Brevet FR3106572A1 — publié le 20210730

Cet aéronef (1) de levage comprenant une structure tubulaire (2) s’étendant selon un axe ascendant vertical (X) et formant la paroi extérieure globalement cylindrique de l’aéronef (1), un corps intérieur (3) ayant un plateau (4) sensiblement horizontal qui obstrue ladite structure tubulaire (2), un moteur d’entrainement en rotation (6), et des moyens d’entraînement en translation oscillante périodique (8) du plateau (4) au sein de ladite structure tubulaire (2), le plateau (4) comportant en outre une membrane (10) étanche à l’air adaptée pour permettre ou empêcher une circulation verticale de l’air en fonction du sens d’oscillation du plateau (4). Figure pour l’abrégé : Fig. 1 APPAREIL DE LEVAGE SANS CONTACT AU SOL La présente invention concerne les appareils de transport et manipulation d’une charge, en particulier les appareils de levage sans contact au sol, notamment destinés à la manutention, au transport et au déplacement aérien. La présente invention vise à constituer un aéronef de levage qui innove par son mode de fonctionnement et par sa capacité à réaliser un levage stationnaire sans contact au sol, permettant l’accès à des sites complexes où les grues connues ne peuvent accéder TECHNIQUES ANTÉRIEURES On connaît des systèmes de levage qui permettent de réaliser une levée ou un transport de charge dans un environnement complexe. Par exemple, il est connu d’utiliser des moyens de levage particuliers tels que les grues-araignées pour soulever des charges dans des lieux incongrus (escaliers, pentes, échafaudages, charpentes…) mais les grues les plus complexes ne permettent pas de s’affranchir du contact au sol. Par ailleurs, il est connu de réaliser des aéronefs de levage, tel que celui décrit dans la demande FR3068023 qui est en fait une adaptation à un hélicoptère. Ce type d’engin de levage, particulièrement coûteux impose de nombreuses contraintes pour son déplacement, ce qui le rend inadapté pour des usages courants et réguliers et empêche son usage dans des espaces à faible accessibilité ou peu dégagés. Il est connu de pallier à ce problème d’encombrement par l’utilisation de drones pour lever des charges dans des lieux incongrus, mais ces charges sont aujourd’hui limitées à des charges de l’ordre de quelques dizaines de kilogrammes et pour une durée limitée par la batterie dudit drone. L’invention a pour but de pallier au moins certains des inconvénients précités et de proposer un aéronef de levage capable de cumuler des avantages de compacité, simplicité et fiabilité pour sa mise en œuvre. Au vu de ce qui précède, l’invention a pour objet un appareil de levage sans contact au sol comportant une structure tubulaire s’étendant selon un axe ascendant vertical et formant la paroi extérieure globalement cylindrique de l’aéronef, un corps intérieur ayant un plateau sensiblement horizontal qui obstrue ladite structure tubulaire, un moteur d’entrainement en rotation, et des moyens d’entraînement en translation oscillante périodique du plateau au sein de ladite structure tubulaire, le plateau comportant en outre une membrane étanche à l’air adaptée pour permettre ou empêcher une circulation verticale de l’air en fonction du sens d’oscillation du plateau. De préférence, la membrane est couplée à deux clapets sensiblement semi-circulaires qui recouvrent le plateau par le dessous en étant disposés sensiblement symétriquement par rapport à un diamètre de celui-ci le long duquel ils sont liés audit plateau par une liaison pivot. Par exemple, la membrane comporte des trous d’évacuation anti-retour d’air. Avantageusement, les deux clapets sont adaptés pour alterner entre une configuration plane lorsque le plateau descend dans laquelle les deux clapets sont sensiblement horizontaux et alignées de sorte que lesdits clapets obstruent les trous d’évacuation donc le passage vertical de l’air à travers la structure tubulaire, et une configuration repliée lorsque le plateau monte dans laquelle les deux clapets sont repliés selon un angle compris entre dix et quatre-vingt-dix degrés par rapport à l’horizontale de sorte que les clapets se désengagent des trous de la membrane donc du passage d’air de la structure tubulaire. Selon une forme de réalisation, le moteur d’entrainement en rotation est un moteur thermique. Dans un mode de réalisation, au moins un composant de l’aéronef comprend un matériau à base de fibre de carbone. Avantageusement, la membrane comprend une partie plane horizontale disposée sur le plateau et une jupe qui s’étend selon l’axe longitudinal sur le pourtour de ladite partie plane. Les moyens d’entraînement en translation du plateau au sein de la structure tubulaire peuvent comporter en outre un arbre radial d’entrainement en sortie du moteur, ledit arbre comportant une extension transversale liée en rotation à une première extrémité d’une bielle, la bielle comportant une deuxième extrémité liée en rotation au plateau ou à l’un de ses composants. De préférence, la structure tubulaire comporte une pluralité de pieds rétractables ou extensibles parallèlement à l’axe longitudinal. L'invention concerne également un appareil de levage sans contact au sol dans lequel la structure tubulaire comporte une pluralité de moyens de fixation pour le portage de charges par câbles. L'invention sera mieux comprise à l'étude détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples non limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels : représente une vue de dessus de l’appareil de portage de l’invention selon un premier mode de réalisation; représente une vue de dessus de l’appareil de portage de la Figure 1 avec une vue en transparence de la paroi extérieure; représente une vue de dessous de l’appareil de portage de la Figure 1 avec une vue en transparence de la paroi extérieure; représente une vue de dessus des clapets de l’appareil de portage de la Figure 1; représente le fonctionnement de l’appareil de portage de la Figure 1; DESCRIPTION DETAILLÉE La Figure 1 illustre l’invention consistant en un appareil de portage sans contact au sol 1 ou aéronef de levage. L’appareil 1 comporte une structure tubulaire 2 s’étendant selon un axe ascendant vertical X et formant la paroi extérieure globalement cylindrique de l’aéronef 1. La paroi extérieure cylindrique peut être formée à partir de plusieurs panneaux rectangulaires assemblés latéralement formant un cylindre de section polygonale tel qu’illustré. La paroi extérieure peut également être un cylindre de section circulaire. Le cylindre représenté à titre d’exemple illustratif et non limitatif a pour section droite un dodécaèdre, l’invention pouvant comporter un nombre différent de panneaux latéraux formant la paroi extérieure. Chaque panneau peut comprendre des armatures métalliques croisées et reliées aux armatures des panneaux voisins. En outre, au moins certains des panneaux se terminent par des extensions du panneau vers le sol et inclinées vers l’intérieur du cylindre. La structure tubulaire extérieure 2 ainsi réalisée peut en outre comporter une pluralité de pieds 32 rétractables ou extensibles parallèlement à l’axe longitudinal X, qui permettent notamment à l’appareil 1 d’être partiellement supporté ou complètement stationné au sol. Ces pieds 32 peuvent être formé notamment des assemblages tubulaires télescopiques prévus pour être ajustés et maintenus en longueur par des moyens classiques : par vissage, compression d’air, encliquetage, clippage... Ils permettent ainsi d’ajuster la hauteur de l’appareil 1 lors de son stationnement au sol. Il y en a donc au moins trois sur l’appareil pour assurer un équilibre isostatique de l’appareil 1 lors de son stationnement. On peut prévoir un pied 32 à chaque jointure de deux panneaux, ou à une telle jointure sur deux, de manière à assurer une stabilisation sur plusieurs types de sols possibles sur lesquels pourrait être amené à être posé l’appareil, notamment les sols irréguliers. Dans un mode de réalisation possible, les pieds 32 permettent d’amortir l’atterrissage de l’appareil 1 par des moyens d’amortissement connus adaptés aux structures de pieds choisies, par exemple des systèmes amortisseurs de translation de deux tubes emboités tels que ceux de sécurisation des échelles télescopiques ou ceux des pompes de gonflage à main. En outre, la structure tubulaire 2 comporte une pluralité de moyens de fixation 34 pour le portage de charges par câbles. Par exemple, les moyens de fixation sont annulaires et consistent en des œillets permettant l’attachements d’élingues de portage. On peut ainsi par exemple attacher la charge à soulever à des câbles reliés à l’appareil par leur passage à travers les anneaux des moyens de fixation 34. Comme illustré en Figure 2, un corps intérieur 3 est disposé dans la structure tubulaire 2. Il sert à réaliser l’affranchissement du contact avec le sol de l’appareil 1. Le corps 3 comporte à cet effet un plateau 4 sensiblement horizontal qui est monté coulissant dans la structure tubulaire 2 et sans jeu. Le plateau 4 est donc libre en translation dans la structure tubulaire 2 et bouche celle-ci de façon étanche à l’air, de sorte que de l’air ne peut circuler entre le plateau 4 et la structure tubulaire 2. En outre, un moteur d’entrainement en rotation 6 est prévu sur l’appareil 1, c’est-à-dire un moteur générant la rotation axiale de son arbre de sortie 24. Le moteur d’entrainement en rotation 6 est préférentiellement un moteur thermique qui peut être embarqué sur l’appareil 1 et permet de délivrer une puissance mécanique de plusieurs déca Newtons avec une grande autonomie. Alternativement, le moteur d’entraînement 6 peut être un moteur électrique. Il est alors soit être relié à une batterie embarquée sur l’appareil 1, soit alimenté depuis une source à terre et relié par un câble d’alimentation électrique. L’appareil 1 est alors en suspension et alimenté énergétiquement à forte puissance depuis le sol par un câble trainant, ce qui est adapté aux courts trajets de transports aériens, notamment la manutention. La sortie 24 du moteur 6, rotative, est liée à des moyens d’entraînement en translation 8 qui permettent les déplacements rectilignes du plateau 4 guidé au sein de la structure tubulaire 2. Ils peuvent comporter, une extension transversale 26 sur l’arbre radial d’entrainement 24 en sortie du moteur 6. Ladite extension transversale 26 est liée en rotation à une première extrémité 28 d’une bielle 29 qui comporte une deuxième extrémité 30 liée elle-même en rotation au plateau 4 directement ou indirectement. Ainsi, la rotation de l’arbre 24 en sortie du moteur 6 est transformée en mouvement de translation oscillante périodique du plateau 4 au sein de la structure tubulaire 2. Le plateau 4 réalise ainsi un aller-retour vertical pour chaque tour de l’arbre 24. Le plateau 4 comporte en outre une membrane 10 étanche à l’air adaptée pour permettre ou empêcher une circulation verticale de l’air en fonction du sens d’oscillation du plateau 4 au sein de la structure tubulaire 2. Comme illustré sur la Figure 3, la membrane 10 peut être couplée à deux clapets sensiblement semi-circulaires 12a, 12b tels qu’illustrés par la Figure 4. Leur forme sensiblement semi-circulaire est complémentaire de celle du plateau 4 de sorte à le recouvrir par le dessous. En se référant à la Figure 4, on voit que les clapets 12a, 12b recouvrent le plateau 4 uniquement par le dessous. Ils sont disposés sensiblement symétriquement par rapport à un diamètre 14 de celui-ci le long duquel ils chacun sont liés audit plateau 4 par une liaison pivot, par exemple une charnière centrale comprenant un tourillon et un palier lisse ou à roulement de sorte à faciliter la rotation de chaque clapet 12a, 12b autour de la charnière. La membrane 10 peut en outre comporter des trous d’évacuation anti-retour d’air 18. La fonction d’anti-retour est réalisée grâce à la membrane 10 et ses trous 18 à travers lesquels l’air peut passer, et grâce aux clapets 12a, 12b qui permettent de boucher ou non lesdits trous 18. La membrane 10 peut également comprendre, outre la partie plane horizontale disposée sur le plateau 4, une jupe 7 qui s’étend selon l’axe longitudinal X sur le pourtour de ladite partie plane, afin de faciliter l’obstruction et/ou l’évacuation de l’air au sein de la structure tubulaire 2. Sur une telle jupe 7, il est notamment avantageux de positionner certains des trous d’évacuation 18, et ce de façon à former une spirale ascendante tournant autour de la structure tubulaire 2 selon son axe longitudinal X. Comme illustré sur la Figure 5, les deux clapets 12a, 12b sont adaptés pour alterner entre une configuration plane et une configuration repliée. Lorsque le plateau 4 descend, les clapets sont en position plane, c’est-à-dire que les deux clapets 12a, 12b sont alignés l’un par rapport à l’autre, sensiblement horizontalement, sur le dessous du plateau 4. Dans cette configuration plane, les clapets 12a, 12b obstruent les trous d’évacuation 18 de la membrane 10, ce qui empêche le passage vertical de l’air à travers la structure tubulaire 2. Le plateau 4 repousse donc l’air qu’il surplombe vers le bas lors de sa descente entrainée par le piston 4, ce qui génère une force de contre-réaction ascendante verticale par l’air qui contribue au soulèvement de l’appareil 1. La descente du plateau 4 entraînée par le moteur 6 plaque automatiquement les clapets 12a, 12b en position plane à cause de la poussée de l’air, ce qui permet d’obtenir un appareil 1 qui ne nécessite pour son utilisation qu’un seul actionneur d’entrée, à savoir le moteur 6, sans nécessiter l’ajout d’actionneur dédié au mouvement des clapets 12a, 12b. Dans la configuration repliée, les deux clapets 12a, 12b sont repliés par rapport à l’horizontale et vers l’intérieur de la structure tubulaire 2. Par exemple, les clapets peuvent être repliés selon un angle 5 compris entre dix et quatre-vingt-dix degrés. Cette configuration repliée est atteinte lorsque le plateau 4 monte, par poussée de l’air surplombant celui-ci, qui s’infiltre à travers la membrane 10 par les trous 18, ce qui repousse les clapets 12a, 12b montés rotatifs. Ainsi, les clapets 12a, 12b se désengagent de l’obstruction des trous 18 de la membrane 10 donc du passage d’air de la structure tubulaire 2. La remontée du plateau 4 a donc lieu en ne repoussant aucun ou très peu d’air vers le haut, puisque l’air peut traverser l’appareil 1. En outre, au moins un composant de l’appareil 1 comprend un matériau à base de fibre de carbone. En particulier, les clapets 12a, 12b peuvent être constitués de ce matériau particulièrement résistant, pour la tenue mécanique aux sollicitations particulièrement intenses auxquelles ils sont soumis. Aéronef de levage (1) comportant une structure tubulaire (2) s’étendant selon un axe ascendant vertical (X) et formant la paroi extérieure globalement cylindrique de l’aéronef (1), un corps intérieur (3) ayant un plateau (4) sensiblement horizontal qui obstrue ladite structure tubulaire (2), un moteur d’entrainement en rotation (6), et des moyens d’entraînement en translation oscillante périodique (8) du plateau (4) au sein de ladite structure tubulaire (2), caractérisé en ce que le plateau (4) comporte en outre une membrane (10) étanche à l’air adaptée pour permettre ou empêcher une circulation verticale de l’air en fonction du sens d’oscillation du plateau (4). Aéronef de levage selon la revendication 1, dans lequel la membrane (10) est couplée à deux clapets sensiblement semi-circulaires (12a, 12b) qui recouvrent le plateau (4) par le dessous en étant disposés sensiblement symétriquement par rapport à un diamètre (14) de celui-ci le long duquel ils sont liés audit plateau (4) par une liaison pivot (16). Aéronef de levage selon la revendication 2, dans lequel la membrane (10) comporte des trous d’évacuation (18) anti-retour d’air. Aéronef de levage selon la revendication 3, dans lequel les deux clapets (12a, 12b) sont adaptés pour alterner entre une configuration plane lorsque le plateau (4) descend dans laquelle les deux clapets (12a, 12b) sont sensiblement horizontaux et alignées de sorte que lesdits clapets (12a, 12b) obstruent les trous d’évacuation (18) donc le passage vertical de l’air à travers la structure tubulaire (2), et une configuration repliée lorsque le plateau (4) monte dans laquelle les deux clapets (12a, 12b) sont repliés selon un angle (5) compris entre dix et quatre-vingt-dix degrés par rapport à l’horizontale de sorte que les clapets (12a, 12b) se désengagent des trous (18) de la membrane (10) donc du passage d’air de la structure tubulaire (2). Aéronef de levage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le moteur d’entrainement en rotation (6) est un moteur thermique. Aéronef de levage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins un composant de l’aéronef (1) comprend un matériau à base de fibre de carbone. Aéronef de levage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la membrane (10) comprend une partie plane horizontale disposée sur le plateau (4) et une jupe (7) qui s’étend selon l’axe longitudinal (X) sur le pourtour de ladite partie plane. Aéronef de levage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens d’entraînement en translation (8) du plateau (4) au sein de la structure tubulaire (2) comportent un arbre radial d’entrainement (24) en sortie du moteur (6), ledit arbre (24) comportant une extension transversale (26) liée en rotation à une première extrémité (28) d’une bielle (29), la bielle (29) comportant une deuxième extrémité (30) liée en rotation au plateau (4) ou à l’un de ses composants. Aéronef de levage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la structure tubulaire (2) comporte une pluralité de pieds rétractables (32) ou extensibles parallèlement à l’axe longitudinal (X). Aéronef de levage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la structure tubulaire (2) comporte une pluralité de moyens de fixation (34) pour le portage de charges par câbles.