Brevet FR3145744A1 — publié le 20240816

La présente invention concerne un drone comportant au moins un châssis, un bras, un rotor, une pile à combustible étant apte à produire de l’électricité, un réservoir, calculateur dont un élément quantique ou supraconducteur, une caméra, un moyen d’accrochage, une masse d’équilibrage, des pieds. Drone comportant au moins une pile à combustible, un calculateur dont un élément quantique ou supraconducteur, capable de réaliser plusieurs tâches au cours d’un vol sur zone difficile d’accès. La présente invention concerne un drone capable de réaliser plusieurs tâches au cours d'un vol sur une zone difficile d'accès ou bien une zone dangereuse pour un opérateur. Le terme drone désigne généralement un aéronef de formes diverses sans pilote à son bord. Un drone comporte par exemple une voilure fixe et peut utiliser différents types de propulsion tels qu'un ou plusieurs réacteurs ou bien une ou plusieurs hélices. Un drone peut également comporter une ou plusieurs voilures tournantes, appelées rotors, participant à la sustentation et/ou à la propulsion du drone. Un drone comportant un ou plusieurs rotors permet en particulier d'effectuer des vols stationnaires ou à faibles vitesses d'avancement ainsi que des vols de croisière. Chaque rotor peut être entraîné en rotation par un moteur de façon indépendante et piloté par un calculateur. Un drone classiquement utilisé aujourd'hui peut comporter quatre, six, huit ou douze rotors par exemple. Chaque rotor est de préférence entraîné par un moteur électrique. Un drone peut soit être commandé à distance par un opérateur faisant fonction de pilote, le drone comportant dans ce cas au moins une caméra et au moins un dispositif de communication, soit voler de façon autonome, le drone comportant alors des dispositifs de positionnement, de navigation et de pilotage automatique. Pour être autonome, un drone comporte notamment des dispositifs de positionnement dans son environnement afin d'évoluer en prenant en compte le relief et les obstacles qui l'entourent. Un dispositif de positionnement du drone dans son environnement est par exemple un dispositif de localisation par faisceau laser et/ou un dispositif de localisation par ultrasons et/ou un dispositif de localisation par radioaltimètre afin de définir une hauteur du drone vis-à-vis du sol. Un drone peut comporter comme dispositif de positionnement au moins un gyroscope afin de se positionner et de s'orienter dans l'espace et, par la suite, de pouvoir se stabiliser en pilotant de façon appropriée chaque rotor. Un drone peut comporter un dispositif de localisation par satellite, tel un récepteur GPS permettant de positionner le drone dans un repère terrestre. La taille d'un drone peut varier de quelques centimètres à plusieurs mètres, voire davantage et sa masse de quelques grammes à plusieurs tonnes selon les missions auxquelles le drone est destiné. Etat de l’art : Le drone est à l’origine une invention Française qui a pratiquement 100 ans. Cependant, le développement technologique rapide et varié grâce notamment à la miniaturisation des dispositifs de positionnement ouvre aujourd'hui des perspectives d'applications importantes. L'art antérieur comprend des applications dans le domaine de la recherche de cibles, notamment dans le domaine du sauvetage de victimes d'accidents. Le brevet WO100601 décrit un drone équipé d'un dispositif de prise de vues. Le brevet WO0353422 décrit un drone télécommandé comportant un rotor principal et un rotor arrière, une caméra, une antenne pour transmettre des données et un équipement de sauvetage. Le brevet EP 2520343 décrit un drone permettant la recherche d'une cible par détection d'un signal émis par la cible. Le brevet US 2015/0041593 décrit un drone destiné à libérer des insectes à proximité de zones prédéfinies. Le drone est piloté à distance et libère dans chaque zone un conteneur rempli d'insectes. Le brevet DE 10 2015 015742 décrit un drone destiné à l'examen d'une zone d'accident et à agir sur cette zone. Le drone peut être piloté à distance ou bien voler de façon autonome. Le brevet US 2021/403146 décrit un système de commande d’un engin volant. Le brevet US 2020/172236 décrit un système de commande d’assiette pour un engin volant. Le brevet GB 2583344 décrit un système d’alimentation électrique pour un engin volant. Le brevet US 2018/276994 décrit un système de calculateur quantique pour résoudre des problématiques transport de personnes. A la lecture de ces quelques exemples et quel que soit le type de drone, l'autonomie lors d'une mission en vol est critique et est toujours un compromis entre la charge admissible, les performances de vol, et l’optimisation de la trajectoire. Pour pallier à cet inconvénient, il a été imaginé d’apporter une source d'énergie autonome formée par une pile à combustible pour remplacer les batteries et un calculateur /quantique optimal. Une pile à combustible par rapport aux batteries a en effet l'avantage de présenter un très bon rapport entre sa masse et l'énergie qu'elle délivre. Une pile à combustible utilise un carburant réducteur, tel que du dihydrogène (H2), pour générer une tension électrique par l'oxydation du carburant sur une première électrode (anode) couplée à la réduction sur une seconde électrode (cathode) d'un oxydant, tel que l'oxygène de l'air. Cependant, d’une part l’hydrogène depuis son lieu de production est difficile à transporter et à stocker donc pour le moment de coût élevé, d’autre part tous les composants électroniques du drone ou embarqués par le drone consomment de l’énergie. La présente invention a alors pour objet de proposer un drone permettant de s'affranchir des limitations mentionnées ci-dessus, d’une part en utilisant une pile à combustible avec par exemple de l’éthanol étant apte à produire électro-chimiquement de l'électricité à moindre coût, d’autre part en augmentant l’efficacité énergétique du système en utilisant des éléments quantiques / calculateur quantique ou des fils supraconducteurs. Dessins de l’invention : L'invention apparaîtra mieux dans le cadre de la description avec quelques exemples illustratifs : , la est une vue globale du drone selon un mode de réalisation de l'invention, , la est une vue de dessus du drone selon un mode de réalisation de l'invention, , la est une vue de dessous du drone selon un mode de réalisation de l'invention, , la est une vue en coupe du drone selon un mode de réalisation de l'invention. Description de l’invention : Un tel drone comporte donc au moins un châssis, un bras, un rotor, un moteur électrique, une source d'énergie autonome formée par une pile à combustible, un réservoir de combustible pour augmenter l’autonomie, un calculateur dont un élément quantique / calculateur quantique ou supraconducteur, une caméra, une masse d’équilibrage, un moyen d’accrochage fixe ou mobile au châssis pour porter une charge. La présente invention a pour objet un drone comportant : un châssis muni d'au moins un bras et un rotor qui participe à la sustentation et/ou à la propulsion du drone, une pile à combustible, un réservoir de combustible, un calculateur dont un élément quantique / calculateur quantique ou supraconducteur, une caméra, une masse d’équilibrage, un moyen fixe ou mobile d’accrochage au châssis pour porter une charge. Le drone selon l'invention peut effectuer des vols stationnaires ou des vols d'avancement à faibles vitesses ainsi que des vols de croisière à vitesses plus importantes. L’ensemble châssis-bras-rotor-calculateur assure le vol du drone, à savoir la propulsion et la sustentation du drone ainsi que son positionnement dans son environnement et sa navigation. Le drone peut voler de façon autonome ou bien être commandé à distance par un opérateur. A ce titre, il y a au moins un rotor de sustentation et de propulsion et un calculateur muni notamment de dispositifs de positionnement dans l’environnement et des dispositifs de navigation et de pilotage ainsi que de dispositifs de communication. Le drone comporte par exemple quatre, six, huit ou douze rotors. Chaque rotor est entraîné en rotation de façon indépendante et commandé par le calculateur afin d'assurer les déplacements et la stabilisation du drone. Chaque rotor est de préférence entraîné par un moteur électrique. Le drone comporte également au moins une source d'énergie afin d'alimenter chaque moteur entraînant un rotor. Le drone comporte de préférence une pile à combustible et un réservoir pour le stockage du combustible. L’ensemble châssis-bras assure une protection des composants du système, en particulier le calculateur. L’ensemble châssis-bras est par exemple en matériaux composites ou bien en matériaux plastiques de sorte à limiter avantageusement la masse globale tout en permettant une rigidité suffisante du drone. L’ensemble châssis-bras peut aussi être faite en matériaux métalliques, par exemple en aluminium. Le calculateur (qui peut être composé d’un élément quantique ou supraconducteur) / calculateur quantique fournit des ordres de commande au drone afin d'une part que le drone atteigne rapidement et de façon autonome la zone de travail, dont les coordonnées ont été fournies préalablement au drone, et d'autre part que le drone revienne à une base de départ ou bien se dirige vers un point de retour, dont les coordonnées ont été fournies au drone, à la fin de l'intervention ou bien lorsque le niveau d'énergie embarquée est insuffisant pour continuer l'intervention. De plus, le drone peut comporter un dispositif de localisation, tel un récepteur GPS, permettant de localiser le drone dans un repère terrestre. Le calculateur peut également comporter un dispositif d'analyse d'images configuré afin d'analyser les images fournies par chaque caméra de travail et de réaliser les tâches de façon autonome. De plus, le calculateur peut intégrer des moyens et des analyses du domaine de l'intelligence artificielle lui permettant d'apprendre de son expérience au fur et à mesure des analyses d'images et des interventions réalisées. Le calculateur est alors apte à prendre des décisions après une analyse d'images afin d'être de plus en plus performant. Le drone est ainsi capable de réaliser plusieurs tâches lors d'un vol, et en particulier lors d'un vol stationnaire face à une zone de travail. Le drone comporte au moins une caméra de travail fixe par rapport au châssis et reste ainsi toujours orientée sur la zone de travail lors du vol stationnaire. Le drone peut également comporter un système d'éclairage afin d'éclairer la zone de travail. Ce système d'éclairage est muni par exemple d'une ou de plusieurs diodes électroluminescentes. Le drone peut aisément atteindre des zones de travail difficilement accessibles voir dangereuses pour un opérateur. Le drone permet ainsi des interventions dans des zones de travail difficiles d'accès, par exemple : les zones supérieures d'un avion, les zones supérieures de monuments ou bien de pylônes, les zones supérieures ou latérales d’une centrale de production électrique, le tablier et les piliers de ponts, les canalisations de gaz et de pétrole, les canalisations d’eau potable, les canalisations d’assainissement, la structure d'une plateforme pétrolière. Le drone selon l'invention peut décoller et atterrir de façon autonome par rapport au sol. Le drone selon l'invention peut être équipé d’un train d’atterrissage pour décoller et atterrir. Le drone est généralement piloté à distance par un opérateur pour atteindre la zone de travail et revenir à la base de départ ou bien se diriger vers un point de retour. Le drone peut alors comporter un dispositif de communication de manière à d'une part recevoir des ordres de commande de l'opérateur et d'autre part transmettre les images fournies par une caméra. Ce dispositif de communication permet également de transmettre les images fournies par caméra à un opérateur situé à distance de la zone de travail et de recevoir des ordres de travail fournis par l'opérateur pour la réalisation des tâches. Le drone a de préférence des dimensions et une masse réduites afin de permettre un transport facile au plus près d'une zone de travail. De plus, ces dimensions et cette masse réduite peuvent également permettre de limiter les restrictions réglementaires auxquelles le drone peut être soumis. La masse du drone est par exemple inférieure ou égale à vingt kilogrammes (20 kg). Ses dimensions sont par exemple une hauteur de 0.5 mètre ainsi qu'une largeur et une longueur de l'ordre de 1 mètre. Le drone comporte un moyen d’accrochage au châssis permettant de préférence un montage et un démontage rapides entre le châssis et la charge, limitant de la sorte l'encombrement du drone selon l'invention et facilitant ainsi son transport (par exemple un système vis-écrou, ou un treuil avec un crochet ou une pince télécommandée). Le drone peut avantageusement être acheminé facilement, par exemple par un transporteur sur un lieu nécessitant son intervention. L'intervention à réaliser par le drone peut être faite sans la présence d'un expert sur le lieu de la mission, l'expert pouvant en effet analyser le déroulement ou bien les résultats après la réalisation de la mission. Cette intervention peut également être suivie à distance par un expert, pendant sa réalisation, le drone pouvant éventuellement être piloté à distance par cet expert. Dans les deux cas, les coûts de l'intervention restent limités. De plus, la charge embarquée est interchangeable facilement et rapidement pour adapter le drone à l'intervention à réaliser afin de passer par exemple d'une mission d'analyse de la corrosion à une mission d'analyse d'une fuite d’effluent ou un système de recherche et de marquage d'une cible. Le drone permet avantageusement de réaliser diverses tâches rapidement, en limitant les moyens et donc les coûts engagés. Le drone selon l'invention permet un accès rapide à une zone de travail, quelles que soient ses conditions d'accès et ce à coût d’exploitation limité. Le drone selon l'invention permet de s'adapter facilement et rapidement aux tâches à réaliser, la charge embarquée étant interchangeable rapidement. Par ailleurs, afin d’éviter toute ambiguïté dans la description de la demande, il est à noter que: - un bras n’est pas forcément lié au châssis et peut être n’importe quel bras entre deux partie du drone; - un réservoir n’a pas forcément de rapport avec la pile à combustible et peut être utilisé pour une autre fonction; - un moyen d’accrochage n’est pas forcément utile à supporter une charge et peut ainsi accrocher n’importe quelle autre partie du drone; - une masse peut être un élément monté de façon symétrique par rapport à l’axe de symétrie du drone; - des pieds peuvent être n’importe quelles formes permettant d’atterrir. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le drone (1000) comporte au moins un châssis (1011, 1013, 1014), un bras (1012), un rotor (1003), une pile à combustible (1004), un réservoir de combustible (1005), un calculateur (1006) dont un élément quantique ou supraconducteur / calculateur quantique, une caméra (1007), un moyen d’accrochage (1008), une masse d’équilibrage (1009), des pieds (1010). Selon un mode de réalisation de la présente invention, le combustible est de l’éthanol. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le combustible est de l’hydrogène. Selon un mode de réalisation de la présente invention, au moins un châssis participe à la sustentation et/ou à la propulsion du drone. Selon un mode de réalisation de la présente invention, au moins un bras participe à la sustentation et/ou à la propulsion du drone. Selon un mode de réalisation de la présente invention, au moins un rotor participe à la sustentation et/ou à la propulsion du drone. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le drone peut comporter une voilure fixe formée par une aile assurant la sustentation. Cette voilure peut servir de réservoir pour l’emport du combustible. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le drone peut comporter plusieurs rotors formant un ensemble de voilures tournantes et permettant de réaliser la sustentation et/ou la propulsion. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le drone peut être de type hybride et peut alors consister en une combinaison d'au moins une voilure fixe et d'au moins une voilure tournante. Selon un mode de réalisation de la présente invention, la voilure tournante peut pivoter autour d'un axe de tangage. Selon un mode de réalisation de la présente invention, tout ou partie du circuit électrique peut être supraconducteur. Selon un mode de réalisation de la présente invention, les bras et le châssis peuvent être facilement et rapidement séparés et assemblés afin de limiter l'encombrement du drone lors de son transport. Selon un mode de réalisation de la présente invention, les bras et le châssis peuvent être en métal et ou en matériaux composites. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le ou les réservoirs peuvent être en métal et ou en matériaux composites. Selon un mode de réalisation de la présente invention, les boulons, les entretoises, les vis d’assemblage peuvent être en métal et ou en matériaux composites. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le drone peut comporter une coque de protection contre le feu en métal et ou en matériaux composites. Selon un mode de réalisation de la présente invention, les pales des rotors peuvent être en métal et ou en matériaux composites. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le moyen d’accrochage peut être en métal et ou en matériaux composites. Selon un mode de réalisation de la présente invention, les pieds peuvent être en métal et ou en matériaux composites. Selon un mode de réalisation de la présente invention, les trains d’atterrissage peuvent être en métal et ou en matériaux composites. Selon un mode de réalisation de la présente invention, les dimensions et les résistances à la rupture des éléments tels que, les bras, le châssis, les rotors, les pieds, le moyen d’accrochage, les trains d’atterrissage sont dimensionnés en fonction du rapport poids / puissance désiré et d’un coefficient de risque suffisant. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le drone comporte quatre rotors (1003), chaque rotor étant entraîné en rotation respectivement par un moteur électrique et participant à la sustentation et à la propulsion du drone. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le drone comporte six rotors (1003), chaque rotor étant entraîné en rotation respectivement par un moteur électrique et participant à la sustentation et à la propulsion du drone. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le drone comporte huit rotors (1003), chaque rotor étant entraîné en rotation respectivement par un moteur électrique et participant à la sustentation et à la propulsion du drone. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le drone comporte douze rotors (1003), chaque rotor étant entraîné en rotation respectivement par un moteur électrique et participant à la sustentation et à la propulsion du drone. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le drone comporte au moins une source d'énergie électrique formée par une pile à combustible (1004). Selon un mode de réalisation de la présente invention, le drone peut comporter un dispositif de gestion de débit (non détaillé) permettant de piloter le débit de carburant injecté du réservoir de combustible (1005) vers la pile à combustible (1004). Selon un mode de réalisation de la présente invention, le calculateur (1006) / calculateur quantique permet de commander le pilotage du drone, que ce pilotage soit autonome ou bien commandé à distance, en agissant sur les moteurs électriques entraînant chaque rotor et provoquant ainsi les déplacements et/ou la réalisation d'un vol stationnaire du drone ainsi que sa stabilisation en vol. Le calculateur / quantique est relié à chaque moteur électrique par une liaison filaire (éventuellement supraconducteur) ou bien par une liaison sans fil et comporte notamment des dispositifs de positionnement du drone dans son environnement et des dispositifs de navigation et de pilotage ainsi qu'un dispositif de communication. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le drone comporte un système de contrôle pour contrôler le vol / une centrale inertielle. Dans ce mode de réalisation, un système de livraison livre par exemple un colis monté sous le drone d'un point de départ prédéterminé à une destination prédéterminée. Selon un mode de réalisation de la présente invention, la caméra (1007) permet à un opérateur pilotant le drone à distance de visualiser l'environnement du drone. La caméra peut également être orientable afin d'une part de faciliter la vision de la zone de travail et d'autre part d'orienter son champ de vision dans la direction de vol du drone. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le drone comporte au moins un moyen d’accrochage (1008) de la charge au châssis du drone. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le drone comporte une masse (1009) d’équilibrage qui peut être placée de part et d’autre de l’axe de symétrie du drone. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le drone comporte des pieds (1010) pour pouvoir décoller et atterrir sans détérioration. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le drone comporte des trains d’atterrissage pour pouvoir décoller et atterrir sans détérioration. Une seconde variante du drone (1000) peut comporter une zone profilée dans laquelle une pluralité de cadres est recouverte par une enveloppe formant un fuselage. Les cadres sont alors agencés sensiblement parallèlement les uns par rapport aux autres le long d'une direction longitudinale L qui peut être par exemple parallèle à un axe de roulis du drone. Les différents cadres sont par ailleurs reliés entre eux au moyen de longerons permettant de les maintenir en position les uns par rapport aux autres. Une troisième variante de drone (1000) peut comporter une voilure fixe. Dans ce cas, le moteur électrique permet d'entraîner en rotation une hélice pour propulser le drone. Une quatrième variante de drone (1000) peut comporter un réservoir de carburant placé au dessus du châssis du drone et peut servir de profil d’aile de sustentation. Une cinquième variante de drone (1000) peut comporter une structure de fuselage monocoque dans laquelle des ensembles de cadres et/ou cloisons verticales sont agencés parallèlement les uns par rapport aux autres pour donner la forme d'un fuselage formant l'enveloppe extérieure du drone. L'invention se rapporte à un drone ou un aéronef dépourvu d'un pilote à bord. La présente invention est sujette à de nombreuses variations quant à sa réalisation. Il est envisageable de remplacer un moyen décrit par un moyen équivalent sans sortir du cadre de la présente invention. Drone qui comporte au moins un châssis (1011, 1013, 1014), un bras (1012), un rotor (1003), une pile à combustible (1004) étant apte à produire de l’électricité, un réservoir (1005), un calculateur (1006) dont un élément quantique / calculateur quantique ou supraconducteur, une caméra (1007), un moyen d’accrochage (1008), une masse d’équilibrage (1009), des pieds (1010). drone selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit drone comporte une zone profilée dans laquelle une pluralité de cadres est recouverte par une enveloppe formant un fuselage. drone selon l’une quelconque des revendication 1 à 2, caractérisé en ce que ledit drone comporte une voilure fixe. drone selon l’une quelconque des revendication 1 à 3, caractérisé en ce que ledit drone comporte au moins un dispositif de gestion d’un débit de carburant.