DISPOSITIF CONSISTANT A LIVRER DES CARGAISONS LOURDES PAR LARGAGE AERIEN PARACHUTE A DES COORDONNEES GEOGRAPHIQUES PRECISES

DEVICE FOR AIRDROPPING HEAVY CARGO BY PARACHUTE TO SPECIFIC GEOGRAPHIC COORDINATES

French Abstract

Dispositif consistant à livrer des cargaisons lourdes par largage aérien
parachuté à des coordonnées
géographiques précises. Le dispositif est piloté par un drone autonome guidé
par coordonnées de
géolocalisation (gps) ou téléguidé manuellement et relié à la cargaison par un
treuil et un filin.
Le dispositif se compose de cinq parties principales ou composants : le
parachute(1), la base(2,) le treuil
électrique(3), le drone(4) et l'appareillage électronique(5).
Le dispositif est particulièrement adapté pour la livraison de colis de
secours après catastrophe naturelle et
pour la livraison de matériel aux forces armées.

Claims

Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles un droit exclusif de
propriété ou de privilège
est revendiqué, sont définies comme il suit :
1- Dispositif de largage de cargaison parachuté depuis un aéronef et guidé par
drone piloté
de manière autonome par coordonnées GPS ou par pilotage télécommandé à
distance.
Caractérisé par le positionnement prédéterminé et précis de la livraison, par
l'atterrissage en douceur et la réutilisation du dispositif pour plusieurs
largages.
2- Ancrage interchangeable du drone pour utilisation sur différents type de
sol. Le
dispositif peut être équipé de différents types d'ancrage au sol qui
s'activent
automatiquement lorsque le drone a atterri. La zone d'atterrissage étant
prédéterminée, la qualité du sol est connue à l'avance et l'équipement du
dispositif est
adapté en conséquence.
3- Gestion automatique des opérations à partir du moment où le dispositif a
été poussé
hors de l'aéronef jusqu'au moment où la cargaison atterrit.
4- Réglage automatique de la vitesse du rembobinage du filin sur le treuil en
fonction de la
vitesse de chute de la cargaison accrochée au parachute. Un capteur d'altitude
embarqué dans l'équipement électronique permet de calculer la vitesse de chute
et
d'adapter la vitesse de rembobinage du filin sur le treuil.

Description

Dispositif consistant à livrer des cargaisons lourdes par largage aérien
parachuté à des
coordonnées géographiques précises. Le dispositif est piloté par un drone
autonome guidé par
coordonnées gps ou téléguidé manuellement.
Le dispositif se compose de cinq parties principales ou composants : le
parachute, la base, le
treuil électrique, le drone et l'appareillage électronique.
Le parachute est fixé au-dessus de la cargaison.
La base permet de recevoir la cargaison préalablement empaquetée et de la
maintenir en place
à l'aide de sangles ou de tout autre dispositif de fixation. Une autre version
de la base peut être
formée par une boîte refermable dans laquelle est déposée la cargaison à
livrer. Dans ce cas, le
parachute est fixé à la boîte.
Le treuil est fixé sous la base et son filin est relié au drone. Selon la
taille de la cargaison, et donc
du dispositif, il est possible d'intervertir les positions respectives des
trois composant, c'est-à-
dire de fixer le treuil sur le drone et de relier le filin à la base. Le filin
peut être constitué d'un
câble, d'une corde ou de tout autre dispositif permettant de s'enrouler autour
de l'axe du treuil
pour faire varier la distance entre la base et le drone.
Le drone est relié à la base par le filin du treuil. En configuration de vol,
il peut se déplacer dans
les trois dimensions de l'espace grâce à des hélices actionnées par moteur
électrique. Il est muni
de plusieurs dispositifs d'encrage au sol qui peuvent varier selon la nature
de ce dernier. Les
dispositifs d'encrage peuvent être de type tarière, fusil d'ancrage au béton,
ancre, électroaimant
ou autre système permettant la fixation du drone au sol.
L'appareillage électronique commande le déroulement et l'enroulement du câble
sur le treuil, le
positionnement GPS ou manuel et l'ancrage au sol. Il est également pourvu de
systèmes de
télécommunication permettant de transmettre en temps réel les informations de
fonctionnement et de contrôle à distance.
Outre le positionnement précis de la livraison, un autre avantage du
dispositif est l'utilisation de
parachutes larges permettant un atterrissage en douceur et en sécurité pour le
matériel et les
utilisateurs. En effet, les dispositifs de largages existants disposent de
parachutes sous-
dimensionnés pour limiter le rayon probable d'atterrissage qui est aléatoire.
En conséquence, la
descente est rapide et l'atterrissage violent, pouvant occasionner des
dommages aux personnes,
au matériel largué et aux infrastructures. Au contraire, ce dispositif, parce
qu'il possède des
coordonnées de livraison prédéterminées et un guidage très précis, permet
l'utilisation d'un
parachute large et donc la descente est lente et sécuritaire. De plus, la mise
en oeuvre du
dispositif offre la possibilité de récupérer le matériel en bon état et de le
réutiliser plusieurs fois.
Principe de fonctionnement :
La cargaison est chargée sur la base puis le dispositif est placé dans la
soute de l'aéronef. Une
fois en vol, et lorsque l'aéronef approche de la zone de largage, le
dispositif est poussé hors de
l'avion et le parachute s'ouvre.
Quelques secondes après que les capteurs de sol aient détecté que le
dispositif a été largué, le
treuil commence à dérouler le filin et le drone se désolidarise de la base. Le
drone descend vers
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la zone de livraison guidé par GPS et/ou téléguidé manuellement. Le filin
continue à se dérouler
permettant ainsi au drone de se positionner précisément sur la zone de
livraison
indépendamment des mouvements de la base qui est attachée au parachute.
Grâce au capteur d'altitude de précision (par exemple Bosch BMP388 ou Sparkfun
Electronics
12C/SPI MS5803-14BA) le drone se pose sur la zone de livraison au sol, les
capteurs de sol de
type bouton poussoir (par exemple Tru Components 15719) envoient l'information
à
l'équipement électronique et le ou les dispositifs d'ancrage prévus en
fonction du type de
terrain entrent en uvre pour immobiliser le drone au sol. Lorsque le drone
est ancré au sol, un
signal est envoyé au treuil pour commencer le rembobinage du filin. La base
est alors tirée vers
le drone, c'est-à-dire vers la zone de livraison où elle vient se poser sur le
drone pour reprendre
sa position initiale d'avant largage.
Description détaillée
Les différentes parties de l'appareillage peuvent avoir des formes et des
dimensions variables en
fonction de la nature et de la taille de la cargaison à livrer.
Fig. 1 : la base est habituellement formée d'une plateforme carrée de 150 cm
de côté et de 30
cm de hauteur. Sous la base sont fixés le treuil et l'équipement électronique.
La base peut être
fabriquée en bois, en métal ou en plastique rigide de type polymère
thermodurcissable.
Le chargement de la cargaison est réalisé de manière traditionnelle, soit sur
un support
amovible de type palette qui est ensuite attaché à la base à l'aide de sangle,
soit dans une boîte
refermable, solidaire de la base, et sur laquelle sera attaché le parachute.
Fig. 2 : le drone est constitué par l'assemblage d'une armature rigide,
d'hélices et de dispositifs
d'ancrages. Le schéma présente une configuration d'une armature en forme de
croix, de 4
hélices et de 4 dispositifs d'ancrage mais ce n'est pas la seule configuration
possible. Elle peut
en effet évoluer en fonction de la taille et de la nature de la cargaison
ainsi que de la nature du
sol. Par exemple, si la zone de livraison est un sol de terre des tarières
(par exemple tarière
électrique Zoette) pourront forer le sol alors que si c'est un plancher de
béton il faudra utiliser
des ancrages à béton de type Hilti DX 460. Si la livraison est attendue sur
une étendue d'eau,
une ancre à bateau sera lâchée sur le fond et en cas de livraison sur une
plateforme métallique
des électroaimants maintiendront le drone en place. Si la cargaison est
volumineuse, il suffira
d'augmenter les dimensions de la base et le nombre d'hélices et de dispositif
d'ancrage. La
limite de taille est fixée par la taille de l'avion utilisé pour le largage.
Fig. 3 : cette vue montre les dispositifs d'ancrage en position haute. On peut
également voir les
batteries utilisées pour la mise en oeuvre des moteurs pour les hélices et les
dispositifs
d'ancrage. Selon la configuration retenue, il sera possible d'utiliser une ou
plusieurs batteries
pour alimenter tous les moteurs. Les capteurs de sol, associé à l'équipement
électronique et en
particulier au capteur d'altitude permettent de détecter l'atterrissage et de
donc de signaler à
l'équipement électrique que les dispositifs d'ancrage doivent s'activer.
Fig. 4 : configuration du dispositif prêt à être largué. Le treuil maintient
le drone en position
contre la base. Les capteurs de sol et les dispositifs d'ancrage sont rentrés.
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Fig. 5 : configuration en vol. Le treuil déroule son filin et permet au drone
de se déplacer. La
longueur du filin est, par défaut, de 1000m et peut-être modifié en cas de
besoin. Le drone
descend rapidement vers le site de livraison pendant que la base avec la
cargaison descend
lentement, étant retenu par le parachute qui ralenti la chute.
Fig. 6 : ancrage. Le drone a atteint le site de livraison au sol. Les
dispositifs d'ancrage s'activent
et immobilise le drone pendant que la cargaison continue sa descente lente.
Lorsque l'ancrage
est effectué, le treuil commence à rembobiner le filin pour attirer la base à
lui.
Fig. 7 : atterrissage. La base se pose sur le drone. La cargaison est rendue à
destination. Le
parachute se dégonfle et la cargaison est accessible.
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Representative Drawing