. Le bras peut être piloté par des moteurs actionneurs du bras qui peuvent être pilotés depuis le module de commande. 7 - Le module de commande peut être con fi guré pour faire plonger sous l'eau le bras support de caméra. Alternativement, ou en combinaison, un module de bathymétrie peut être reçu au niveau de l'emplacement supplémentaire 170, du côté de la proue. ^ Le module de bathymétrie comporte un module échosondeur permettant de fournir des informations sur la géographie du fond des bassins. La coi& La coiffe 130 (non représentée) a pour fonction de permettre le retournement automatique du 10 bateau. C'est un élément en polystyrène fixé par velcro sur le pont. La coiffe 130 est équipée de panneaux solaires pour augmenter l'autonomie du bateau Les panneaux solaires peuvent être des panneaux photovoltaïques souples. Description de la version catamaran tS Selon un autre aspect de l'invention, il est propose un catamaran 1000 selon un mode de réalisation de l'invention. Comme illustré sur la figure 6, le catamaran comporte : - un bateau 100 tribord conforme à la précédente description d'un mode de réalisation d'un bateau selon l'invention, ou l'un ou plusieurs de ses perfectionnements, 20 - un bateau 100' bâbord conforme à la précédente description d'un mode de réalisation d'un bateau selon l'invention, ou l'un ou plusieurs de ses perfectionnements. - une passerelle 1010 agencée pour être fixée de manière amovible sur le pont 120, respectivement 120', du bateau 100, respectivement 100'. Dans la mesure où les deux coques présentent une conformation pouvant être strictement /5 identique l'une à l'autre, le bateau 100 peut être placé à bâbord et le bateau 100' peut être placé à tribord. L'un des nano-ordinateurs présents dans l'emplacement système 140, respectivement 140', est configure pour fonctionner en tant que nano-ordinateur maître, tandis que l'autre des nanoordinateurs est configure pour fonctionner en tant que nano-ordinateur esclave. 30 La passerelle 1010 comporte : s la poupe - une partie centrale 1012, et - trois supports passerelles, 1014, 1016, 1018, disposés transversalement, dein vers la prie. 35 La partie centrale 1012 est de conhnmation généralement rectangulaire. 8 - Chacun des trois supports de passerelles 1014, 1016, 1018, présente d'une part une partie centrale et d'autre part deux parties latérales. La partie centrale de chacun des supports de passerelles présente une forme rectangulaire allongée conformée pour épouser en ceinturant une partie inférieure de la partie centrale 1012. ^ Les parties latérales de chacun des supports de passerelles présentent une forme rectangulaire qui est conformée pour venir épouser et être fixée, de manière amovible, sur une partie supérieure du pont 120, respectivement 120'. Aussi, chacun des trois supports de passerelles supporte la partie centrale 1012 et repose sur les deux bateaux 100 et 100'. 10 Dans le mode de réalisation représenté : - les parties latérales du support de passerelle 1014 sont fixées, longitudinalement, au niveau de la poupe, et recouvrent les prises oblongues de l'emplacement système 140, respectivement 140', - les parties latérales du support de passerelle 1016 sont fixées, longitudinalement, entre les 15 deux emplacements de travail 140 et 150, respectivement 140' et 150', et recouvrent les prises oblongues de l'emplacement de travail 150, respectivement 150'. - les parties latérales du support de passerelle 1018 sont fixées, longitudinalement, entre les deux emplacements de travail 150 et 160, respectivement 150' et 160', et recouvrent les prises oblongues de l'emplacement de travail 160, respectivement 160'. 20 La partie centrale de passerelle La passerelle centrale 1012 peut être pourvue d'un module de prélèvement, dit principal (non représenté). Le module de prélèvement principal comporte des connecteurs d'alimentation et de /5 commande, pour être raccordés à l'une et/ou l'autre des deux prises oblongues disponibles. Le module de prélèvement est équipé d'une pompe péristaltique (non représentée), d'un enrouleur motorisé (non représenté) qui dessert le système de flaconnage (500 ml ou 1000 me via un rail (non représenté) muni d'un distributeur. L'enrouleur motorisé du module de prélèvement est avantageusement disposé au niveau de 30 l'avant de la passerelle 1010, et évite ainsi de subir des turbulences générées par les pilles des hélices lorsqu'elles sont en fonctionnement Bien sûr, 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. De plus, 35 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 on ils ne sont pas incompatibles ou exclusifs les uns des autres. - 10 - Nomenclature 100, 100' bateau 110 coque 120, 120' pont du bateau 100, respectivement du bateau 120' 1/1 face supérieure de pont 120 130 coiffe (non représentée) 140, 140' emplacement système du bateau 100respectivement du bateau 100' 150, 160, 150', 160' emplacements de travail du bateau 100, respectivement du bateau 100' 157 perçage 154, 156 prises oblongues 158 siège 170 emplacement supplémentaire du bateau 100, respectivement du bateau 100' 180 moteurs 250, 260, 280 modules de travail 282 partie de support du module de travail 284 partie de travail du module de travail. 1010 passerelle 1012 partie centrale de passerelle 1010 1014, 1016, REVENDICATIONS1 Bateau de surface autonome (100) comportant une coque et un pont (120) présentant une face supérieure (122), comportant : - un emplacement de travail (150, 160) agencé pour recevoir un module de travail (250, 260) (sondes) caractérisé en ce que l'emplacement de travail comporte un trou traversant jusque sous la coque. Bateau selon la revendication précédente, dans lequel le module de travail comporte un treuil à tambour d'enroulement avec axe motorisé et une tête de travail, la tête de travail étant reliée sur une extrémité mobile du câble. 3. Bateau selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant en outre un emplacement supplémentaire (170) agencé pour recevoir un module caméra, ledit module de caméra étant doté d'une caméra positionnée sur un bras support de caméra, le bras support de caméra étant articulé sur le module de caméra. 4. Bateau selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant en outre une coiffe agencée pour être fixée de manière amovible sur le pont (au moyen de velcro). Bateau selon la revendication précédente, dans lequel la coiffe est dotée d'un système anti retournement. 6. Bateau selon la revendication 4 ou 5, dans lequel la coiffe est dotée de modules solaires. 7. Bateau selon la revendication précédente, dans lequel les modules solaires sont formés de panneaux photovoltaïques souples recouvrant la coiffe. 8. Catamaran de surface autonome (100) comportant : - deux bateaux (100 et 100') selon l'une quelconque des revendications précédentes, - une passerelle agencée pour être fixée de manière amovible sur les ponts des deux bateaux. 9. Catamaran selon la revendication précédente, comportant en outre un module de prélèvement supporté par la passerelle. 10. Catamaran selon la revendication précédente, dans lequel le module de prélèvement est 5 doté d'un enrouleur motorisé qui est disposé au niveau de l'avant de la passerelle.