EP3856364A1 - Drone extincteur - Google Patents

Drone extincteur

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Publication number
EP3856364A1
EP3856364A1 EP19778503.3A EP19778503A EP3856364A1 EP 3856364 A1 EP3856364 A1 EP 3856364A1 EP 19778503 A EP19778503 A EP 19778503A EP 3856364 A1 EP3856364 A1 EP 3856364A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
drone
trajectory
air flow
control unit
reserve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP19778503.3A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Frédéric BOS
Wojciech ROUSSEAU
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Airbus Defence and Space SAS
Original Assignee
Airbus Defence and Space SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Airbus Defence and Space SAS filed Critical Airbus Defence and Space SAS
Publication of EP3856364A1 publication Critical patent/EP3856364A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C3/00—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • A62C3/02—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places for area conflagrations, e.g. forest fires, subterranean fires
    • A62C3/0207—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places for area conflagrations, e.g. forest fires, subterranean fires by blowing air or gas currents with or without dispersion of fire extinguishing agents; Apparatus therefor, e.g. fans
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C29/00—Fire-fighting vessels or like floating structures
    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C3/00—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • A62C3/02—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places for area conflagrations, e.g. forest fires, subterranean fires
    • A62C3/0228—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places for area conflagrations, e.g. forest fires, subterranean fires with delivery of fire extinguishing material by air or aircraft
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C3/00—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • A62C3/02—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places for area conflagrations, e.g. forest fires, subterranean fires
    • A62C3/0228—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places for area conflagrations, e.g. forest fires, subterranean fires with delivery of fire extinguishing material by air or aircraft
    • A62C3/0235—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places for area conflagrations, e.g. forest fires, subterranean fires with delivery of fire extinguishing material by air or aircraft by means of containers, e.g. buckets
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C3/00—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • A62C3/02—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places for area conflagrations, e.g. forest fires, subterranean fires
    • A62C3/0271—Detection of area conflagration fires
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • A62C99/0009—Methods of extinguishing or preventing the spread of fire by cooling down or suffocating the flames
    • A62C99/0018—Methods of extinguishing or preventing the spread of fire by cooling down or suffocating the flames using gases or vapours that do not support combustion, e.g. steam, carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D1/00—Dropping, ejecting, releasing or receiving articles, liquids, or the like, in flight
    • B64D1/16—Dropping or releasing powdered, liquid, or gaseous matter, e.g. for fire-fighting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U30/00—Means for producing lift; Empennages; Arrangements thereof
    • B64U30/20—Rotors; Rotor supports
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U10/00—Type of UAV
    • B64U10/10—Rotorcrafts
    • B64U10/13—Flying platforms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2101/00—UAVs specially adapted for particular uses or applications
    • B64U2101/30—UAVs specially adapted for particular uses or applications for imaging, photography or videography
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2101/00—UAVs specially adapted for particular uses or applications
    • B64U2101/45—UAVs specially adapted for particular uses or applications for releasing liquids or powders in-flight, e.g. crop-dusting
    • B64U2101/47—UAVs specially adapted for particular uses or applications for releasing liquids or powders in-flight, e.g. crop-dusting for fire fighting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2201/00—UAVs characterised by their flight controls
    • B64U2201/10—UAVs characterised by their flight controls autonomous, i.e. by navigating independently from ground or air stations, e.g. by using inertial navigation systems [INS]

Definitions

  • the technical field of the invention relates to fire-fighting devices and in particular mobile intervention equipment.
  • the invention aims to overcome the problems mentioned above, by providing a drone allowing intervention in a reduced time and suitable for a fire inside a building.
  • a drone comprising a propulsion unit controlled by a trajectory control unit, the trajectory control unit being controlled by a control unit, the propulsion unit comprising a plurality of propellers distributed in periphery of a carrier air flow having a cone shape and generating a propelling force, characterized in that it comprises at least one reserve of active agent intended to be expelled in the form of a light product under the action of a trigger, said reserve of active agent being disposed at least partly in the cone.
  • each reserve of active agent is present in the form of a cartridge comprising an extinguishing agent released via an orifice closed by a plug, the trigger having the action of releasing the orifice from its plug, the orifice of said reserve being disposed in the cone and oriented at the opposite of the propelling force.
  • the stopper comprises wax, the trigger acting on the stopper by a heating action.
  • the active agent is stored in solid form and is intended to sublimate on contact with air, when the orifice is released, thus promoting its expulsion in a jet directed towards the opposite of the propelling force.
  • the active agent is a gas combining with oxygen atoms and preferably with hot molecules, thus achieving fire smothering.
  • the drone comprises at least one detection unit configured to acquire environmental data comprising a thermal camera, the control unit comprising at least:
  • a target determination module for determining a target on which to drop the product
  • a drop trajectory calculation module configured to calculate or update a drop trajectory as a function of the environmental data acquired by the detection unit
  • an air flow calculation module configured to calculate the air flow generated by the drone as a function of a set power generated by the propulsion unit.
  • the drone comprises a location unit, the drone, in communication link with a ground station, receiving a location of fire or start of fire.
  • Another object of the invention relates to a method of dropping at least minus a light product comprising the following steps:
  • the extinguishing agent is a gas which extinguishes fire by suffocation by sublimating on contact with oxygen molecules.
  • the extinguishing agent is not under pressure and does not cause damage to the areas with which it comes into contact when it is released.
  • the drone can therefore use the extinguishing agent without waiting for instructions from an operator to confirm the presence of a fire, its dissemination having no material consequences.
  • the product is light enough to feel the effects of the air flow generated by the drone.
  • the air flow generated by the drone influences the release path of the light product and can be used to counter a disturbing element or increase the distance of effect.
  • the target can be determined autonomously from environmental data acquired by the drone detection unit.
  • An environmental data can be for example a temperature or a wind speed.
  • the air flow generated by the propulsion unit delimits a cone volume and the reserve of products is inside this volume.
  • the detection unit comprises a thermal camera and a video acquisition unit configured to acquire the thermal images captured by the thermal camera.
  • the target determination module is further configured to determine the target from the acquired thermal images.
  • the detection unit makes it possible for example to detect a fire.
  • the detection unit includes an anemometer.
  • the detection unit makes it possible to measure the wind speed and direction to assess the external stresses exerted on the drone.
  • the target determination module is configured to receive a setpoint associated with an intervention position and choose the intervention position for target.
  • a setpoint associated with an intervention position and choose the intervention position for target.
  • an operator can choose the target on which the drone will drop its light product.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a method according to the invention.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a drone according to the invention.
  • FIG. 3 shows another schematic representation of the drone according to the invention arranged above a target.
  • Drone release of a product means the act of dropping, of dropping the product from a drone.
  • the release method 100 can be used in many situations.
  • the target 1 10 and the product to be dropped differs depending on the situation.
  • the target 1 10 is for example a fire or an outbreak of fire, the product being an extinguishing agent.
  • the light product is, for example, in the form of a solid state extinguishing agent.
  • This extinguishing agent sublimes in contact with air to intervene on fire in its gaseous state.
  • a drone 210 is shown diagrammatically in FIG. 2.
  • the drone 210 is an unmanned aircraft type vehicle, that is to say a flying drone.
  • the drone 210 is preferably autonomous, that is to say that the drone can make decisions without necessarily receiving instructions from an operator.
  • the drone 210 includes a control unit UC.
  • Control unit is understood to mean a data processing device comprising for example one or more processors or other computers and one or more memories storing for example program data, drivers, also designated by drivers in English, or data representative of the environment from one or more sensors.
  • the control unit UC is for example capable of recording and processing data such as mission data and data from sensors.
  • the control unit UC allows the execution of programs which can call on subroutines to perform functions and sub-functions for processing the stored data.
  • a functional module is thus composed of one or more functions or sub-functions performed by one or more programs or sub-programs.
  • the control unit UC thus allows the activation of modules performing functions and interacting with each other for example in a cooperative manner.
  • the drone 210 also includes at least one reserve of RP products associated with at least one DE trigger configured so that, when activated, perform an action on the reserve of RP products.
  • the reserve of RP products is for example in the form of a container comprising a closed orifice and intended to be released by a trigger.
  • the reserve of RP products is for example a cartridge of cylindrical shape closed by a plug and the light product to be dropped is for example an extinguishing agent stored in solid form and intended to sublimate in the gaseous state in contact with air, c that is to say at the time of release of the orifice. Sublimation facilitates the expulsion of the product from the cartridge in the form of a jet.
  • the plug sealing the orifice is for example in the form of a wax capsule capable of melting above a certain temperature.
  • the action on the reserve of RP products which the ED trigger exerts is for example the heating of the wax seal allowing the opening of the orifice and the expulsion of the active product in the gaseous state.
  • the action of the trigger on the reserve of RP products can also consist in removing the cap from the cartridge and freeing the orifice.
  • the drone 210 may include several reserves of RP products each containing identical or different products and each associated with a trigger.
  • the drone comprises for example feet 21 1 allowing it to land on the ground.
  • the drone 210 also includes at least one rotary wing UP propulsion unit.
  • the propulsion unit comprises for example a plurality of propellers 200.
  • the rotary wing propulsion unit advantageously allows the drone to hover or at low speed.
  • the propulsion unit UP creates an air flow 203 represented by curved arrows forming a cone as shown in FIG. 3.
  • the air flow 203 is generated by the rotation of the propellers 200 which create a lift force allowing the drone 210 to fly and exerts a pushing force on the elements in the air flow 203.
  • the expelled light extinguisher has characteristics which allow it to feel the pushing effect exerted by the air flow 203 of the drone 210.
  • the expelled light product thus feels the pushing effect.
  • the trajectory of the expelled gas 1 12 is influenced by the air flow 203.
  • Effect distance means the maximum distance between the drone 210 and the target 110 so that the light product dropped by the drone 210 can reach the target 1 10 without too much dispersion, so as to maintain an extinguishing effect.
  • the release trajectory 1 12 is influenced on the one hand by the wind 11 1 which pushes the light product laterally and on the other hand by the air flow 203 generated by the drone which pushes the product light down.
  • the release trajectory 1 12 may have several stages, that is to say several vertical portions and several horizontal portions, under the effect of a continuous lateral wind 1 1 1 and of a pulsed vertical flow produced by the propellers 200 of the drone 210.
  • the horizontal portions correspond to the instants to which the light product is only subjected to wind 1 11 and the vertical portions correspond to the instants at which the light product is subjected to the wind 1 1 1 and to the pushing force exerted by the air flow 203.
  • the pushing force exerted by the flow of air 203 can counter the disturbing element that constitutes the wind 1 1 1.
  • the flow of air 203 generated by the propellers 200 of the drone 210 defines a volume.
  • volume limits are shown in dotted lines in Figure 3. This volume has a typical cone shape, as shown in Figure 3.
  • Each container is preferably placed inside the cone, and oriented downwards, as shown in FIG. 3.
  • the volume of expelled light product which has an initial speed is further pushed down under the effect of the air flow generated by the drone.
  • the drone 210 may include a larger number of propellers distributed around the periphery of the cone of propelled air flow.
  • a single RP cartridge is shown inside the cone, but several cartridges could be arranged inside the cone.
  • cartridge placed inside the cone it is understood that the expulsion orifice of the cartridge is arranged inside the cone and that thus the light product expelled is subjected to the acceleration of the air flow generated by the drone 210.
  • the drone 210 also comprises a trajectory control unit UT configured to control the propulsion unit UP so as to obtain a determined drone trajectory.
  • the drone 210 also includes at least one UD detection unit enabling the acquisition of environmental data.
  • the detection unit UD comprises for example a thermal sensor, an environmental datum is then a temperature.
  • the thermal sensor is for example an infrared sensor. This allows the risk to be taken into account exposure of the drone 210 to excessive heat, when the drone 210 intervenes in a fire.
  • the detection unit UD comprises, for example, an anemometer, an environmental data item then being representative of the wind speed and direction. This makes it possible to take into account the information concerning the stresses exerted by the wind 1 1 1 on the drone 210, for example for a hovering flight, but also to take account of the wind for the conditions of release. As shown in FIG. 3, the drone 210 shifts laterally with respect to a vertical position of the target 110.
  • the detection unit UD comprises for example a thermal camera and a video acquisition unit configured to acquire thermal images filmed by the thermal camera.
  • the drone 210 comprises at least one UL location unit, for example a GPS type module.
  • the control unit UC in communication link with the trajectory control unit UT, the trigger (s) DE of the container (s), the detection unit UD and the location unit UL, allows autonomous management by the drone.
  • the control unit in particular sends commands directly to the autopilot of the control unit, which allows the reprogramming of a mission in progress memorized by the control unit.
  • the drone 210 comprises for example a camera and a video acquisition unit configured to record the images filmed by the camera and retransmit the video stream intended for a ground station and for an operator to enable it to follow the intervention in progress and if necessary, send instructions to the drone 210.
  • the drone 210 UC control unit includes for example:
  • a first step 101 is for example a step of determining the target 1 10 by the target determination module MD of the drone 210.
  • the target 1 10 can be determined from the environmental data acquired by the UD detection unit of the drone 210.
  • the drone 210 can determine the relative position of a fire, using the thermal camera so as to detect hot spots beyond a memorized temperature threshold.
  • a location of a fire or a start of a fire can also be transmitted by an operator through a ground station in communication with the drone.
  • the detection unit UD After determining the position of the target, the detection unit UD performs a step 102 of acquiring environmental data.
  • This acquisition step 102 consists for example of acquiring temperature data using a thermal sensor of the detection unit UD or the wind speed and direction using the anemometer of the UD detection unit or other data on the external stresses exerted on the drone 210 and which will be exerted on the light product after its release.
  • the air flow calculation module MF then performs a step 103 of calculation of the air flow 203 generated by the propulsion unit UP of the drone 210.
  • This step 103 consists in an evaluation of the thrust force exerted by the air flow 203.
  • the MTL release trajectory calculation module then performs a step 104 of calculating a release trajectory 112. This trajectory calculation is for example carried out as a function of the environmental data acquired in step 102 and of the flow d air 203 calculated in step 103.
  • the drone 210 performs an assessment of its release trajectory 11 and of its optimal distance of action, taking into account external constraints such as wind and the stresses exerted by the drone 210 on the light product once dropped.
  • the calculation of a trajectory in a first position can be carried out before verifying, in a verification step 105, whether the light product dropped can effectively reach the target.
  • a new drop position is for example considered and a new step 104 of calculating a drop trajectory is carried out.
  • This new release position is for example a position closer to an obstacle or closer to the fire, that is to say a less secure position.
  • a real-time movement is for example carried out in a repositioning step 106 aiming to benefit from a new effective position of the drone.
  • a new verification step 105 is carried out to determine whether the light product dropped can effectively reach the target.
  • a next step 109 of dropping the light product onto the target 110 is carried out by the dropping module ML.

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Abstract

L'invention concerne un drone comprenant une unité de propulsion piloté par une unité de contrôle de trajectoire, l'unité de contrôle de trajectoire étant commandée par une unité de commande, l'unité de propulsion comprenant une pluralité d'hélices réparties en périphérie d'un flux d'air porteur présentant une forme de cône et générant une force de propulsion, le drone comprend notamment au moins une réserve (RP) d'agent actif destiné à être expulsé sous la forme d'un produit léger sous l'action d'un déclencheur, ladite réserve d'agent actif étant disposée au moins en partie dans le cône (203).

Description

DRONE EXTINCTEUR DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION
Le domaine technique de l’invention concerne les dispositifs de lutte contre les incendies et en particulier les équipements mobiles d’intervention.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION
Pour les interventions sur des zones difficiles d’accès ou dangereuses, il est connu d’envoyer des aéronefs à voilure fixe ou à voilure tournante pour lutter contre un incendie. Un avion bombardier d’eau est par exemple utilisé pour lutter contre les feux de forêt.
Ces techniques ne sont toutefois pas adaptées à des feux se déclarant à l’intérieur de bâtiments. De plus le temps de réaction nécessaire à une intervention n’est adapté qu’à des feux de grande ampleur.
Il existe ainsi un besoin de fournir un dispositif adapté au feu se déclarant à l’intérieur d’un bâtiment et permettant un temps d’intervention plus court.
RESUME DE L’INVENTION
L’invention vise à pallier aux problèmes évoqués précédemment, en fournissant un drone permettant une intervention dans un temps réduit et adaptés à un feu à l’intérieur d’un bâtiment.
Cet objectif est atteint grâce à un drone comprenant une unité de propulsion piloté par une unité de contrôle de trajectoire, l’unité de contrôle de trajectoire étant commandée par une unité de commande, l’unité de propulsion comprenant une pluralité d’hélices réparties en périphérie d’un flux d’air porteur présentant une forme de cône et générant une force de propulsion, caractérisé en ce qu’il comprend au moins une réserve d’agent actif destiné à être expulsé sous la forme d’un produit léger sous l’action d’un déclencheur, ladite réserve d’agent actif étant disposée au moins en partie dans le cône.
Selon une caractéristique de l’invention, chaque réserve d’agent actif se présente sous la forme d’une cartouche comprenant un agent extincteur libéré via un orifice obturé par un bouchon, le déclencheur ayant pour action de libérer l’orifice de son bouchon, l’orifice de la dite réserve étant disposé dans le cône et orienté à l’opposé de la force de propulsion.
Selon une autre caractéristique de l’invention, le bouchon comprend de la cire, le déclencheur agissant sur le bouchon par une action de réchauffement.
Selon une autre caractéristique de l’invention, l’agent actif est stocké sous forme solide et est destiné à sublimer au contact de l’air, lors de la libération de l’orifice, favorisant ainsi son expulsion en un jet orienté à l’opposé de la force de propulsion.
Selon une autre caractéristique de l’invention, l’agent actif est un gaz se combinant aux atomes d’oxygène et de préférence aux molécules chaudes, réalisant ainsi un étouffement du feu.
Selon une autre caractéristique de l’invention, le drone comprend au moins une unité de détection configurée pour acquérir des données d’environnement comprenant une caméra thermique, l’unité de commande comprenant au moins :
- un module de détermination de cible pour déterminer une cible sur laquelle larguer le produit ;
- un module de calcul de trajectoire de largage configuré pour calculer ou actualiser une trajectoire de largage en fonction des données d’environnement acquises par l’unité de détection;
- un module de calcul de flux d’air configuré pour calculer le flux d’air généré par le drone en fonction d’une puissance de consigne générée par l’unité de propulsion.
Selon une autre caractéristique de l’invention, le drone comprend une unité de localisation, le drone, en liaison de communication avec une station au sol, recevant une localisation de feu ou de départ de feu.
Un autre objet de l’invention concerne un procédé de largage par drone d’au moins un produit léger comportant les étapes suivantes :
- déterminer une cible sur laquelle larguer le produit;
- acquérir des données d’environnement par une unité de détection du drone;
- calculer un flux d’air généré par le drone;
- calculer une trajectoire de largage en fonction des données d’environnement acquises et du calcul de flux d’air;
- vérifier, avant largage, que la trajectoire de largage permet au produit d’atteindre efficacement la cible ou se déplacer dans une nouvelle position puis effectuer un saut à l’étape de calcul de la trajectoire de largage.
Avantageusement l’agent extincteur est un gaz qui éteint le feu par étouffement en sublimant au contact des molécules d’oxygène. Ainsi, l’agent extincteur n’est pas sous pression et n’engendre pas de dégâts sur les zones avec lesquelles il entre en contact lors de son largage. Le drone peut donc utiliser l’agent extincteur sans attendre d’instructions d’un opérateur pour confirmer la présence d’un incendie, sa diffusion n’engendrant aucune conséquence matérielle.
Avantageusement, le produit est suffisamment léger pour ressentir les effets du flux d’air généré par le drone. Ainsi, le flux d’air généré par le drone influe sur la trajectoire de largage du produit léger et peut être utilisé pour contrer un élément perturbateur ou augmenter la distance d’effet.
Avantageusement, la cible peut être déterminée de manière autonome à partir des données d’environnement acquises par l’unité de détection du drone. Une donnée d’environnement peut être par exemple une température ou une vitesse du vent.
Avantageusement, le flux d’air généré par l’unité de propulsion délimite un volume en cône et la réserve de produits est à l’intérieur de ce volume. Avantageusement, l’unité de détection comprend une caméra thermique et une unité d’acquisition vidéo configurée pour acquérir les images thermiques capturées par la caméra thermique. Le module de détermination de cible est par ailleurs configuré pour déterminer la cible à partir des images thermiques acquises. Ainsi, l’unité de détection permet par exemple de détecter un incendie.
Avantageusement, l’unité de détection comporte un anémomètre. Ainsi, l’unité de détection permet de mesurer la vitesse et la direction du vent pour évaluer les contraintes extérieures exercées sur le drone.
Avantageusement, le module de détermination de cible est configuré pour recevoir une consigne associée à une position d’intervention et choisir la position d’intervention pour cible. Ainsi, un opérateur peut choisir la cible sur laquelle le drone va larguer son produit léger.
L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention.
- La figure 1 montre un schéma synoptique d’un procédé selon l’invention.
- La figure 2 montre une représentation schématique d’un drone selon l’invention.
- La figure 3 montre une autre représentation schématique du drone selon l’invention disposé au-dessus d’une cible.
DESCRIPTION DETAILLEE D’AU MOINS UN MODE DE REALISATION DE L’INVENTION
Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique. On entend par « largage par drone d’un produit », l’action de lâcher, de laisser tomber le produit depuis un drone.
Le procédé 100 de largage peut être utilisé dans de nombreuses situations. La cible 1 10 et le produit à larguer diffère selon la situation. La cible 1 10 est par exemple un feu ou un départ de feu, le produit étant un agent extincteur.
Le produit léger se présente par exemple sous la forme d’un agent extincteur à l’état solide. Cet agent extincteur sublime au contact de l’air pour intervenir sur le feu dans son état gazeux.
Un drone 210 est représenté schématiquement à la figure 2. Le drone 210 est un véhicule sans pilote de type aéronef, c’est-à-dire un drone volant.
Le drone 210 est de préférence autonome, c’est-à-dire que le drone peut prendre des décisions sans nécessairement recevoir de consignes d’un opérateur.
Le drone 210 comporte une unité de commande UC. On entend par « unité de commande » un dispositif de traitement des données comprenant par exemple un ou plusieurs processeurs ou autres calculateurs et une ou plusieurs mémoires stockant par exemple des données de programmes, des pilotes, également désignés par drivers en anglais, ou des données représentatives de l’environnement en provenance d’un ou de plusieurs capteurs.
L’unité de commande UC est par exemple capable d’enregistrer et de traiter des données telles que des données de mission et des données issues de capteurs. L’unité de commande UC permet l’exécution de programmes pouvant faire appel à des sous-programmes pour réaliser des fonctions et sous-fonctions de traitement des données mémorisées. Un module fonctionnel est ainsi composé d’une ou plusieurs fonctions ou sous-fonctions réalisées par un ou plusieurs programmes ou sous-programmes. L’unité de commande UC permet ainsi l’activation de modules réalisant des fonctions et interagissant les uns avec les autres par exemple de façon coopérative.
Le drone 210 comporte également au moins une réserve de produits RP associée à au moins un déclencheur DE configuré pour, lorsqu’il est activé, effectuer une action sur la réserve de produits RP.
La réserve de produits RP se présente par exemple sous la forme d’un conteneur comprenant un orifice obturé et destiné à être libéré par un déclencheur.
La réserve de produits RP est par exemple une cartouche de forme cylindrique fermée par un bouchon et le produit léger à larguer est par exemple un agent extincteur stocké sous forme solide et destiné à sublimer à l’état gazeux au contact de l’air, c’est-à-dire au moment de la libération de l’orifice. La sublimation permet de faciliter l’expulsion du produit hors de la cartouche sous la forme d’un jet. Le bouchon obturant l’orifice se présente par exemple sous la forme d’une capsule de cire apte à fondre au-delà d’une certaine température. L’action sur la réserve de produits RP qu’exerce le déclencheur DE est par exemple le réchauffement de l’opercule de cire permettant le dégagement de l’orifice et l’expulsion du produit actif à l’état gazeux.
L’action du déclencheur sur la réserve de produits RP peut également consister à retirer le bouchon de la cartouche et libérer l’orifice.
On peut aussi envisager le largage de la cartouche par le drone au-dessus du feu, l’orifice de la cartouche étant libéré préalablement au largage ou le bouchon de cire étant destiné à fondre dans le feu pour libérer l’agent extincteur directement au cœur du feu sous l’effet de la température.
Le drone 210 peut comporter plusieurs réserves de produits RP contenant chacune des produits identiques ou différents et associées chacune à un déclencheur. Le drone comprend par exemple des pieds 21 1 lui permettant de se poser au sol.
Le drone 210 comprend également au moins une unité de propulsion UP à voilure tournante. L’unité de propulsion comprend par exemple une pluralité d’hélices 200. L’unité de propulsion à voilure tournante permet avantageusement au drone d’effectuer un vol stationnaire ou à faible allure.
L’unité de propulsion UP crée un flux d’air 203 représenté par des flèches courbes formant un cône comme représenté sur la figure 3. Le flux d’air 203 est généré par la rotation des hélices 200 qui créent une force de portance permettant au drone 210 de voler et exerce une force de poussée sur les éléments se trouvant dans le flux d’air 203.
Le produit extincteur léger expulsé présente des caractéristiques qui lui permettent de ressentir l’effet de poussée exercé par le flux d’air 203 du drone 210. Le produit léger expulsé ressent ainsi l’effet de poussée. Ainsi, la trajectoire du gaz expulsé 1 12 est influencée par le flux d’air 203.
Cela peut par exemple permettre de contrer un élément perturbateur comme un vent latéral 1 1 1 ou d’augmenter la distance d’effet en poussant le volume de produit extincteur léger expulsé.
On entend par « distance d’effet » la distance maximale entre le drone 210 et la cible 1 10 pour que le produit léger largué par le drone 210 puisse atteindre la cible 1 10 sans trop de dispersion, de façon à conserver un effet extincteur.
Comme représenté sur la figure 3, la trajectoire de largage 1 12 est influencée d’une part par le vent 11 1 qui pousse latéralement le produit léger et d’autre part par le flux d’air 203 généré par le drone qui pousse le produit léger vers le bas. Ainsi, la trajectoire de largage 1 12 peut présenter plusieurs paliers, c’est-à-dire plusieurs portions verticales et plusieurs portions horizontales, sous l’effet d’un vent latéral continu 1 1 1 et d’un flux vertical pulsé produit par les hélices 200 du drone 210. Les portions horizontales correspondent aux instants auxquels le produit léger n’est soumis qu’au vent 1 11 et les portions verticales correspondent aux instants auxquels le produit léger est soumis au vent 1 1 1 et à la force de poussée exercée par le flux d’air 203. D’une manière globale et en particulier sur les portions verticales, la force de poussée exercée par le flux d’air 203 peut permettre de contrer l’élément perturbateur que constitue le vent 1 1 1. Le flux d’air 203 généré par les hélices 200 du drone 210 délimite un volume.
Les limites du volume sont représentées en pointillés sur la figure 3. Ce volume présente une forme typique en cône, comme représenté sur la figure 3.
Chaque conteneur est de préférence disposé à l’intérieur du cône, et orienté vers le bas, comme représenté sur la figure 3. Ainsi le volume de produit léger expulsé qui présente une vitesse initiale, est encore davantage poussé vers le bas sous l’effet du flux d’air généré par le drone.
Sur la figure 3, seules deux hélices 200 ont été représentées, mais on comprend que le drone 210 peut comprendre un nombre plus important d’hélices réparties en périphérie du cône de flux d’air propulsé. De même une seule cartouche RP est représentée à l’intérieur du cône, mais plusieurs cartouches pourraient être disposées à l’intérieur du cône. Par cartouche disposé à l’intérieur du cône on comprend que l’orifice d’expulsion de la cartouche est disposé à l’intérieur du cône et qu’ainsi le produit léger expulsé est soumis à l’accélération du flux d’air généré par le drone 210. Le drone 210 comprend également une unité de contrôle de trajectoire UT configurée pour contrôler l’unité de propulsion UP de sorte à obtenir une trajectoire de drone déterminée.
Le drone 210 comprend également au moins une unité de détection UD permettant l’acquisition de données d’environnement. L’unité de détection UD comporte par exemple un capteur thermique, une donnée d’environnement est alors une température. Le capteur thermique est par exemple un capteur infrarouge. Cela permet de prendre en compte le risque d’exposition du drone 210 à de trop fortes chaleurs, lorsque le drone 210 intervient sur un incendie.
L’unité de détection UD comporte par exemple un anémomètre, une donnée d’environnement étant alors représentative de la vitesse et de la direction de vent. Cela permet de prendre en compte les informations concernant les contraintes exercées par le vent 1 1 1 sur le drone 210, par exemple pour un vol stationnaire, mais également de tenir compte du vent pour les conditions de largage. Ainsi comme représenté à la figure 3, le drone 210 se décale latéralement par rapport à une position à la verticale de la cible 1 10.
L’unité de détection UD comprend par exemple une caméra thermique et une unité d’acquisition vidéo configurée pour acquérir des images thermiques filmées par la caméra thermique.
Le drone 210 comporte au moins une unité de localisation UL, par exemple un module de type GPS.
L’unité de commande UC, en liaison de communication avec l’unité de contrôle de trajectoire UT, le ou les déclencheurs DE du ou des conteneurs, l’unité de détection UD et l’unité de localisation UL, permet une gestion autonome par le drone. L’unité de commande adresse notamment des commandes directement à l’autopilote de l’unité de contrôle, ce qui permet la reprogrammation d’une mission en cours mémorisée par l’unité de commande.
Le drone 210 comprend par exemple une caméra et une unité d’acquisition vidéo configurée pour enregistrer les images filmées par la caméra et retransmettre le flux vidéo destiné à une station au sol et à un opérateur pour lui permettre de suivre l’intervention en cours et éventuellement adresser des consignes au drone 210.
L’unité de commande UC du drone 210 comprend par exemple:
- un module de détermination de cible MC ;
- un module de calcul de position de largage MTL ; - un module de calcul de trajectoire de drone MTD ;
- un module de calcul de flux d’air MF ;
- un module de commande de largage du produit extincteur.
Les étapes du procédé 100 sont illustrées sur la figure 1. Comme représenté à la figure 1 , une première étape 101 est par exemple une étape de détermination de la cible 1 10 par le module de détermination de cible MD du drone 210. La cible 1 10 peut être déterminée à partir des données d’environnement acquises par l’unité de détection UD du drone 210.
Par exemple, le drone 210 peut déterminer la position relative d’un incendie, à l’aide de la caméra thermique de façon à détecter des points chauds au-delà d’un seuil de température mémorisé.
Une localisation d’un feu ou d’un départ de feu peut également être transmise par un opérateur grâce à une station au sol en liaison de communication avec le drone. Après la détermination de la position de la cible, l’unité de détection UD réalise une étape 102 d’acquisition des données d’environnement.
Cette étape d’acquisition 102 consiste par exemple à acquérir des données de température à l’aide d’un capteur thermique de l’unité de détection UD ou la vitesse et la direction du vent à l’aide de l’anémomètre de l’unité de détection UD ou d’autres données sur les contraintes extérieures exercées sur le drone 210 et qui s’exerceront sur le produit léger après son largage.
Le module de calcul de flux d’air MF réalise ensuite une étape 103 de calcul du flux d’air 203 généré par l’unité de propulsion UP du drone 210. Cette étape 103 consiste en une évaluation de la force de poussée exercée par le flux d’air 203. Le module de calcul de trajectoire de largage MTL effectue ensuite une étape 104 de calcul d’une trajectoire de largage 1 12. Ce calcul de trajectoire est par exemple réalisé en fonction des données d’environnement acquises à l’étape 102 et du flux d’air 203 calculé à l’étape 103.
Connaissant les caractéristiques du produit léger, par exemple sa masse et son mode de dispersion, le drone 210 réalise une évaluation de sa trajectoire de largage 1 12 et de sa distance optimale d’action, en prenant en compte les contraintes extérieures comme le vent et les contraintes exercées par le drone 210 sur le produit léger une fois largué.
Le calcul d’une trajectoire dans une première position peut être réalisé avant de vérifier, à une étape 105 de vérification, si le produit léger largué peut atteindre efficacement la cible.
En cas d’échec de vérification, une nouvelle position de largage est par exemple considérée et une nouvelle étape 104 de calcul d’une trajectoire de largage est réalisée. Cette nouvelle position de largage est par exemple une position plus proche d’un obstacle ou plus proche du feu, c’est-à-dire une position moins sécurisée.
Un déplacement en temps réel est par exemple réalisé dans une étape de repositionnement 106 visant à bénéficier d’une nouvelle position effective du drone.
Suite au calcul de trajectoire dans la deuxième position, une nouvelle étape 105 de vérification est effectuée pour déterminer si le produit léger largué peut atteindre efficacement la cible.
En cas de vérification confirmée, une étape suivante 109 de largage du produit léger sur la cible 1 10 est réalisée par le module de largage ML.

Claims

REVENDICATIONS
1. Drone comprenant une unité de propulsion (UP) piloté par une unité de contrôle de trajectoire (UT), l’unité de contrôle de trajectoire étant commandée par une unité de commande (UC), l’unité de propulsion comprenant une pluralité d’hélices (200) réparties en périphérie d’un flux d’air (203) porteur présentant une forme de cône et générant une force de propulsion, caractérisé en ce qu’il comprend au moins une réserve (RP) d’agent actif destiné à être expulsé sous la forme d’un produit léger sous l’action d’un déclencheur, ladite réserve d’agent actif étant disposée au moins en partie dans le cône (203).
2. Drone selon la revendication 1 , caractérisé en ce que chaque réserve (RP) d’agent actif se présente sous la forme d’une cartouche comprenant un agent extincteur libéré via un orifice obturé par un bouchon, le déclencheur ayant pour action de libérer l’orifice de son bouchon, l’orifice de la dite réserve étant disposé dans le cône (203) et orienté à l’opposé de la force de propulsion.
3. Drone selon la revendication 2, caractérisé en ce que le bouchon comprend de la cire, le déclencheur agissant sur le bouchon par une action de réchauffement.
4. Drone selon l’une des revendications 2 à 3, caractérisé en ce que l’agent actif est stocké sous forme solide et est destiné à sublimer au contact de l’air, lors de la libération de l’orifice, favorisant ainsi son expulsion en un jet orienté à l’opposé de la force de propulsion.
5. Drone selon la revendication 4, caractérisé en ce que l’agent actif est un gaz se combinant aux atomes d’oxygène et de préférence aux molécules chaudes, réalisant ainsi un étouffement du feu.
6. Drone selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend au moins une unité de détection (UD) configurée pour acquérir des données d’environnement (1 11 ) comprenant une caméra thermique, l’unité de commande (UC) comprenant au moins :
- un module de détermination de cible (MC) pour déterminer une cible (1 10) sur laquelle larguer le produit ; - un module de calcul de trajectoire de largage (MTL) configuré pour calculer ou actualiser une trajectoire de largage (1 12) en fonction des données d’environnement acquises par l’unité de détection (UD);
- un module de calcul de flux d’air (MF) configuré pour calculer le flux d’air (203) généré par le drone (210) en fonction d’une puissance de consigne générée par l’unité de propulsion (UP).
7. Drone selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend une unité de localisation (UL), le drone, en liaison de communication avec une station au sol, recevant une localisation de feu ou de départ de feu.
8. Procédé (100) de largage par drone (210) d’au moins un produit léger comportant les étapes suivantes :
- déterminer une cible (1 10) sur laquelle larguer le produit (101 ) ;
- acquérir des données d’environnement par une unité de détection (UD) du drone (210); - calculer un flux d’air (203) généré par le drone (210);
- calculer une trajectoire de largage (1 12) en fonction des données d’environnement acquises et du calcul de flux d’air (203) ;
- vérifier, avant largage, que la trajectoire de largage (1 12) permet au produit d’atteindre efficacement la cible ou se déplacer dans une nouvelle position puis effectuer un saut à l’étape de calcul de la trajectoire de largage.
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