Brevet FR3100531A1 — publié le 20210312

La présente invention concerne un système (1) de rechargement d’un véhicule autonome aérien comprenant : - une base (20), - une perche d’avitaillement (21) comprenant un embout (23) et des premiers moyens de rechargement (24), - un panier de réception (12) comprenant une paroi interne (13) délimitant une cavité (14) configurée pour recevoir l’embout (23) de la perche d’avitaillement (21), ledit panier de réception (12) comprenant des deuxième moyens de rechargement complémentaires des premiers moyens de rechargement (24), l’un parmi la perche d’avitaillement (21) et le panier de réception (12) étant monté sur le véhicule autonome aérien tandis que l’autre parmi la perche et le panier est monté sur la base (20), et - des moyens de centrage (13, 23) de l’embout (23) de la perche d’avitaillement (21) dans la cavité (14) du panier de réception (12). Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Station automatique d’avitaillement d’un véhicule autonome aérien La présente invention concerne le domaine des véhicules aériens autonomes, et plus particulièrement l’atterrissage et le rechargement automatique de tels véhicules. Les véhicules autonomes aériens, tels que par exemple les Aéronefs à Décollage et Atterrissage Verticaux ADAV (connus sous l’acronyme anglais de VTOL pour Vertical Takeoff and Landing Aircraft), ont une autonomie limitée ne leur permettant pas de réaliser des missions de longue durée sans être rechargés régulièrement. La batterie de ces véhicules aériens doit donc être changée régulièrement ou, en variante, les véhicules doivent être raccordés au cours de la mission sur une ou plusieurs stations de rechargement. Il a déjà été proposé une station de rechargement permettant de recharger un drone au cours d’une mission. Pour cela, le drone est guidé automatiquement vers la station de rechargement et y atterrir, puis est raccordé électriquement par un opérateur au sol par voie filaire ou non filaire à la station afin de recharger sa ou ses batteries. Le rechargement nécessite donc une intervention humaine afin de raccorder le véhicule autonome. En parallèle, certains véhicules autonomes, en particulier les VTOL, sont configurés pour effectuer des missions en mode vol captif au-dessus de la station de rechargement. Pendant ces missions, le drone est en vol stationnaire au-dessus de la station afin de servir de point d’observation, de relai de communication, etc. Les stations de rechargement sont alors soit fixes par rapport au sol, soit mobiles et par exemple embarquées à bord d’un véhicule en stationnement ou en mouvement lent tel qu’un bateau. En mode vol captif, le VTOL évolue à une altitude de quelques dizaines de mètres tout en restant raccordé électriquement et mécaniquement à la station de rechargement par l’intermédiaire d’un câble, ce qui permet de faire voler le VTOL de manière continue 24h/24, 7 jours sur 7. Toutefois, lorsque le VTOL doit effectuer un vol de reconnaissance, il est nécessaire de le déconnecter de la station de rechargement puis de le reconnecter manuellement lors de son retour sur la station en fin de mission. Un but de l’invention est de proposer un système permettant de recharger automatiquement un véhicule autonome aérien qui ne requiert pas d’intervention manuelle d’un opérateur au sol et dont l’encombrement et la masse ne pénalisent pas le véhicule aérien. Il est à cet effet proposé, selon un premier aspect de l’invention, un système de rechargement d’un véhicule autonome aérien comprenant : - une base, - une perche d’avitaillement comprenant un embout et des premiers moyens de rechargement, - un panier de réception comprenant une paroi interne délimitant une cavité configurée pour recevoir l’embout de la perche d’avitaillement, ledit panier de réception comprenant des deuxième moyens de rechargement complémentaires des premiers moyens de rechargement, l’un parmi la perche d’avitaillement et le panier de réception étant monté sur le véhicule autonome aérien tandis que l’autre parmi la perche et le panier est monté sur la base, et - des moyens de centrage de l’embout de la perche d’avitaillement dans la cavité du panier de réception. Certaines caractéristiques préférées mais non limitatives du système selon le premier aspect sont les suivantes, prises individuellement ou en combinaison : - les moyens de centrage sont formés en tout ou partie par l’embout de la perche d’avitaillement et/ou la paroi interne du panier de réception. - tout ou partie de l’embout de la perche d’avitaillement présente une forme sensiblement convergente et/ou tout ou partie de la paroi interne du panier de réception présente une forme sensiblement divergente, typiquement des formes coniques et/ou tronconiques. - la perche d’avitaillement est montée sur la base ou sur le véhicule autonome aérien par l’intermédiaire d’au moins un élément souple, de préférence un ensemble de ressorts. - le système comprend en outre un dispositif de verrouillage mécanique de la perche d’avitaillement dans le panier de réception, ledit dispositif de verrouillage étant commandé par un contrôleur. - le dispositif de verrouillage mécanique comprend des mâchoires de serrage. - les deuxièmes moyens de rechargement sont montés sur le dispositif de verrouillage mécanique et/ou sur la paroi interne du panier de réception. - le système comprend en outre au moins un capteur de présence monté sur le véhicule autonome aérien et/ou sur la base et configuré pour générer un signal lorsque la perche d’avitaillement est logée dans le panier de réception, le contrôleur étant configuré pour verrouiller les moyens de verrouillage en fonction du signal généré par ledit capteur de présence. - la perche d’avitaillement est montée sur la base par l’intermédiaire d’un câble, ladite base comprenant en outre un enrouleur configuré pour enrouler et de dérouler le câble automatiquement. Et/ou - le système comprend en outre un dispositif de sécurité comprenant soit un capteur de tension configuré pour détecter une tension appliquée au câble soit un limiteur de pression monté sur le dispositif de verrouillage, le contrôleur étant configuré pour commander les moyens de verrouillage en fonction d’une valeur de la tension mesurée par le capteur de tension ou de la pression mesurée par le limiteur de pression. Selon un deuxième aspect, l’invention propose également un procédé de rechargement automatique d’un véhicule autonome aérien à l’aide d’un système de rechargement comme décrit ci-dessus, le procédé comprenant les étapes suivantes : S1 : guidage d’un véhicule autonome aérien jusqu’à la base S2 : positionnement du véhicule autonome aérien verticalement au-dessus de la base, de sorte que la perche d’avitaillement se trouve sensiblement en face du panier de réception S3 : centrage de l’embout de la perche d’avitaillement par rapport à la cavité du panier de réception et atterrissage du véhicule autonome sur la base, la perche d’avitaillement entrant progressivement dans le panier de réception et S4 : raccordement électrique du véhicule autonome aérien sur la base par connexion des premiers moyens de rechargement avec les deuxièmes moyens de rechargement. Certaines caractéristiques préférées mais non limitatives du procédé selon le deuxième aspect sont les suivantes, prises individuellement ou en combinaison : - la perche d’avitaillement est montée sur la base par l’intermédiaire d’un câble, ladite base comprenant en outre un enrouleur configuré pour enrouler et de dérouler le câble automatiquement, le procédé comprenant en outre les étapes suivantes, préalablement à l’étape S1 : S10 : verrouillage de la perche d’avitaillement dans le panier de réception S11 : déroulement du câble pour permettre au véhicule autonome aérien de survoler la base en mode vol captif S13 : libération de la perche d’avitaillement du panier de réception S14 : enroulement du câble pour ramener la perche d’avitaillement sur la base. - l’étape S13 est initiée lorsqu’une tension du câble et/ou lorsqu’une pression de verrouillage sont supérieures à un seuil prédéterminé est détectée. D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : La figure 1 illustre de façon schématique un système de rechargement automatique d’un véhicule autonome aérien selon un mode de réalisation de l’invention, le véhicule autonome aérien étant en mode vol captif. La figure 2 illustre de façon schématique le système de rechargement automatique d’un véhicule autonome aérien de la figure 1, le véhicule autonome aérien étant sur le point de se raccorder électriquement à la base. La figure 3 est un organigramme d’étapes d’un procédé de rechargement automatique d’un véhicule autonome aérien en mode rechargement selon une forme de réalisation de l’invention. La figure 4 est un organigramme d’étapes d’un procédé de rechargement automatique d’un véhicule autonome aérien en mode vol captif selon une forme de réalisation de l’invention. Sur l’ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques. Système (1) de rechargement d’un véhicule autonome aérien comprenant : - une base (20), - une perche d’avitaillement (21) comprenant un embout (23) et des premiers moyens de rechargement (24), - un panier de réception (12) comprenant une paroi interne (13) délimitant une cavité (14) configurée pour recevoir l’embout (23) de la perche d’avitaillement (21), ledit panier de réception (12) comprenant des deuxième moyens de rechargement complémentaires des premiers moyens de rechargement (24), l’un parmi la perche d’avitaillement (21) et le panier de réception (12) étant monté sur le véhicule autonome aérien tandis que l’autre parmi la perche et le panier est monté sur la base (20), et - des moyens de centrage (13, 23) de l’embout (23) de la perche d’avitaillement (21) dans la cavité (14) du panier de réception (12). Système (1) selon la revendication 1, dans lequel les moyens de centrage (13, 23) sont formés en tout ou partie par l’embout (23) de la perche d’avitaillement (21) et/ou la paroi interne (13) du panier de réception (12). Système (1) selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel tout ou partie de l’embout (23) de la perche d’avitaillement (21) présente une forme sensiblement convergente et/ou tout ou partie de la paroi interne (13) du panier de réception (12) présente une forme sensiblement divergente, typiquement des formes coniques et/ou tronconiques. Système (1) selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel la perche d’avitaillement (21) est montée sur la base (20) ou sur le véhicule autonome aérien par l’intermédiaire d’au moins un élément souple (25, 26), de préférence un ensemble de ressorts (25, 26). Système (1) selon l’une des revendications 1 à 4, comprenant en outre un dispositif de verrouillage (27) mécanique de la perche d’avitaillement (21) dans le panier de réception (12), ledit dispositif de verrouillage (27) étant commandé par un contrôleur (18). Système (1) selon la revendication 5, dans lequel le dispositif de verrouillage (27) mécanique comprend des mâchoires (28) de serrage. Système (1) selon l’une des revendications 5 ou 6, dans lequel les deuxièmes moyens de rechargement (15) sont montés sur le dispositif de verrouillage (27) mécanique et/ou sur la paroi interne (13) du panier de réception (12). Système (1) selon l’une des revendications 5 à 7, comprenant en outre au moins un capteur de présence (17) monté sur le véhicule autonome aérien et/ou sur la base (20) et configuré pour générer un signal lorsque la perche d’avitaillement (21) est logée dans le panier de réception (12), le contrôleur (18) étant configuré pour verrouiller les moyens de verrouillage en fonction du signal généré par ledit capteur de présence (17). Système (1) selon l’une des revendications 5 à 8, dans lequel la perche d’avitaillement (21) est montée sur la base (20) par l’intermédiaire d’un câble (19), ladite base (20) comprenant en outre un enrouleur (30) configuré pour enrouler et de dérouler le câble (19) automatiquement. Système (1) selon l’une des revendications 5 à 9, comprenant en outre un dispositif de sécurité (32) comprenant soit un capteur de tension configuré pour détecter une tension appliquée au câble (19) soit un limiteur de pression monté sur le dispositif de verrouillage (27), le contrôleur (18) étant configuré pour commander les moyens de verrouillage en fonction d’une valeur de la tension mesurée par le capteur de tension ou de la pression mesurée par le limiteur de pression. Procédé (S) de rechargement automatique d’un véhicule autonome aérien à l’aide d’un système (1) de rechargement selon l’une des revendications 1 à 10, le procédé (S) comprenant les étapes suivantes : S1 : guidage d’un véhicule autonome aérien jusqu’à la base (20) S2 : positionnement du véhicule autonome aérien verticalement au-dessus de la base (20), de sorte que la perche d’avitaillement (21) se trouve sensiblement en face du panier de réception (12) S3 : centrage de l’embout (23) de la perche d’avitaillement (21) par rapport à la cavité (14) du panier de réception (12) et atterrissage du véhicule autonome sur la base (20), la perche d’avitaillement (21) entrant progressivement dans le panier de réception (12) et S4 : raccordement électrique du véhicule autonome aérien sur la base (20) par connexion des premiers moyens de rechargement (24) avec les deuxièmes moyens de rechargement (15). Procédé (S) selon la revendication 11, dans lequel la perche d’avitaillement (21) est montée sur la base (20) par l’intermédiaire d’un câble (19), ladite base (20) comprenant en outre un enrouleur (30) configuré pour enrouler et de dérouler le câble (19) automatiquement, le procédé (S) comprenant en outre les étapes suivantes, préalablement à l’étape S1 : S10 : verrouillage de la perche d’avitaillement (21) dans le panier de réception (12) S11 : déroulement du câble (19) pour permettre au véhicule autonome aérien de survoler la base (20) en mode vol captif S13 : libération de la perche d’avitaillement (21) du panier de réception (12) S14 : enroulement du câble (19) pour ramener la perche d’avitaillement (21) sur la base (20). Procédé (S) selon la revendication 12, dans lequel l’étape S13 est initiée lorsqu’une tension du câble (19) et/ou lorsqu’une pression de verrouillage sont supérieures à un seuil prédéterminé est détectée.