ITPV20130003A1 - Sistema per espulsione di paracadute, in particolare per drone - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un sistema per l'espulsione di paracadute, in particolare per diverse tipologie di droni.

I domi, appartengono alla categoria degli aeromobili a pilotaggio remoto, spesso di dimensioni contenute, e trovano ad oggi molteplici definizioni quali ma non limitatamente a UAV o Unmaned Air Veichle in lingua anglosassone che significa veicolo aereo senza piolta, RPAS o Remote Piloted Air System in lingua anglosassone che significa sistema aereo pilotato a distanza ed RPAV o Remoted Piloted Air Veichle in lingua anglosassone che significa veicolo aereo pilotato a distanza.

L'invenzione è adatta all'impiego in diverse tipologie di droni, siano questi di tipo a multi-rotore, ad ala rotante che ad ala fissa. E' di particolare interesse la tipologia di droni a multi-rotore grazie alla semplicità costruttiva che vede ridursi notevolmente il numero di elementi meccanici rispetto ad una tipologia di drone ad ala rotante; anche rispetto ad un drone ad ala fissa il drone a multi-rotore presenta vantaggi riconducibili alla possibilità di effettuare il VTOL o Vertical Take Off Landing in linguaggio anglosassone che significa decollo ed attcrraggio verticali, come anche la possibilità di effettuare 1' HOVERTNG in lingua anglosassone che significa volo stazionario, analogamente a quanto eseguibile da un elicottero. Un drone multirotore consiste essenzialmente in un sistema composto da un numero variabile di bràcci, generalmente da quattro ad otto, disposti a raggiera e solidali ad un corpo centrale recante l'elettronica di controllo; all'estremità di ognuno dei bràcci è installato un motore recante un'apposita elica sia essa di tipo a passo fisso o a passo variabile destinata a generare il sostentamento e la direzionalità in volo.

Le varie tipologie di droni descritti, grazie alla loro versatilità di utilizzo, vengono utilizzati in diversi impieghi come ad esempio le riprese video o cinematografiche, la fotografia aerea, la sorveglianza del territorio, la mappatura fotogrammetrica, le ispezioni aeree, utilizzi di carattere di sicurezza ed impieghi tattici anche con l'ausilio di diverse tipologie di strumenti installati a bordo.

Per la loro versatilità questa tipologia di droni può operare anche a quote molto basse.

Per la maggior parte degli impieghi sopra descritti i droni vengono oggi equipaggiati con sistemi elettronici di ausilio del volo in grado di offrire anche una navigazione automatica seguendo una rotta o percorso costituito da punti su coordinate GPS. Nel caso dei droni a multi-rotore i sistemi elettronici installati a bordo sono particolarmente elaborati essendo per natura questa tipologia di mezzo aereo aerodinamicamente instabile. Grazie alla disponibilità di nuove tipologie di accumulatori elettrici dalle caratteristiche sempre più evolute soprattutto in termini di peso/capacità, per i vari tipi di droni sopra descritti è disponibile anche la propulsione elettrica.

Date la caratteristiche sopra descritte, relativa alla bassa quota alla quale questi mezzi possono operare, ed alla natura aerodinamica dei mezzi stessi che come accennato si affidano prevalentemente a complessi sistemi di elettronici di stabilità e navigazione del volo, in caso di avaria di questi sistemi, come in caso di avarie meccaniche o della sorgente di alimentazione si rende necessario dotare questi dronii d un sistema di sicurezza che permetta l'espulsione di un paracadute adatto ad operare in tempi molto rapidi e quindi anche a bassa quota ed in grado di offrire una affidabilità operativa nel tempo.

Oltre alla problematica dell'operatività a bassa quota, queste tipologie di dron , in particolare quelli ad ala rotante e a multi-rotore, presentano in caso di caduta, una problematica che riguarda l'imprevidibilità dell'assetto di caduta del drone con la conseguente necessità di espellere il paracadute ad un adeguata distanza dal drone stesso affinchè lo stesso paracadute possa dispiegarsi rapidamente senza interferire con le eliche, specialmente nel caso di drone multi-rotore, od il rotore principale per i droni di tipo ad ala rotante.

Esistono ad oggi sitemi di espulsione di un paracadute grazie alla detonazione di una cartuccia di carica esplosiva.

Questi sistemi non assolvono alle necessità sopra descritte relative alla necessità di estrazione del paracadute ad adeguata distanza dalle parti in movimento del drone anche per garantire l'apertura del paracadute a bassa quota.

Questi sistemi si affidano a cariche esplosive che per termini di legge non possono eccedere una determinata potenza non permettendo un espulsione del paracadute a debita distanza dal drone. Inoltre essendo questi droni spesso impiegati per utilizzi professionali si presenta in certi casi la necessità di trasportarli a bordo di aeromobili di linea per raggiungere la destinazione operativa rendendo difficoltoso se non impossibile l'imbarco in caso siano equipaggiati con un paracadute ad estrazione tramite carica esplosiva.

Uno scopo dell'invenzione è in particolare quello di assolvere agli inconvenienti sopra citati riguardo alla necessità di operatività a bassa quota come a quella relativa alla necessità di estrarre il paracadute a debita distanza dalle parti meccaniche in movimento del mezzo od al di fuori dell'area di un'eventuale rotazione del mezzo stesso rispetto ad uno o più dei propri assi durante una caduta, come alla necessità di poter disporre di un sistema di estrazione del paracadute privo di cariche esplosive ed in grado di garantire in qualsiasi circostanza la disponibilità della massima pressione di gas per l'estrazione del paracadute senza possibilità di perdite di pressione, considerando anche la necessità di disporre di un sistema dai pesi contenuti.

A questo fine l'invenzione ha per oggetto un sistema di estrazione di paracadute comprendente in particolare:

- un primo apparato solidale meccanicamente con un drone composto da un sistema di lancio comprendente un vettore azionato da una bomboletta di gas Co2

- un contenitore solidale meccanicamente con la struttura del drone atto a contenere il paracadute che è collegato al vettore azionato da gas Co2 tramite delle funicelle di estrazione

- un modulo elettronico atto ad azionare il sistema di lancio, detto modulo elettronico essendo solidale al primo apparato o in apposito contenitore esterno solidale al drone stesso.

Il primo apparato secondo l'invenzione può ad esempio essere installato sul drone posizionandolo a distanza dal contenitore del paracadute o può essere installato nelle immediate vicinanze od anche i due apparati possono essere solidamente connessi tra loro o possono essere realizzati in un unica struttura.

Il contenitore del paracadute può essere ad esempio solidale al drone ed essere atto ad alloggiare il paracadute e le funi di collegamento tra il paracadute e la struttura del drone, il contenitore del paracadute può essere posizionato a debita distanza dal primo apparato anche per consentire una idonea distribuzione dei pesi a bordo del drone.

Il modulo elettronico atto ad azionare il dispositivo di lancio del paracadute oltre all'azionamento del sistema di lancio del paracadute assolve anche ad altre funzioni come ad esempio e non limitatamente allo spegnimento del propulsore o dei propulsori del drone ed all'azionamento del carrello d'atterraggio, detto modulo elettronico può essere solidale al primo apparato, ma può anche essere disposto in un'apposito contenitore installato in una zona diversa del drone. Il modulo elettronico può essere attivato per il lancio del paracadute dall'operatore di volo del drone tramite sistema di controllo a radiofrequenza o può anche essere comandato autonomamente da opportuni sensori di assetto e di informazioni relative ai dati di volo installati a bordo del drone stesso od anche da sensori di posizione del drone nello spazio tridimensionale nel quale il drone si trovi ad operare per consentire una discesa sicura del drone stesso in caso di fuoriuscita da detta area tridimensionale.

Il Sistema per espulsione di paracadute secondo l'invenzione presenta in particolare quali vantaggi principali il fatto di permettere l'estrazione del paracadute in tempi rapidi ed a distanza dal drone, il vantaggio di non essere operato da cariche esplosive ne di presentare la possibilità di perdite di pressione del gas d'azionamento.

Un ulteriore vantaggio risulta dal contenimento dei pesi del sistema stesso essendo la bomoletta di gas Co2 un elemento facente parte del lanciatore del paracadute e quindi espulsa con esso.

Altre caratteristiche e vantaggi dell'invenzione appariranno con l'aiuto della descrizione che segue, data a titolo illustrativo e non limitativo, esposta con riguardo ai disegni allegati, che rappresentano: - la figura la: mostra un esempio del sistema per espulsione di paracadute secondo l'invenzione installato su un drone ad ala fissa;

- la figura Ib : mostra un esempio del sistema per espulsione di paracadute secondo l'invenzione installato su un drone ad ala fissa;

- la figura le : mostra un esempio del sistema di sicurezza tramite estrazione di paracadute secondo l'invenzione installato su un drone a multi-rotore;

- la figura 2: mostra un esempio degli apparati costituenti il sistema per espulsione di paracadute secondo l'invenzione disposti su di un supporto adatto all'installazione su di un drone a multi-rotore:

- le figure 3a e 3b: mostrano un esempio di disposizione dei singoli elementi costituenti l'apparato principale del sistema consistente nel dispositivo di lancio;

Le figure la, Ib e le mostrano degli esempi di installazione del sistema per espulsione di paracadute secondo l'invenzione a bordo di diverse tipologie di droni: la ad ala fissa 1, Ib elicottero 2 ed le a multi-rotore 3. Nelle figure la, Ib e le sono identificati gli elementi principali del sistema per espulsione di paracadute secondo l'invenzione composti da 4 lanciatore, 5 fune di estrazione del paracadute, 6 contenitore del paracadute.

In figura 2 è rappresentato l'insieme dei dispositivi 4 lanciatore, 5 fune di estrazione del paracadute, 6 contenitore del paracadute, installati a titolo di esempio su di una struttura ad arco 8 idonea ad esempio ad essere fissata ad un drone multi-rotore tramite delle pinze di fissaggio 7 da ancorare ai bràcci del drone stesso; è visibile anche un esempio di una spina di sicurezza 9 da inserire nelle fasi di non utilizzo atta a bloccare il lanciatore.

La figura 3a rappresenta un'esempio di realizzazione del lanciatore 4 che consiste nel dispositivo principale del sistema per espulsione di paracadute secondo l'invenzione. Il sistema di lancio 4 è composto da un tubo cilindrico 13 sul quale è avvitata nella parte superiore una bomboletta commerciale di gas Co2 10, questi due elementi vengono lanciati grazie alla pressione del Gas una volta azionato il sistema permettendo tramite funicelle ad essi collegati di estrarre il paracadute. Sempre nella figura 3a sono rappresentati a titolo di esempio di realizzazione un blocco 18 di fissaggio del lanciatore alla struttura del drone, una spina di sicurezza 9 da inserire quando il sistema non è impiegato, detta spina di sicurezza previene il lancio del sistema in caso di azionamento accidentale ed un coperchio di forma cilindrica 21 solidale al blocco di fissaggio 18.

In figura 3b sono rappresentati, a titolo di esempio di realizzazione del dispositivo di lancio 4 del sistema per espulsione di paracadute, la bomboletta 10 contenente il Gas Co2 compresso, la bomboletta 10 è avvitata all'interno della parte superiore del tubo di lancio 13, detto tubo di lancio è infilato su di un'altro tubo 11 che assolve alla funzione di guida di lancio per il tubo 13. Nella fase di azionamento del sistema un punzone 12 viene liberato permettendone un movimento a scatto verso la base della bomboletta 10 grazie al carico della molla 14, che si trova in compressione, il punzone 12 in questa fase fora la membrana situata alla base della bomboletta 10 permettendo l'espulsione, grazie al gas liberato a grande potenza, sia del tubo di lancio 13 che della stessa bomboletta 10. Il punzone 12 è in questo esempio di realizzazione supportato dalla guida punzone 19 nella quale è avvitato per mantenere in compressione la molla 14. Il motore elettrico 17 azionato dal modulo elettronico di azionamento 20 può svitare un grano a vite 16 permettendo di liberare le leve di blocco 15 che rilasciano la guida punzone 19 permettendo al punzone di forare la membrana della bomboletta 10 liberando la fuoriuscita del gas Co2 ad alta pressione ed azionando quindi l'espulsione del lanciatore. Al tubo di lancio 13 sono fissate delle funicelle che durante la fase di azionamento trascinano con esse la sommità della cupola del paracadute alla quale sono fissate permettendone l'estrazione in tempi rapidi.

Il sistema di lancio permette vantaggiosamente, pur contenendo il peso del sistema, di disporre di un ulteriore massa lanciata con il tubo di lancio 13, quest'ulteriore massa risulta vantaggiosa per l'efficacia d'estrazione del paracadute ed costituita dalla bomboletta 10 lanciata insieme al tubo di lancio 13.

Vantaggiosamente il sistema di lancio 4 secondo l'invenzione permette di disporre sempre della massima pressione del gas contenuto nella bomboletta 10 essendo la stessa forata solo all'azionamento del sistema stesso.

Un altro vantaggio del sistema di lancio 4 è di permettere un facile smontaggio della bomboletta 10 per garantire la massima sicurezza durante la manipolazione del sistema quando questo non viene impiegato in volo.

Il sistema di lancio 4 secondo l'invenzione possiede vantaggiosamente un'efficacia di estrazione del paracadute superiore ad altri sistemi ad esempio azionati da cartucce di carica esplosiva grazie alla alta pressione del gas contenuto nella bomboletta 10.

Un altro vantaggio del sistema di lancio 4 secondo l'invenzione è la semplicità di riutilizzo del sistema grazie alla sola sostituzione della bomboletta 10, di facile reperibilità commerciale, ed al riarmamento della molla 14 e dei leveraggi di blocco 15.

Claims (5)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema per espulsione di paracadute caratterizzato dal fatto che comprende: - un dispositivo di lancio 4 solidale meccanicamente con la struttura di un drone 1, 2 ed 3 recante un tubo di lancio 13 ed una bomboletta di gas Co2 10; - un contenitore per paracadute 6 dove il paracadute è collegato tramite funicelle 5 al dispositivo di lancio 4; - un modulo elettronico di azionamento 20 che assicura l'azionamento del lanciatore 4.
2. 2. Sistema per espulsione di paracadute secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la bomboletta di gas Co2 è installata sul tubo di lancio 13.
3. 3. Sistema per espulsione di paracadute secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che la bomboletta di gas Co2 10 viene forata solo durante l'azionamento.
4. 4. Sistema per espulsione di paracadute secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dall'azionamento del dispositivo di lancio 4 tramite un modulo elettronico di azionamento 20 che può essere attivato dall'operatore del drone od autonomamente da appositi sensori installati a bordo del drone o posizionati a terra.
5. 5. Sistema per espulsione di paracadute secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni caratterizzato dal fatto che il contenitore 6 del paracadute può essere collocato a distanza dal dispositivo di lancio 4.