WO2013060693A2 - Exosquelette geometrique actif a carenage annulaire pseudo-rhomboedrique pour engin gyropendulaire - Google Patents

Exosquelette geometrique actif a carenage annulaire pseudo-rhomboedrique pour engin gyropendulaire Download PDF

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WO2013060693A2
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Definitions

  • the present invention relates to an active geometric exoskeleton with a pseudo-rhombohedral annular fairing for a machine with a pilot or a gyropendular drone.
  • the device which is the subject of the invention is an evolution of the concept of an amphibious gyropendular drone or a gyropendular machine with compensatory propulsion and collimation of fluidic gradient, multi-media, multimodal, vertical or horizontal takeoff and landing, with or without a pilot, which can be controlled by an on-board pilot, or remotely in manual or semi-autonomous mode, or in autonomous unmanned mode, which has been the subject of patent applications N ° FR / 0805805 and N ° FR / 1001719, authorizing navigation with an extended flight range under critical environmental conditions, in an air, land, sea, submarine and space environment, comprising a pseudo-rhombohedral annular fairing accommodating the upper, intermediate, lower and lateral propulsion group, which may be of type: electric, thermal, micro-tur
  • the navigational platforms involved in the applications mentioned above are designed to evolve in the following physical environments: air, land, sea, submarine or space, and allow them to reach or maintain a fixed or variable position in the space, defined by a specific flight plan, route, course, course, and orientation.
  • the active geometric exoskeleton with pseudo-rhombohedral annular fairing with any polyhedral or cellular structure, with flexible, semi-rigid or rigid walls, of 3D geometrical, concave or convex shape, makes it possible to ensure: 1) a landing by all time, by any means, with absorption of part of the resulting shocks, 2) abrupt re-launch during the approach phase or after a hard landing leaving the vehicle on the ground in a position other than that traditionally defined by the flight range of a rotary wing aircraft or not with conventional gas propulsion.
  • This active geometrical exoskeleton with pseudo-rhombohedral annular fairing comprising: a) an open fairing that can be partially or totally enclosed, b) a rotary wing, c) a fixed or retractable wing, d) an active or mobile dynamic annular self-supporting umbilical structure variable geometry, limits the impact of the aerodynamic or hydrodynamic drag as appropriate and the collimation of the different fluidic gradients in play, resulting from the combined effect of the different orientable propulsion groups and environmental conditions, depending on the plan flight, route, heading, flight range, flight path, speed, acceleration or deceleration, mass and center of gravity of the craft.
  • the existing airborne gears such as autogyros, helicopters, airplanes, space rockets, airships, submarines and satellites make it possible to move at a greater or lesser speed depending on a radius of action that depends mainly on their size, their wings, their inertia, their aerodynamic or hydrodynamic characteristics as appropriate and the method of propulsion retained.
  • the latter can evolve either on land, or underground, or in the air, on the sea, or under the sea or in space, depending on their size and maneuverability, and require specific meteorological and astrophysical conditions.
  • the different fields of application are, p. ex.
  • the major problems related to the use of current aircrafts are 1) the limited capabilities and performance in terms of range extension, take-off and flight stability, 2) take-off and flight clearance requirements when weather or astrophysical conditions are critical, 3) the inability to rapidly pass a series of fixed or mobile obstacles with or without collision resulting in more or less violent shocks, 4) the inability to take off from a position out of flight range (eg, overturned or steeply tilted), and 5) the inability to land in disaster and take off again when the weather or avionics parameters are not suitable for conventional rotary wing craft.
  • the propulsion systems for aerial, marine, submarine and space-based air craft can be divided into the following types: 1) propeller with single-blade propellers, or turbines 2) propellant-fueled jet propulsion or jet propulsion systems gas, liquid, gel, powder, solid or plasma type.
  • Propeller propulsion is either unitary on a single axis, in couple on two distinct axes, or in contra-rotation torque on an axis.
  • Combustion propulsion uses one or more nozzles of specific geometry and orientation in order to obtain the best distributed vertical thrust possible.
  • the stabilization of the systems using this mode of propulsion imposes a mixture gaseous fuel, liquid or solid of the most uniform quality possible, knowing that the ambient physical environment introduces important disturbances with respect to this mixture by exposure to the air, moisture, rain, hail, clouds of sand or dust or ashes, etc.
  • the wind blast that varies when the weather is bad induces abrupt localized variations in the pressure at the outlet of the combustion chamber.
  • the fact of moving inside the atmospheric layer in all weathers imposes, with the gear with pilot or the drones, a weak catch with the wind and a very strong reactivity of the system of mechanical, electronic or software stabilization.
  • Stabilization systems for aerial, marine, submarine or space vehicles or drones can be classified as winged, winged, fixed or steerable, winged, fixed or steerable, motorized or unpowered, with jet nozzles. gas or plasma, fixed or adjustable.
  • the control of the payload attitude and the center of gravity of the flying platform is one of the key elements to ensure the proper functioning of a craft with pilot or a remote-controlled or autonomous drone, because of this one depends its ability to respond adequately in real time when the aerodynamic, hydrodynamic or astrophysical characteristics of the environment are disturbed, problematic that a seasoned pilot can quickly interpret and translate into accurate navigation instructions.
  • the present invention involves the use of a device for navigation, locomotion and stabilization gyropendulaires, autonomous or semi-autonomous type, integrated in the craft with pilot or drone , allowing, while progressing in space, to quickly modify its geometry as a function of the flight range and the selected trajectory, and to adapt in real time the position of its center of gravity according to the context defined by modifications abrupt and strong intensity of the fluidic support of navigation: the air, the water or the vacuum of the space as the case.
  • the present invention proposes the use of an active geometric exoskeleton with a pseudo-rhombohedral annular fairing associated with a compensating propulsion propulsion machine and a fluidic gradient collimation, multi-media, multimodal, vertical or horizontal take-off and landing, with or without pilot, derived from the concept of amphibious gyropedular landing and vertical takeoff drone characterized in that it comprises: 1) an active geometric exoskeleton device with pseudo-rhombohedral annular fairing delimiting a low-drag hydrodynamic protection envelope, ie a polyhedral solid which combines a pseudo-rhombohedral structure with a hexagonal structure, a vertical right prism associated with an intermediate hexagon and a mathematical diamond (or asymmetric bipyramid) with a crown or sheath greater than a certain number of facets (eg three to fifteen star type facets , bezel and halifi) and a breech or sheath inferior to a certain number of facets (p
  • the device with pilot or the gyropedular drone comprises as complementary devices: 1) a device with cylindrical cavities located in the center of the upper propulsion group, and arranged at the periphery of the central structure, p. ex. at 120 ° to the three edges of the triangular base, to accommodate safety devices in case of sinking (parachute, inflatable stratospheric air balloon, distress flare, marking or interception laser module, radiofrequency warning module ,.
  • a payload device with a cylindrical housing that can go from one end to the other of the vertebral structure to accommodate specific application functions, or many other devices (control, visualization, detection, interception, inflatable cushions for landing shock absorption, harpooning device capable of towing a victim to the sea or docking with another craft, platform or terrain element, lashing device allowing to hoist a passenger or a victim, multi-arm or center-plate hexapod-type gripping device, articulated robotic arm, gas spray or liquid sprayer, rifle hypodermic darts, "Picatinny TM" type multifunctional mounting rails, missile launcher (air mortar function) facing upwards or downwards, launch platform of nanosatellites launcher), 3) an inflatable balloon safety device; periphery of the upper propulsion unit to ensure buoyancy in case of failure, 4) a semi-rigid sidelight umbrella device at the periphery of the upper propulsion unit for braking the fall in case of failure or in economy mode.
  • the rotational torque of the rotating propellers or nozzles has the effect of stabilizing the machine or the gyro-endoscopic drone along its central axis (such as the principle of the rotated rotor), which improves the attitude control of the localized propulsion device. in the upper part of it, especially when strong disturbances (aerodynamic, hydrodynamic, astrophysical or other), governed by the law of fluid mechanics, classical mechanics or celestial mechanics, are applied to the platform sailing.
  • the contra-rotation of the propellers makes it possible to virtually cancel the induced gyroscopic torque.
  • contra-rotation of the upper propulsion group makes it possible to compensate the global induced gyroscopic torque.
  • the active geometrical exoskeleton with pseudo-rhombohedral annular fairing associated with the concept of gyro-terminal machine or drone which is the subject of this patent is characterized by a geometric solid of polyhedron type having a concave or convex configuration, ie 1) cubic: octahedron, rhombicuboctahedron, rhombododecahedron, tetrahexahedral, hexaisoctahedral, conical, biconic, 2) quadratic: right or wrong prism, pyramid, trapezohedron, octagonal pyramid, dioctahedron, 3) hexagonal, 4) rhombohedral, 5) rhombic, orthorhombic, 6) monoclinic, 7) triclinic, 8) which may be of the type: conical, biconical, helix, spiral, torus, cylindrical, bicupole, octagonal gyrobicoupole
  • Propulsion devices whether or not rotary, with or without combustion, with or without gas, pulsed or not, housed in the upper, intermediate, lower and lateral part of the machine or the gyropendular drone generating an ascending vertical pushing force , allows it to rise, then to benefit from a stable orientation of the rotational torque induced by the opposite gravitational stabilizing force.
  • This is applied on the lower part of the machine or drone and results from the application of the weight of the payload and other devices housed in the compartment fixed under the central lower plate (which acts as the weight of a pendulum or string stretched kite carried by the wind).
  • the center of gravity in flight must remain as low as possible to ensure the stability of the vehicle or drone along its central axis, without generating a penalizing overload for the flight range and autonomy.
  • Free-space fluid gradient collimation performed by a mechanism for aligning the columns of the fluid circulated through the device, and axial turbo-compression resulting from a "Venturi” effect, generates an induced fluidic stabilization torque. between the upper and lower propulsion units, which has the effect of improving the stability, thrust and vertical traction of the machine.
  • the axial turbine performing an auxiliary compensation function of the gyroscopic torque induced by the upper, intermediate, lower and lateral propulsion units can thus move by translation on the axis of the active 3D articulated central body in order to optimize the position of the center of gravity.
  • the articulated connection controlled by autonomous electronic control, located between the upper propulsion device and the central lower plate accommodating the compartments of the rotating plate with inertial disk, the avionic control device and the payload, makes it possible to decorrelate the plates and inclinations of these.
  • This allows the correct functioning of the safety devices (parachute, distress flare, marking or interception laser module, radiofrequency warning module, ...), housed in the cylindrical structures housed in the hollow of the vertebral structure or distributed at the periphery of the right prism base with three sides or any geometry, being protected from any fluidic disturbance of the rotary wing of the propeller type, turbines, rotary nozzles or gas-type engines, and any mechanical disturbance of type vibrations or significant shocks.
  • This link is a real active articulated 3D central body with dynamic stabilization function, of any shape, p. ex. of circular, rectangular or elliptical section, driven by actuators of the type, p. ex. piezoelectric long filaments called piezo-fibers, worm drives, pneumatic, hydraulic, electromagnetic allows: 1) to connect the lower central plateau accommodating the payload to the propulsion device, 2) to route the various signals necessary for the control of the machine or the drone gyropendulaire, 3) allows to modify the center of gravity of the sailing platform according to the flight plan of the latter, 4) to ensure an ideal attitude of the different propulsion groups according to the configuration, the type of progression and the trajectory (acceleration, deceleration, ascent (5) to ensure the stability and ideal attitude of the central lower platform accommodating the avionics control device and the payload in order to provide the necessary accuracy for the aircraft.
  • the flight configuration adopted by the machine or drone gyropendor thus similar, by biomimicry, that of the jellyfish equipped with a parasol (upper propulsion unit), a flexible body (active articulated 3D central body) and its tentacles (lower propulsion group) as a means of propulsion and guidance.
  • the active dynamic annular self-supporting umbilical structure with variable geometry, circular, elliptical, rectangular, concave or convex, or any type, flexible, semi-rigid or rigid, pressurized or not, striated or not, notched or not, lubricated or not, coated or not with a non-stick insulating deposit of metal or polymeric type comprises a DC or AC power supply device and a pneumatic, hydraulic or electromagnetic type device for propelling, towing, guiding and to feed the machine with pilot or drone gyropendulaire in various physical environment of the empty type of space, air or other atmospheric gas, lake water, surface or underground river water, sea water, any liquid viscous or not, of the blood plasma type, subject to critical environmental conditions of pressure and temperature, which may comprise large fluidic currents of axial type, asc end, lateral or any, continuous or pulsed.
  • the electromagnetic device comprises at the periphery a filamentary winding of electrical conductor type in which passes a direct or alternating current, generating a magnetic field, of continuous or pulsed type, axial or in any orientation, bidirectional or not, allowing bidirectional axial displacement.
  • a filamentary winding of electrical conductor type in which passes a direct or alternating current, generating a magnetic field, of continuous or pulsed type, axial or in any orientation, bidirectional or not, allowing bidirectional axial displacement.
  • an active dynamic annular self-supporting umbilical structure with a variable geometry, in a rectilinear, spiral or arbitrary trajectory for repulsive propulsion or pulling by attraction of the conductive core having electromagnetic or ferromagnetic properties of neutral, passive or active type, integrated into the cylindrical body metal or not, constituting the vertebral structure of the machine with pilot or drone gyropendulaire.
  • FIG. 1 represents, in perspective, the active geometrical exoskeleton comprising a pseudo-rhombohedral annular fairing associated with the compensating propulsion gyropendular apparatus and multi-media, multimodal fluidic gradient collimation, vertical take-off and landing, in a drone configuration amphibious gyropendulaire with superior propulsion units counter-rotating, intermediate, inferior, and lateral, orientable along the three axes and the various devices that compose it.
  • FIG. 2 represents, in a front view, the bulge structure of the active geometrical exoskeleton comprising a pseudo-rhombohedral annular fairing associated with the gyropendular apparatus with compensatory propulsion and fluid gradient collimation, multi-media, multimodal, take-off and vertical landing, in an amphibious amphibious amphibious drone configuration with counter-rotating, intermediate, inferior, and lateral propulsion units, orientable along the three axes, and the various devices that compose it.
  • FIG. 3 represents, in high view, the geometrical configuration of the active geometrical exoskeleton comprising a pseudo-rhombohedral annular fairing composed of a right triangular base prism structure, a hexagonal intermediate structure, a pseudo-rhombohedral annular structure, rhombohedral having a multi-faceted outer circumference, specifying the location of the rotary wing engines or thrusters with counter-rotating, intermediate, lower, and lateral propulsion units, which can be steered along the three axes, and suspension-orientable rolling bearings, and the direction and torque of default applicable to compensate the global induced gyroscopic torque of the machine or drone gyropendulaire.
  • a pseudo-rhombohedral annular fairing composed of a right triangular base prism structure, a hexagonal intermediate structure, a pseudo-rhombohedral annular structure, rhombohedral having a multi-faceted outer circumference
  • FIG. 4 represents, in perspective, the active geometrical exoskeleton comprising a pseudo-rhombohedral annular fairing associated with the compensating propulsion gyropendular apparatus and fluidic gradient collimation, multi-media, multimodal, vertical take-off and landing, in a drone configuration amphibious gyropendulaire with propulsion groups greater than three subassemblies, intermediate, inferior, and lateral, orientable along the three axes and the various devices that compose it.
  • FIG. 4 represents, in perspective, the active geometrical exoskeleton comprising a pseudo-rhombohedral annular fairing associated with the compensating propulsion gyropendular apparatus and fluidic gradient collimation, multi-media, multimodal, vertical take-off and landing, in a drone configuration amphibious gyropendulaire with propulsion groups greater than three subassemblies, intermediate, inferior, and lateral, orientable along the three axes and the various devices that compose it.
  • the bulging structure of the active geometrical exoskeleton comprising a pseudo-rhombohedral annular fairing associated with the compensating propulsion gyropendular apparatus and fluidic gradient collimation, multi-media, multimodal, at take-off and vertical landing, amphibious amphibious drone configuration with propulsion groups greater than three subassemblies, intermediate, inferior, and lateral, orientable along the three axes, and the various devices that compose it.
  • FIG. 6 is a top view of the geometrical configuration of the active geometrical exoskeleton comprising a pseudo-rhombohedral annular fairing composed of a right triangular base prism structure, a hexagonal intermediate structure, a pseudo-rhombohedral annular structure, Rhombohedral having a multi-faceted outer circumference, specifying the location of the rotary wing engines or thrusters with propulsion units greater than three sub-assemblies, intermediate, inferior, and lateral, orientable along the three axes, and rolling devices orientable suspension, and the direction and torque of default applicable to compensate the global induced gyroscopic torque of the machine or drone gyropendulaire.
  • a pseudo-rhombohedral annular fairing composed of a right triangular base prism structure, a hexagonal intermediate structure, a pseudo-rhombohedral annular structure, Rhombohedral having a multi-faceted outer circumference
  • FIG. 7 represents, in perspective, a configuration of the gyropendular machine or drone integrating three hollow cylindrical structures, distributed around the periphery of the right triangular-based prism structure, and capable of accommodating various application functions (parachutes, flare, rods, etc.). stowage, ...) useful in a search and rescue context, as well as orientation control components according to the three axes of the various engines or thrusters.
  • FIG. 8 represents, in perspective, the various orientation control components according to the three axes of the various engines or thrusters, allowing attitude correction and compensation of the global induced gyroscopic torque, of the gyropendular machine or drone.
  • FIG. 9 represents, in perspective, a variant of the active geometrical exoskeleton, incorporating dynamic damping feet with active gyropendular orientation system distributed over the entire fairing, and three hollow cylindrical structures that can accommodate application functions.
  • FIG. 10 represents, in perspective, various configurations of active geometrical exoskeleton comprising an annular fairing making it possible to protect the propulsive vertebral structure of the gyropendular machine or drone, which integrates the various propulsion units and the payload accommodating the application functions, and absorb in part shocks in collisions with other craft, buildings or any other obstacle in the physical environment or terrain.
  • FIG. 11 represents, in perspective, the triangular-based vertical prism structure associated with the pseudo-rhombohedral annular fairing of the active geometric exoskeleton.
  • FIG. 12 represents, in perspective, the intermediate hexagonal structure associated with the pseudo-rhombohedral annular fairing of the active geometric exoskeleton.
  • FIG. 13 represents, in perspective, the asymmetric bipyramid-type rhombohedral structure associated with the pseudo-rhombohedral annular fairing of the active geometric exoskeleton.
  • FIG. 14 represents, in perspective, the propulsive vertebral structure of the gyropendular machine or drone, protected by the pseudo-rhombohedral annular fairing of the active geometrical exoskeleton, comprising an articulated hollow annular active 3D central body accommodating various application functions.
  • FIG. 15 represents, in perspective, the upper propulsion unit of the machine or gyropendular drone.
  • FIG. 16 represents, in perspective, the intermediate propulsion unit of the machine or gyropendular drone.
  • FIG. 17 represents, in perspective, the lower propulsion unit of the machine or gyropendular drone.
  • FIG. 18 represents, in perspective, the lateral propulsion unit of the gyropendular machine or drone.
  • Figure 19 shows, in perspective, the configuration allowing a landing of the machine or drone gyropendulaire on airbags after a controlled fall using a piezo-fiber active parachute group device.
  • FIG. 20 represents, in perspective, one of the active geometric exoskeleton configurations comprising a pseudo-rhombohedral annular fairing protecting a variant of the compensating propulsion gyropendular apparatus and fluid gradient collimation, multi-media, multimodal, take-off and landing vertical and horizontal, with cockpit open for the pilot, incorporating helical turbines.
  • FIG. 21 represents, in perspective, one of the active geometrical exoskeleton configurations comprising a pseudo-rhombohedral annular fairing protecting a variant of the compensating propulsion gyropendular apparatus and fluidic gradient collimation, multi-media, multimodal, take-off and landing vertical and horizontal, with interior closed for the pilot, integrating turbines within a higher propulsion group comprising three subassemblies.
  • FIG. 22 represents, in perspective, one of the active geometric exoskeleton configurations comprising a pseudo-rhombohedral annular fairing protecting a variant of the compensating propulsion gyropendular apparatus and fluidic gradient collimation, multi-media, multimodal, take-off and landing vertical and horizontal, incorporating gas reactors.
  • FIG. 23 represents, in perspective, one of the active geometrical exoskeleton configurations comprising a pseudo-rhombohedral annular fairing protecting a variant of the compensating propulsion gyropendular apparatus and fluidic gradient collimation, multi-media, multimodal, take-off and landing vertical and horizontal, incorporating a peripheral retractable wing.
  • FIG. 25 represents, in perspective, one of the active geometrical exoskeleton configurations comprising a pseudo-rhombohedral annular fairing protecting a variant of the compensating propulsion gyropendular apparatus and fluidic gradient collimation, multi-media, multimodal, take-off and landing vertical and horizontal, incorporating a retractable central wing with delta configuration.
  • FIG. 27 represents, in perspective, one of the active geometric exoskeleton configurations comprising a pseudo-rhombohedral annular fairing protecting a variant of the compensating propulsion gyropendular apparatus and fluid gradient collimation, multi-media, multimodal, take-off and landing vertical and horizontal, incorporating a retractable central wing with star configuration.
  • Figure 28 shows, in high view, the previous device after a rotation of 180 °.
  • Figure 29 shows, in profile, the procedure for taking off horizontally, flat and then in an inclined position, the machine or drone gyropendulaire.
  • FIG. 30 represents, in perspective, the take-off procedure in an initial position outside the flight domain (inverted or strongly inclined position) of the gyropendular machine or drone.
  • FIGS. 31 and 32 represent, in perspective, the approach maneuver, then landing in disaster resulting in a succession of shocks with tilting and rolling on the ground before stabilization and then vertical take-off of the amphibious machine or amphibious drone.
  • Figure 33 shows the functional view of the principle of gyropendular propulsion and stabilization and how the resulting or compensating forces, moments and induced torques interact.
  • FIG. 34 represents, in perspective, the simplified concept of the gyropendular machine or drone integrating upper and lower propulsion units, an axial turbine, an articulated 3D active central body or vertebral structure, and gyropendular ball joints.
  • FIG. 35 represents, in perspective, the hybrid gyropendular control stick of the machine or the drone, allowing, in semi-autonomous or manual mode, using the upper spherical part movable along the three axes, a control of the attitude and the gyroscopic torque of the platform, decorrelated from the control of the navigation and the locomotion realized by the orientation of the mobile handle on 3D ball joint, the management of the displacements in the three-dimensional space according to a specific plane of flight or a trajectory that can be preprogrammed (eg angular rotation or tilting or pivoting in discrete steps in degrees or quadrants, autonomous or non-obstacle avoidance or stall or spiral or loop avoidance procedure, ).
  • a specific plane of flight or a trajectory that can be preprogrammed (eg angular rotation or tilting or pivoting in discrete steps in degrees or quadrants, autonomous or non-obstacle avoidance or stall or spiral or loop avoidance procedure, ).
  • Figure 36 shows, in perspective, the free-gradient fluid gradient collimation mechanism and the fluid gradient column alignment applicable to the different upper, intermediate, lower, and lateral propulsion groups.
  • FIG. 37 represents, in perspective, the impact of the fluid gradient collimation, through the thrust cones, a function of the dynamic orientation along the three axes of the engines or thrusters, within the different groups of propulsion in interaction.
  • FIG. 38 represents, in perspective, various variations of manipulation or gripping application functions, namely the robotic multi-arm hexapod, the plateau hexapod, the robotic and plateau multi-arm hexapod combination.
  • FIG. 39 shows the laser multibeam matrix head, the multispectral multibeam scanning engine and the integration under the central lower plate of the machine with pilot or gyropendular drone.
  • FIG. 40 represents the amphibious gyroparticular drone equipped with multi-beam multi-beam multi-beam robotic hexapod, fixed on a six-legged 3D spider.
  • FIG. 41 represents the active geometrical exoskeleton with pseudo-rhombohedral annular fairing associated with the machine or gyropendular drone equipped with the multi-arm hexapod multi-beam multi-beam optical matrix head robot, fixed on a six-legged 3D spider.
  • Figures 42, 43, 44 show, in perspective, different configurations of motorizations or upper propellers, intermediate, inferior or lateral, of the machine or amphibious gyropendular drone.
  • Figures 45, 46, 47, 48, 49, 50 show, in perspective, different configurations of engines or upper thrusters, intermediate, inferior or lateral, the gyropendulaire multimodal machine with or without a pilot.
  • FIG. 51 represents, in perspective, the application of the subject of the invention to an underwater operation for pumping hydrocarbons from the amphibious gyropendular drone and the multimodal gyropendular device.
  • FIGS. 52, 53, 54, 55, 56 represent, in perspective, the application of the object of the invention to a power generation infrastructure, in a partially or fully immersed mobile pontoon configuration, free or anchored, filling a support and stabilization function, for wind turbines or turbines with dynamic attitude correction, maintained at a given geographical position and at a certain depth,
  • FIGS. 57 and 58 represent, in perspective, a wired variant of the gyropendular machine or drone, equipped with an active geometrical exoskeleton, evolving with or on an active annular self-supporting umbilical structure with variable geometry making it possible to supply the latter with the top or the bottom, in order to realize at a distance and over long periods of research, assembly, and interior, exterior maintenance on building, terrain or any relief.
  • FIG. 59 represents, in perspective, the application in the context of endovascular surgery of a miniaturized version of the amphibious gyropendular drone equipped with an active geometrical exoskeleton evolving on an active dynamic annular freestanding umbilical structure with variable geometry.
  • FIG. 60 represents, in perspective, the continuous multi-turn electromagnetic configuration of the active dynamic annular self-supporting umbilical structure with variable geometry and of the mobile reception base integrated into the vertebral structure of the multimodal gyropendular device or the amphibious gyropendular drone.
  • FIG. 61 represents, in perspective, two discrete multi-turn electromagnetic configurations of the active dynamic annular self-supporting umbilical structure with variable geometry and of the mobile cylindrical docking base integrated into the vertebral structure of the multimodal gyropendular device or the amphibious gyropendular drone .
  • Figure 62 represents, in perspective, the concept of amphibious gyropendular drone.
  • Figure 63 represents, in perspective, the concept of compensating propulsion gyropendular device and fluid gradient collimation, multi-media, multimodal, vertical takeoff and landing, with or without a pilot.
  • Figure 64 shows, in perspective, the icon illustrating the movements in space authorized by the concept of propulsion and stabilization gyropendulaire.
  • Figure 65 shows, in perspective, the rolling device incorporating a ball embedded in a spherical cavity base limiting friction.
  • FIG. 66 represents, in perspective, the compartment protecting the rotating plate with inertial disk, the avionic control device and the payload accommodating the various so-called internal application functions, which are supplemented by said so-called external ones housed within the central hollow cylindrical structures and devices.
  • the active geometrical exoskeleton with pseudo-rhombohedral annular fairing for gyropendular apparatus, object of the invention associated with the concept of compensating propulsion gyropendular apparatus and fluid gradient collimation, multi-media, multimodal, vertical take-off and landing, shown (188, 203, 204, 205, 212, 463), comprises an amphibious gyropendular drone declination (1, 52, 56, 90, 132, 427), which makes it possible to take off or to land vertically (176, 177, 178, 187) or horizontally (168, 169, 170), then to move along the three axes according to a specific flight plan, a route and a trajectory, without modifying if necessary the base of the central lower plate (430) accommodating the compartment (18) in the form of a hollow closed cylinder traversed at the axial level by the active 3D articulated central body, providing protection against impacts and bad weather s following devices: 1)
  • synchronization (447), detection, localization, telemetry and interception (448), and telecommunications (450), p. ex. of acoustic type, directional or non-directional transmit radio, or free-space optics, ranging from the extreme low frequency to the extreme other frequency, in pulse or non-pulse mode, associated with an analog or digital modulation and coding, of amplitude and / or angular frequency or phase, elementary or complex.
  • the vertical ascent of the machine or the gyropendular drone is ensured by the thrust produced by the upper (123, 428), intermediate (125), lower (127, 434) and lateral (129, 130, 131) propulsion units.
  • a fairing or guard (438) protects the upper and lower portions of the upper and lower propulsion units.
  • a central housing (436) can accommodate various accessories (flare, laser illumination, tracking, pointing or interception, parachute, inflatable ball, radio beacon, laser guided light rocket launcher, ... ).
  • a 3D gyropedular ball joint function (440, 441, 442, 443, 444, 453, 458, 477) makes it possible to orient the attitude of the propulsion units (428, 434, 439) in order to allow progression in one direction and a given trajectory.
  • An active 3D articulated central body (3, 91, 121, 429, 468) establishes a rigid or flexible connection between the upper propulsion unit (20, 21, 98, 99, 100, 123, 428) and the compartment (18, 431). ) integrating the payload (490).
  • the active 3D articulated central body (3, 91, 121, 429, 468) composed of a number of sections (429) and 3D ball joint functions (440, 441, 442, 443, 444) can take any necessary configuration in order to preserve the equilibrium of the machine with a pilot or a gyro-endurance drone by optimizing the position of its center of gravity (198), by compensating for the different forces of thrust or braking, moments or torques of rotation and gyroscopic (192, 194, 196, 197, 199, 201), while limiting the plate changes and jerks applied to the avionics controller (489) and the payload (490).
  • Lateral annular bodies (433) connect the lower thrusters (434) to the inertial disk rotating plate (430, 488).
  • 3D ball joint functions (445, 454) at both ends of these lateral bodies (433) allow free orientation of the latter and the lower thrusters (434) at their ends to reproduce the different configurations, e.g. ex. adopted by the jellyfish, for a given flight or dive plan.
  • the lower thrusters (434) being in rotation generate rotational torques, gyroscopic torques and moments (197, 199, 201), which make it possible to apply the equilibrium compensation forces to the machine or gyropendular drone. implemented, ie the global induced gyroscopic torque (202). This force balancing mechanism can thus be applied in air, in water and under vacuum in space, depending on the method of propulsion retained.
  • the functional view of the principle of gyropendular propulsion and stabilization (188) of the multi-modal gyropedular vehicle with pilot shown (FIG.63) or the amphibious gyropendular drone shown (FIG.62) involves several devices: a programmable logic component (450 ), p. ex. FPGA type, integrating a function real-time adaptation of the center of gravity (198) and compensation of the induced couples (192, 194, 196, 197, 199, 201), an upper propulsion group (428), an active 3D articulated central body (429).
  • a programmable logic component 450
  • p. ex. FPGA type integrating a function real-time adaptation of the center of gravity (198) and compensation of the induced couples (192, 194, 196, 197, 199, 201
  • an upper propulsion group (428
  • an active 3D articulated central body (429).
  • an axial turbine (439) providing an auxiliary function for compensating the gyroscopic torque induced by the upper (428) and lower (434) propulsion units, an inertial disk rotating plate (430, 488) accommodating the compartment (431). of the payload (432, 490) and a lower propulsion unit (434), in order to balance the different forces, and different moments and couples that interact, to obtain the desired resultant (202), applied to the center of gravity ( 198).
  • the free-space fluid gradient collimation mechanism (205, 212) carries out by means of a mechanism for aligning the columns of the fluid (210a, 211) circulated through the different groups of propulsions located in the extension of the axis thereof, an axial turbocharging phenomenon (206, 210) with a "Venturi” effect, which has the effect of generating a "moment” of axial fluid stabilization between the upper and lower propulsion units, improving the stability and the vertical thrust of the machine.
  • the vehicle with pilot or drone gyropendulaire can accommodate, under the central lower plate (430) inside the payload compartment and / or in the cylindrical structure, in the framework of scenarios such research, rescue, exploration or maintenance, an application function whose different configurations are represented (229, 231, 233, 234).
  • the first application function corresponds to a complex manipulation or gripping function of low precision, achieved by the addition of a robotic platform of the hexapod type, either robot with six legs or articulated arms, or biomimetic platform type in the form of an articulated hand.
  • the second application function corresponds to a simple manipulation function but very high accuracy, achieved by the addition of a robotic platform type hexapod "plateau.
  • the third application function corresponds to a complex manipulation function of average precision, achieved by the addition of the two previous robotic platforms, namely the six-legged hexapod periphery and the hexapod plateau in its center.
  • the fourth application function corresponds to a low, medium and high accuracy laser pointing function, making it possible to affix the footprint of a beam (238, 242, 249) on one or more fixed or moving targets and to follow them in dynamic, or to establish a point-to-multipoint free space telecommunication network, realized by the addition of a laser multibeam matrix head, or a 2D multi-spectral laser multibeam synchronous digital scanning engine. 3D (239), or type 180 ° / 360 ° (245).
  • the hybrid gyropendular control stick (204) shown (FIG. 35), integrating in a single device the joystick and throttle functions, is applicable to the set of configurations of the machine or the gyropendular drone, by the by means of piloting performed in on-board or remote mode of semi-autonomous or manual type, allowing using the upper spherical part (472, 474) movable along the three axes, a control of the attitude and the torque induced global gyro (202) of the platform, which is decorrelated from the control of the navigation performed by the orientation of the movable handle on 3D gyropendular ball joint (471, 473), ie the management of displacements in the three-dimensional space according to a plane specific flight, course, heading, flight path, orientation, attitude or flight pattern that can be preprogrammed (eg, angular rotation or tilt or steer in degrees or quadrants), autonomous procedure or not obstacle avoidance or stall or spiral or loop, ).
  • the object of the present invention is the geometrical active exoskeleton with pseudo-rhombohedral annular fairing shown (FIG.1) associated with the compensating propulsion gyropendular apparatus and fluid gradient collimation, multi-media, multimodal, take-off and Vertical landing, comprising a pseudo-rhombohedral annular fairing, of three-dimensional peripheral geometric envelope type, has the main function of providing protection: 1) rotary wings with engines or propellers, 2) avionic control device and pilot, 3 ) the payload accommodating specific application functions allowing a wider range of flight (hard landing, abrupt take-off, re-launch in reverse station, on the back.) It should be noted a number of arrangements allowing the integration of a pilot under the central upper plate (466) ensuring the rigidity of the structure, and a vertebral structure (468) s cindée in three branches (467), which allows to develop a space for the driver, while preserving the center of gravity of the original machine, so the equilibrium gyropendulaire.
  • a 3D ball joint function (465) has been incorporated in order to allow a correction of the alignment of the passenger compartment (467) with respect to the axis of the spinal structure (467, 468), which is flexible and adaptive in dynamics of the vehicle .
  • the structure surrounding the engines (434) can be extended (476) in order to raise the passenger compartment (431) and the engines (434) or thrusters (434) relative to the ground, while respecting a configuration compatible with the type of propulsion retained and the fluid circulating in it, in order to protect the lower propulsion unit during landings, landings, landing gear, landing, ...
  • launching platform (267) of launcher (271) of nanosatellites (273) at low, medium, high altitude, missile launcher (aerial mortar function), telescope or other detection equipment comprising a particular optics, harpooning device, device for stowage, gas diffusion device (e
  • flight configurations exist, e.g. ex. during emergency ditching procedure with flotation airbag trigger followed by radio frequency distress beacon and short-haul laser location activation when recovery is imminent, or during the group trigger procedure active upper piezo-safety parachutes (133) and inferior shock-absorbing airbags (134) on the ground.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif (FIG. l) exosquelette géométrique actif pour engin avec pilote ou drone gyropendulaire à propulsion compensatoire et collimation de gradient fluidique, multi-milieux, multimodal, à décollage et atterrissage vertical ou horizontal, pouvant évoluer dans les différents milieux physiques suivants : terrestre, aérien, maritime, sous-marin ou spatial, comportant un carénage annulaire pseudo-rhomboédrique actif qui 1) protège les différents groupes de propulsion et la charge utile en absorbant les chocs, 2) corrige l'assiette et réoriente la trajectoire lors de collisions avec tout obstacle de l'environnement physique ou du terrain, un tel engin étant muni de groupes de propulsion supérieur, intermédiaire et inférieur, et d'une structure vertébrale annulaire creuse intégrant une charge utile accueillant les fonctions applicatives adaptées à différents domaines : 1) défense et sécurité civile dans le cadre d'activité de recherche et de sauvetage, 2) exploration, navigation, transport, surveillance de scènes, 3) détection de gisements d'hydrocarbures ou de minerais, de forages ou pompages terrestre, sous-marin ou spatial, 4) support et stabilisation d'un ponton immergé mobile, libre ou ancré pour éolienne ou hydrolienne, 5) travaux d'entretien, 6) navigation et intervention endovasculaire ou intra-cavitaire en chirurgie, 7) télécommunications terrestres, aériennes, sous-marines ou spatiales, et 8) déploiement d'infrastructure de télécommunications en espace libre.

Description

Exosquelette géométrique actif à carénage annulaire pseudo-rhomboédrique pour engin gyropendulaire
La présente invention concerne un exosquelette géométrique actif à carénage annulaire pseudo-rhomboédrique pour engin avec pilote ou drone gyropendulaire. Le dispositif objet de l'invention est une évolution du concept de drone gyropendulaire amphibie ou d'engin gyropendulaire à propulsion compensatoire et collimation de gradient fluidique, multi-milieux, multimodal, à décollage et atterrissage vertical ou horizontal, avec ou sans pilote, pouvant être contrôlé par un pilote embarqué, ou à distance en mode manuel ou semi-autonome, ou en mode autonome sans pilote, ayant fait l'objet des demandes de brevets N° FR/0805805 et N° FR/ 1001719, autorisant la navigation avec un domaine de vol étendu sous des conditions environnementales critiques, dans un milieu aérien, terrestre, maritime, sous-marin et spatial, comprenant un carénage annulaire pseudo-rhomboédrique accueillant le groupe de propulsion supérieur, intermédiaire, inférieur et latéral pouvant être de type : motorisations électriques, thermiques, micro-turbines, turbines, turbines hélicoïdales, turbopropulseurs à gaz, turboréacteurs, statoréacteurs, et réacteurs fusée ou à plasma, équipé d'une voilure tournante ou non, soit un certain nombre d'hélices contrarotatives ou non, à pâles incurvées ou non, ou à tuyères à gaz rotatives ou non, ou d'ailettes de turbine ou de turboréacteur, asservies électroniquement de façon synchrone, entraînées par des motorisations ou propulseurs situées dans le prolongement de l'axe de celui-ci, réalisant une collimation de gradient fluidique en espace libre par un mécanisme d'alignement des colonnes du fluide mis en circulation au travers du dispositif, matérialisées sous la forme d'un certain nombre de vortex ou tourbillons colinéaires ou non, et de turbo- compression axiale associée à un effet « Venturi », générant un moment de stabilisation fluidique entre les groupes de propulsion supérieur, intermédiaire, inférieur et latéral, qui a pour effet d'améliorer la stabilité de l'assiette selon l'axe transversal, de l'inclinaison selon l'axe longitudinal et de l'orientation selon l'axe de lacet, la poussée puis la traction verticale de l'engin, un corps central articulé 3D actif de forme annulaire, appelé structure vertébrale, procurant une fonction de stabilisation et d'orientation de la progression dans l'espace, découlant d'un mécanisme de type gyroscope et pendule de Foucault, un plateau inférieur central muni d'un compartiment de forme hémisphérique ou quelconque logé en dessus ou en dessous intégrant le plateau rotatif à disque inertiel, le dispositif de commande avionique, puis la charge utile accueillant les différentes fonctions applicatives, des propulseurs orientables selon les trois axes fixés sur tiges télescopiques réparties en périphérie, p. ex. à 120°, orientables selon les trois axes par rapport au plan perpendiculaire à l'axe central en fonction du plan de vol, de l'itinéraire, du cap et de la trajectoire de l'engin multi-milieux multimodal, dont il autorise l'utilisation avec une charge utile adaptée dans différents domaines d'applications, p. ex. la défense, la sécurité, la recherche et le sauvetage, l'exploration, la navigation, le transport, la surveillance de scènes, la production d'énergie éolienne ou hydrolienne, la chirurgie endovasculaire et les constellations de satellites ou autres réseaux de télécommunications par radiofréquences ou liaisons optroniques laser point-à-multipoints pouvant être déployés en espace libre. Les plateformes navigantes impliquées dans les applications ci-haut mentionnées, sont conçues pour évoluer dans les différents milieux physiques suivants : aérien, terrestre, maritime, sous-marin ou spatial, et leur permettre d'atteindre ou de conserver une position fixe ou variable dans l'espace, définie par un plan de vol, un itinéraire, un cap, une trajectoire, et une orientation spécifiques. L'exosquelette géométrique actif à carénage annulaire pseudo-rhomboédrique, à structure polyédrique ou cellulaire quelconque, à parois souples, semi-rigides ou rigides, de forme géométrique 3D, concave ou convexe, permet d'assurer : 1) un atterrissage par tous les temps, par tous milieux, avec absorption d'une partie des chocs en résultant, 2) un redécollage abrupte en cours de phase d'approche ou après un atterrissage rude laissant l'engin au sol dans une position autre que celle traditionnellement définie par le domaine de vol d'un engin à voilure tournante ou non à propulsion à gaz classique. Cet exosquelette géométrique actif à carénage annulaire pseudo-rhomboédrique, comportant : a) un carénage ouvert pouvant être partiellement ou totalement clos, b) une voilure tournante, c) une voilure fixe ou escamotable, d) une structure ombilicale autoportante annulaire dynamique active ou mobile à géométrie variable, permet de limiter l'impact de la traînée aérodynamique ou hydrodynamique selon le cas et la collimation des différents gradients fluidiques en jeux, découlant de l'effet conjugué des différents groupes de propulsion orientables et des conditions environnementales, en fonction du plan de vol, de l'itinéraire, du cap, du domaine de vol, de la trajectoire, de la vitesse, de l'accélération ou décélération, de la masse et du centre de gravité de l'engin.
Les concepts, dispositifs et implémentations d'aéronefs, d'hydronefs, spationefs, ou autres dispositifs sujets à la propulsion et à la navigation dans un espace tridimensionnel, les plus pertinents relatifs à la présente invention sont décrits dans les documents suivants : FR/0805805, FR/1001719, DE/10/2005/003028, DE/10/2005/046155 Al, JP/2004/017722A, US/Des.277,976, US/2,481,745, US/2,481,746, US/2,481,747, US/2,481,748, US/2,481,749, US/2,486,990, US/2,491,733, US/2,534,353, US/2,601,104, US/2,622,826, US/2,631,676, US/2,631,679, US/2,664,700, US/2,668,026, US/2,692,475, US/2,693,079, US/2,708,081, US/2,738,147, US/2,774,554, US/2,943,816, US/2,953,321, US/3,021,095, US/3,066,887, US/3, 149,798, US/3,243,144, US/3,381,917, US/3,402,929, US/3,666,209, US/4,296,894, US/4,358,110, US/4,992,999, US/4,786,008, US/5,327,034, US/5,355,039, US/6,164,263, US/6,471,160, US/6,899,075, US/7,195,207, US/2004/061022A1, US/2007/012818A1, WO/83/02098, WO85/03267, WO/86/02330, WO/89/09342, WO/93/18966, WO/94/00343, WO/95/09755, WO/98/45172, WO/99/38769A1, WO/00/32289, WO/2005/019025, WO/2005/075288, WO/2006/016018, WO/2006/137880, WO/2008/007147, WO/2008/110385.
Les engins navigants existants de type autogyre, hélicoptère, avion, fusée spatiale, ballon dirigeable, sous-marins, satellite permettent de se déplacer à plus ou moins grande vitesse selon un rayon d'action qui dépend principalement de leur envergure, de leur voilure, de leur inertie, de leurs caractéristiques aérodynamiques ou hydrodynamiques selon le cas et du mode de propulsion retenu. Ces derniers peuvent évoluer soit sur terre, soit sous terre, soit dans les airs, soit sur mer, soit sous la mer ou dans l'espace, selon leur encombrement et leur maniabilité, et nécessitent certaines conditions météorologiques et astrophysiques spécifiques. Les différents domaines d'applications sont, p. ex. le secteur de la défense, soit les zones de combats et les zones minés, le secteur de la sécurité civile, soit les activités de recherche et de sauvetage, le traitement des zones sous incendies, les zones soumises aux séismes de tout ordre ainsi qu'aux perturbations météorologiques de fréquences et d'amplitudes de plus en plus importantes, les bâtiments et galeries qui menacent de s'écrouler, les ouvrages d'arts imposants ou difficiles d'accès qui nécessitent des contrôles et des interventions de maintenance par tous les temps, le contrôle des mouvements de foules, l'exploration, la navigation, le transport, la surveillance de scènes et les télécommunications en espace libre. Les problèmes majeurs liés à l'utilisation des engins navigants actuels sont 1) les capacités et performances limités en terme d'étendu du domaine de vol, de stabilisation au décollage et en vol, 2) les contraintes d'autorisation au décollage et en vol lorsque les conditions météorologiques ou astrophysiques sont critiques, 3) l'incapacité à franchir rapidement une série d'obstacles fixes ou mobiles avec ou sans collision résultant en chocs plus ou moins violents, 4) l'incapacité à décoller d'une position hors du domaine de vol (p. ex. en station renversée ou fortement incliné), et 5) l'incapacité à atterrir en catastrophe et à redécoller dans la foulée, lorsque les conditions météorologiques ou les paramètres d'avioniques ne s'y prêtent pas pour les engins à voilure tournante classiques. Les systèmes de propulsion des engins navigants de type aériens, marins, sous- marins et spatiaux se déclinent selon les types suivants : 1) à poussée à hélices à pales simples, ou à turbines 2) à tuyères à combustion ou réaction alimentée par un propergol de type gaz, liquide, gel, poudre, solide ou à plasma. La propulsion par hélice est soit unitaire sur un seul axe, en couple sur deux axes distincts, ou en couple à contra-rotation sur un axe. La propulsion à combustion utilise une ou plusieurs tuyères de géométrie et d'orientation spécifique afin d'obtenir une poussée verticale la mieux répartie possible. La stabilisation des systèmes utilisant ce mode de propulsion impose un mélange combustible gazeux, liquide ou solide de qualité le plus uniforme possible, sachant que le milieu physique ambiant vient introduire d'importantes perturbations en ce qui a trait à ce mélange par exposition à l'air, à l'humidité, la pluie, la grêle, les nuages de sable ou de poussières ou de cendres, etc. Le souffle du vent qui varie lorsque la météo est mauvaise induit de brusques variations localisées de la pression en sortie de la chambre de combustion. Le fait de se déplacer à l'intérieur de la couche atmosphérique et ce par tous les temps impose, aux engins avec pilote ou aux drones, une faible prise au vent et une très forte réactivité du système de stabilisation mécanique, électronique ou logicielle.
Les systèmes de stabilisation des engins ou drones aériens, marins, sous-marins ou spatiaux se déclinent selon qu'ils sont de types à ailes, à ailettes, fixes ou orientables, à ailerons, fixes ou orientables, motorisées ou non, à tuyères à gaz ou à plasma, fixes ou orientables. Le contrôle de l'assiette de la charge utile et du centre de gravité de la plateforme navigante est un des éléments clé pour assurer le bon fonctionnement d'un engin avec pilote ou d'un drone télécommandé ou autonome, car de celui-ci dépend sa capacité à réagir de façon adéquate en temps réel lorsque les caractéristiques aérodynamiques, hydrodynamiques ou astrophysiques du milieu s'en trouvent perturbées, problématiques qu'un pilote chevronné sait lui rapidement interpréter et traduire en consignes de navigations précises.
On peut noter plusieurs limitations inhérentes à ces dispositifs :
L'utilisation de dispositifs trop brusques, trop lents, ou imprécis, appliqués au contrôle de l'assiette de la charge utile accueillant les fonctions applicatives, p. ex. 1) de collectes d'informations visuelles 2D/3D, 2) d'intervention à l'aide de systèmes à létalité réduite, moyenne ou forte, sur cibles prédéterminées ou identifiées en temps réels, 3) de télécommunications points à multipoints de débit faible à très élevé, peut affecter l'intégrité de celles-ci. La maîtrise approximative du centre de gravité limite la capacité de la charge utile ainsi que les performances pouvant être atteinte par l'engin ou le drone, p. ex. en ce qui a trait à la vitesse, l'accélération, la décélération, et l'importance d'une manœuvre lors d'un brusque changement de cap, de position, d'orientation ou d'assiette.
D'autres limitations existent en ce qui a trait à la maniabilité de ces dispositifs : 1) la capacité d'intervention rapide en limitant le temps et la préparation au décollage, 2) l'incapacité à apponter sur un bâtiment en pleine mer par tous les temps à l'intérieur d'une fenêtre très étroite comme cela est le cas lors de l'envol où il y a propulsion initiale par catapultage mécanique de type hydraulique, pneumatique, électromagnétique, à réaction chimique avec détente gazeuse, sur pignons ou à élastique, 3) l'incapacité pour la plupart à effectuer un atterrissage et décollage vertical, un décollage en station inversée, un redécollage en catastrophe après une phase d'approche rude et des chocs engendrant une perte de contrôle de l'assiette.
D'autres limitations existent en ce qui a trait à la robustesse de ces dispositifs : la fragilité des voilures tournantes, du dispositif de commande avionique et de la charge utile accueillant les fonctions applicatives exposées aux différents obstacles.
Il existe plusieurs versions prototypes et commerciales d'engins avec pilote ou de drone (aériens, marins, sous-marins ou spatiaux) à base des différentes technologies d'usage de portance, de sustentation et de progression à voilure fixe ou tournante. Cependant, ces technologies se heurtent à plusieurs limitations : la stabilité au décollage et en vol, l'autonomie, la signature radioélectrique et acoustique, la capacité en charge utile, le fonctionnement en mode amphibie, la capacité à décoller par tous les temps, la complexité et le temps d'appontage d'un véhicule télécommandé ou autonome de faible dimension, la capacité d'atterrissage et d'amerrissage forcé en cas de panne sans destruction de l'engin.
Constatant que l'essentiel de ces limitations est dues à la capacité d'intégration et au degré de maîtrise de nouveaux dispositifs de propulsion d'encombrement réduit et très performant à couple ou poussée élevé, qui nécessitent une fonction de stabilisation à faible latence et robuste afin d'autoriser la navigation par tous les temps, la présente invention implique l'utilisation d'un dispositif de navigation, de locomotion et de stabilisation gyropendulaires, de type autonome ou semi-autonome, intégrés à l'engin avec pilote ou au drone, permettant, en cours de progression dans l'espace, de modifier rapidement sa géométrie en fonction du domaine de vol et de la trajectoire retenue, et d'adapter en temps- réel la position de son centre de gravité selon le contexte défini par des modifications brusques et de fortes intensité du support fluidique de navigation : l'air, l'eau ou le vide de l'espace selon le cas.
Les récents progrès faits au niveau des motorisations électriques, thermiques, turbopropulseurs, ou réacteur à gaz, à liquide, à gel, à poudre, à solide, ou à plasma, rendent accessible cette technologie pour des applications ou une capacité importante en poussée verticale, une grande maniabilité autour d'un point ou à l'intérieur d'une zone dans l'espace, une grande autonomie et de faibles signatures radioélectrique et acoustique sont un facteur déterminant.
La présente invention propose l'utilisation d'un exosquelette géométrique actif à carénage annulaire pseudo-rhomboédrique associé à un engin gyropendulaire à propulsion compensatoire et collimation de gradient fluidique, multi-milieux, multimodal, à décollage et atterrissage vertical ou horizontal, avec ou sans pilote, découlant du concept de drone gyropendulaire amphibie à atterrissage et à décollage vertical caractérisé en ce qu'il comporte : 1) un dispositif exosquelette géométrique actif à carénage annulaire pseudo- rhomboédrique délimitant une enveloppe de protection tluidodynamique à faible traînée, soit un solide polyédrique qui combine un structure pseudo-rhomboédrique à un structure hexagonale, soit un prisme droit vertical associé à un hexagone intermédiaire et à un diamant mathématique (ou bipyramide asymétrique) comportant une couronne ou gaine supérieure à un certain nombre de facettes (p. ex. de trois à quinze facettes de type étoile, bezel et haléfi) et une culasse ou gaine inférieure à un certain nombre de facettes (p. ex. de trois à neuf facettes de type haléfi et pavillon), ainsi qu'une table supérieure et inférieure à un certain nombre de facettes (p. ex. de trois à douze facettes), assurant la stabilité au sol de l'engin au repos ainsi qu'en cours de progression dans l'espace la protection des organes sensibles associés : a) groupes de propulsion de type voilure tournante ou non, b) dispositif de commande avionique et c) charge utile accueillant les fonctions applicatives, tout en minimisant l'ensemble des perturbations pouvant impacter la collimation de gradient fluidique découlant des groupes de propulsion, de l'environnement atmosphérique, de la configuration du terrain, des obstacles rencontrés, et des chocs en résultant selon les paramètres physiques (vitesse, accélération, trajectoire, vibrations, dépression localisée, vents violents, courants marins, pluies de météorites, orages magnétiques,...) impactant la navigation, le domaine de vol, la fonction de commande avionique ainsi que l'intégrité de l'engin et de sa charge utile accueillant les fonctions applicatives, 2) un dispositif de stabilisation gyropendulaire inertiel (intégrant les fonctions gyroscopique et pendulaire de type Foucault), impliquant des mécanismes d'adaptation du centre de gravité et de compensation des couples ou moments induits, mis en œuvre au travers d'un corps central articulé 3D actif, offrant selon le principe de biomimétisme la même souplesse et adaptabilité que la colonne vertébrale chez le mammifère, le reptile, le poisson, ou que les tentacules de la méduse, et d'un plateau inférieur central sur ou sous lequel sont fixés les différents compartiments logeant le plateau rotatif inférieur à disque inertiel, le dispositif de commande avionique intégrant une fonction de correction d'assiette de type « steadicam » réalisée par rotules 3D, et la charge utile accueillant différentes fonctions applicatives, le tout permettant de palier aux différentes limitations précitées, 3) un dispositif groupes de propulsion supérieur, intermédiaire, inférieur et latéral de type motorisations électriques, moteurs-roues électromagnétiques, motorisations thermiques, micro-turbines, turbines, quasiturbines, turbopropulseurs à gaz, ou réacteurs à gaz, à liquide, à gel, à poudre, à solide, à plasma, ou à impulsions, équipé d'une voilure tournante ou non, soit un certain nombre d'hélices simples ou contrarotatives, à pâles incurvées ou non, ou à tuyères à gaz rotatives ou non, ou d'ailettes de turbines, ou de turbopropulseurs, de turboréacteurs, de statoréacteurs, de pulsoréacteurs, ou réacteurs fusée, ou à turbines hélicoïdales ou non (p. ex. de type « Carpyz » avec présence obligatoire d'une enveloppe circulaire antagoniste selon le brevet WO/89/09342 de Carrouset, Pierre publié le 5 octobre 1989), pour amener l'engin ou le drone à une certaine altitude ou profondeur et conserver celui-ci en sustentation dans l'air ou en flottaison dans l'eau, en mode immergé ou non, ou dans l'espace en champs gravitationnel ou en apesanteur 4) un dispositif de stabilisation avec corps central articulé 3D actif dynamique, de souplesse variable, en guise de colonne ou de structure vertébrale de l'engin ou du drone permettant de réaliser une fonction de stabilisation et de maintien de la configuration de la plateforme en progression dans le fluide, par adaptation en temps-réel de sa géométrie et de la position de son centre de gravité durant la progression dans l'espace en fonction du domaine de vol et de la trajectoire retenue, puis de décorréler les assiettes respectives des groupes de propulsion supérieur, intermédiaire, inférieur et latéral du plateau rotatif à disque inertiel, 5) un dispositif plateau inférieur central de rattachement du compartiment accueillant le plateau rotatif à disque inertiel, le dispositif de commande avionique et la charge utile, à des tiges télescopiques orientables à joints à rotules 3D, permettant de modifier le centre de gravité de l'engin avec pilote ou du drone gyropendulaire, de supporter et d'orienter les propulseurs inférieurs, tout en conservant l'assiette du compartiment accueillant la charge utile et autres dispositifs, 6) un dispositif de commande temps-réel autonome ou non de navigation, de locomotion et de stabilisation gyropendulaire inertiel, de synchronisation et de collimation de gradient tluidique, intégré dans un composant à logique programmable de type FPGA logé dans le compartiment accueillant le dispositif de commande avionique, permettant à la plateforme de modifier en temps-réel sa géométrie durant le plan de vol et d'adapter la position de son centre de gravité, selon le contexte défini par les modifications brusques et de fortes intensité du support fluidique de navigation : l'air, ou l'eau ou le vide de l'espace selon le cas, le tout assurant le décollage, la navigation aérienne, maritime, sous-marine ou spatiale, selon un plan de vol, un itinéraire, un cap, une trajectoire spécifique, puis l'atterrissage, ou l'amerrissage, ou l'appontage, ou la mise en orbite géostationnaire ou non, ou l'alunissage, ou la pose sur un astre ou une planète, ainsi que la stabilité de l'engin avec pilote ou du drone gyropendulaire et de sa charge utile, 7) un dispositif d'orientation et maintien des propulseurs supérieurs, intermédiaires, inférieurs et latéraux permettant de modifier la géométrie tridimensionnelle de la voilure tournante, l'orientation et l'intensité du gradient de collimation fluidique assurant la sustentation, la portance et les déplacements de l'engin en fonction du domaine de vol, de la trajectoire retenue et des perturbations atmosphériques, 8) un dispositif à cavités cylindriques autorisant le largage d'un groupe de parachutes actifs à piézo-fibres, articulés ou non, p. ex. sur trois points permettant de freiner la descente, 9) un dispositif de roulement pour décollage à l'horizontal, 10) des dispositifs gyropendulaires dynamiques d'amortissement des chocs fonctionnant en réseaux et localisés en périphérie sur les différentes arêtes exposées du carénage annulaire pseudo-rhomboédrique, 11) une structure ombilicale autoportante annulaire dynamique active à géométrie variable.
L'engin avec pilote ou le drone gyropendulaire comporte en guise de dispositifs complémentaires : 1) un dispositif à cavités cylindriques localisées au centre du groupe de propulsion supérieur, et disposées en périphérie de la structure centrale, p. ex. à 120° aux trois arêtes du socle triangulaire, permettant d'accueillir des dispositifs de sécurité en cas de naufrage (parachute, ballon ascensionnel stratosphérique gonflable, fusée de détresse, module laser de repérage ou d'interception, module radiofréquence d'alerte,...), 2) un dispositif de charge utile avec un logement cylindrique pouvant aller d'une extrémité à l'autre de la structure vertébrale permettant d'accueillir des fonctions applicatives spécifiques, soit de nombreux autres dispositifs (commande, visualisation, détection, interception, coussins gonflables d'amortissement des chocs à l'arrivé au sol, dispositif de harponnage permettant de remorquer une victime à la mer ou de s'arrimer à un autre engin, plateforme ou à un élément du relief, dispositif d'arrimage permettant d'hélitreuiller un passager ou une victime, dispositif de préhension de type hexapode à bras multiples ou à plateau central, bras robotique articulé, vaporisateur de gaz ou pulvérisateur liquide, fusil à fléchettes hypodermiques, rails de fixation multifonctions de type « Picatinny™ », lanceur de missiles (fonction mortier aérien) orientée vers le haut ou vers le bas, plateforme de lancement de lanceur de nanosatellites), 3) un dispositif de sécurité à ballon gonflable en périphérie du groupe de propulsion supérieur permettant d'assurer la flottabilité en cas de panne, 4) un dispositif ombrelle à lamelles semi-rigides en périphérie du groupe de propulsion supérieur permettant de freiner la chute en cas de panne ou en mode économie.
Le couple de rotation des hélices ou tuyères rotatives a pour effet de stabiliser l'engin ou le drone gyropendulaire selon son axe central (tel le principe de la toupie mise en rotation), ce qui améliore le contrôle d'assiette du dispositif de propulsion localisé dans la partie supérieure de celui-ci, en particulier lorsque de fortes perturbations (aérodynamiques, hydrodynamiques, astrophysiques ou autres), régies par la loi de la mécanique des fluides, de la mécanique classique ou de la mécanique céleste, sont appliquées à la plateforme navigante. Dans une variante, la contra-rotation des hélices permet d'annuler en quasi- totalité le couple gyroscopique induit. Dans un autre variante, l'adjonction au corps central articulé 3D actif d'une turbine axiale, de diamètre plus faible que le propulseur supérieur mais de vitesse de rotation plus élevée, avec une structure à lamelles radiales incurvées orientées vers le bas générant un cône de poussée fiuidique (complétant la poussée verticale du groupe de propulsion supérieur), en contra-rotation du groupe de propulsion supérieur permet de compenser le couple gyroscopique global induit.
L'exosquelette géométrique actif à carénage annulaire pseudo-rhomboédrique associé au concept d'engin ou drone gyropendulaire faisant l'objet de ce brevet est caractérisé par un solide géométrique de type polyèdre ayant une configuration concave ou convexe, soit 1) cubique : octaèdre, rhombicuboctaèdre, rhombododécaèdre, tétrahexaédrique, hexaisoctaédrique, conique, biconique, 2) quadratique : prisme droit ou non, pyramide, trapézoèdre, pyramide octogonale, dioctaèdre, 3) hexagonal, 4) rhomboédrique, 5) rhombique, orthorhombique, 6) monoclinique, 7) triclinique, 8) quelconque pouvant être de type : conique, biconique, hélice, spirale, tore, cylindrique, bicoupole, gyrobicoupole octogonale allongée ou non, orthobicoupole octogonale, paraboloïde elliptique, hyperboloïde à une ou deux nappes, ellipsoïde, sphérique (incurvé ou à multiples facettes), solide de révolution, ou toute combinaison de ceux-ci, permettant d'accueillir la structure vertébrale annulaire de l'engin gyropendulaire, qui a pour fonction de protéger les différents groupes de propulsion à voilure tournante (de type motorisations ou turbines) ou à propulsion à gaz, ainsi que le comportement de la fonction de commande avionique et la charge utile accueillant les fonctions applicatives. Les dispositifs de propulsion, rotatifs ou non, à combustion ou non, à gaz ou non, à impulsions ou non, logés dans la partie supérieure, intermédiaire, inférieure et latérale de l'engin ou du drone gyropendulaire générant une force de poussée verticale ascendante, permet à celui-ci de s'élever, puis de bénéficier d'une orientation stable du couple de rotation induit par la force stabilisatrice gravitationnelle opposée. Celle-ci est appliquée sur la partie inférieure de l'engin ou du drone et résulte de l'application du poids de la charge utile et des autres dispositifs logés dans le compartiment fixé sous le plateau inférieur central (qui agit tel le poids d'un pendule ou de la ficelle tendue du cerf-volant porté par le vent). Le centre de gravité en vol doit demeurer le plus bas possible afin d'assurer la stabilité de l'engin ou du drone selon son axe central, sans générer une surchage pénalisante pour le domaine de vol et l'autonomie.
La collimation de gradient fluidique en espace libre, réalisée par un mécanisme d'alignement des colonnes du fluide mis en circulation au travers du dispositif, et de turbo- compression axiale résultant d'un effet « Venturi », génère un couple de stabilisation fluidique induit entre les groupes de propulsion supérieur et inférieur, qui a pour effet d'améliorer la stabilité, la poussée et la traction verticale de l'engin.
La turbine axiale réalisant une fonction auxiliaire de compensation du couple gyroscopique induit par les groupes de propulsion supérieur, intermédiaire, inférieur et latéral, peut ainsi se déplacer par translation sur l'axe du corps central articulé 3D actif afin d'optimiser la position du centre de gravité.
La liaison articulée, asservie par commande électronique autonome, située entre le dispositif de propulsion supérieur et le plateau inférieur central accueillant les compartiments du plateau rotatif à disque inertiel, du dispositif de commande avionique et de la charge utile, permet de décorréler les assiettes et inclinaisons de ces derniers. Ceci autorise un fonctionnement correct des dispositifs de sécurité (parachute, fusée de détresse, module laser de repérage ou d'interception, module radiofréquence d'alerte,...), logés dans les structures cylindriques logés dans le creux de la structure vertébrale ou réparties à la périphérie du socle prisme droit à trois côtés ou à géométrie quelconque, se trouvant à l'abri de toute perturbation fluidique de la voilure tournante de type hélices, turbines, tuyères rotatives ou de type réacteurs à gaz, et de toute perturbation mécanique de type vibrations ou chocs importants. Cette liaison, appelée structure vertébrale, est un véritable corps central articulé 3D actif à fonction de stabilisation dynamique, de forme quelconque, p. ex. de section circulaire, rectangulaire ou elliptique, mû par des actuateurs de type, p. ex. piézoélectriques à long filaments appelés piézo-fibres, motorisations à vis sans fin, pneumatiques, hydrauliques, électromagnétiques permet : 1) de relier le plateau inférieur central accueillant la charge utile au dispositif de propulsion, 2) d'acheminer les différents signaux nécessaires au pilotage de l'engin ou du drone gyropendulaire, 3) permet de modifier le centre de gravité de la plateforme navigante en fonction du plan de vol de ce dernier, 4) d'assurer une assiette idéale des différents groupes de propulsion en fonction de la configuration, du type de progression et de la trajectoire (accélération, décélération, ascension, descente, virage, immobilisation,...), adoptés par ce dernier, 5) d'assurer la stabilité et l'assiette idéale du plateau inférieur central accueillant le dispositif de commande avionique et la charge utile afin de procurer la précision nécessaire au bon fonctionnement des dispositifs supportées (commande de navigation, de locomotion et de stabilisation gyropendulaire inertielle de la plateforme navigante, pointage laser, projection laser multifaisceaux multi-spectral, télécommunications inter-systèmes ou avec le réseau arien, terrestre, maritime, sous-marin ou spatial, tirs laser multifaisceaux multi-spectral multi- cibles incapacitants, répulsifs ou destructifs,...). La configuration en vol adoptée par l'engin ou drone gyropendulaire s'apparente ainsi, par biomimétisme, à celle de la méduse munie d'une ombrelle (groupe propulseur supérieur), d'un corps souple (corps central articulé 3D actif) et de ses tentacules (groupe propulseur inférieur) comme moyen de propulsion et de guidage.
La structure ombilicale autoportante annulaire dynamique active à géométrie variable, de type circulaire, elliptique, rectangulaire, concave ou convexe, ou quelconque, flexible, semi-rigide ou rigide, pressurisée ou non, striée ou non, crantée ou non, lubrifié ou non, enduit ou non d'un dépôt isolant anti-adhérant de type métallique ou polymérique, comporte un dispositif d'alimentation électrique à courant continu ou alternatif et un dispositif de type pneumatique, hydraulique ou électromagnétique permettant de propulser, de tracter, de guider et d'alimenter l'engin avec pilote ou drone gyropendulaire dans différents milieu physique de type vide de l'espace, air ou autre gaz atmosphérique, eau de lac, eau de rivière de surface ou souterraine, eau de mer, liquide quelconque visqueux ou non, de type plasma sanguin, soumis à des conditions environnementales critiques de pression et de température, pouvant comporter des courants fluidiques importants de type axial, ascendant, latéraux ou quelconque, continus ou puisés. Le dispositif électromagnétique comporte en périphérie un enroulement fila ire de type conducteur électrique dans lequel passe un courant continu ou alternatif, générant un champs magnétique, de type continu ou puisé, axial ou selon une orientation quelconque, bidirectionnel ou non, permettant un déplacement axial bidirectionnel par rapport à la structure ombilicale autoportante annulaire dynamique active à géométrie variable, selon une trajectoire rectiligne, spiralée ou quelconque, permettant de propulser par répulsion ou de tracter par attraction de l'âme conductrice ayant des propriétés électromagnétiques ou ferromagnétiques de type neutre, passif ou actif, intégrée au corps cylindrique métallique ou non, constituant la structure vertébrale de l'engin avec pilote ou drone gyropendulaire.
Les dessins annexés illustrent l'invention :
La figure 1 représente, en perspective, l'exosquelette géométrique actif comportant un carénage annulaire pseudo-rhomboédrique associé à l'engin gyropendulaire à propulsion compensatoire et collimation de gradient fluidique, multi-milieux, multimodal, à décollage et atterrissage vertical, en configuration drone gyropendulaire amphibie à groupes de propulsion supérieur contrarotatif, intermédiaire, inférieur, et latéral, orientables selon les trois axes et les différents dispositifs qui le composent.
La figure 2 représente, en vue de face, la structure renflée de l'exosquelette géométrique actif comportant un carénage annulaire pseudo-rhomboédrique associé à l'engin gyropendulaire à propulsion compensatoire et collimation de gradient fluidique, multi- milieux, multimodal, à décollage et atterrissage vertical, en configuration drone gyropendulaire amphibie à groupes de propulsion supérieur contrarotatif, intermédiaire, inférieur, et latéral, orientables selon les trois axes, et les différents dispositifs qui le composent.
La figure 3 représente, en vue de haut, la configuration géométrique de l'exosquelette géométrique actif comportant un carénage annulaire pseudo-rhomboédrique composé d'une structure prisme droit à base triangulaire, d'une structure intermédiaire hexagonale, d'une structure pseudo-rhomboédrique ayant un pourtour externe multi-facettes, précisant l'emplacement des motorisations de la voilure tournante ou propulseurs à groupes de propulsion supérieur contrarotatif, intermédiaire, inférieur, et latéral, orientables selon les trois axes, et des dispositifs de roulement orientables à suspension, ainsi que le sens et couple de rotation applicables par défaut permettant de compenser le couple gyroscopique induit global de l'engin ou drone gyropendulaire.
La figure 4 représente, en perspective, l'exosquelette géométrique actif comportant un carénage annulaire pseudo-rhomboédrique associé à l'engin gyropendulaire à propulsion compensatoire et collimation de gradient fluidique, multi-milieux, multimodal, à décollage et atterrissage vertical, en configuration drone gyropendulaire amphibie à groupes de propulsion supérieur à trois sous-ensembles, intermédiaire, inférieur, et latéral, orientables selon les trois axes et les différents dispositifs qui le composent. La figure 5 représente, en vue de face, la structure renflée de l'exosquelette géométrique actif comportant un carénage annulaire pseudo-rhomboédrique associé à l'engin gyropendulaire à propulsion compensatoire et collimation de gradient fluidique, multi- milieux, multimodal, à décollage et atterrissage vertical, en configuration drone gyropendulaire amphibie à groupes de propulsion supérieur à trois sous-ensembles, intermédiaire, inférieur, et latéral, orientables selon les trois axes, et les différents dispositifs qui le composent.
La figure 6 représente, en vue de haut, la configuration géométrique de l'exosquelette géométrique actif comportant un carénage annulaire pseudo-rhomboédrique composé d'une structure prisme droit à base triangulaire, d'une structure intermédiaire hexagonale, d'une structure pseudo-rhomboédrique ayant un pourtour externe multi-facettes, précisant l'emplacement des motorisations de la voilure tournante ou propulseurs à groupes de propulsion supérieur à trois sous-ensembles, intermédiaire, inférieur, et latéral, orientables selon les trois axes, et des dispositifs de roulement orientables à suspension, ainsi que le sens et couple de rotation applicables par défaut permettant de compenser le couple gyroscopique induit global de l'engin ou drone gyropendulaire.
La figure 7 représente, en perspective, une configuration de l'engin ou drone gyropendulaire intégrant trois structures cylindriques creuses, réparties en périphérie de la structure prisme droit à base triangulaire, et pouvant accueillir des fonctions applicatives diverses (parachutes, fusée éclairante, tiges d'arrimage,...) utiles dans un contexte de recherche et sauvetage, ainsi que des composants de contrôle d'orientation selon les trois axes des différentes motorisations ou propulseurs.
La figure 8 représente, en perspective, les différents composants de contrôle d'orientation selon les trois axes des différentes motorisations ou propulseurs, autorisant une correction d'assiette et une compensation du couple gyroscopique global induit, de l'engin ou drone gyropendulaire.
La figure 9 représente, en perspective, une variante de l'exosquelette géométrique actif, intégrant des pieds amortisseurs dynamiques à système d'orientation gyropendulaire actif répartis sur l'ensemble du carénage, et trois structures cylindriques creuses pouvant accueillir des fonctions applicatives.
La figure 10 représente, en perspective, différentes configurations d'exosquelette géométrique actif comportant un carénage annulaire permettant de protéger la structure vertébrale propulsive de l'engin ou drone gyropendulaire, qui intègre les différents groupes de propulsion et la charge utile accueillant les fonctions applicatives, et d'absorber en partie les chocs lors de collisions avec d'autres engins, des bâtiments ou tout autre obstacle de l'environnement physique ou du terrain.
La figure 11 représente, en perspective, la structure prisme vertical à base triangulaire associée au carénage annulaire pseudo-rhomboédrique de l'exosquelette géométrique actif. La figure 12 représente, en perspective, la structure hexagonale intermédiaire associée au carénage annulaire pseudo-rhomboédrique de l'exosquelette géométrique actif.
La figure 13 représente, en perspective, la structure rhomboédrique de type bipyramide asymétrique associée au carénage annulaire pseudo-rhomboédrique de l'exosquelette géométrique actif.
La figure 14 représente, en perspective, la structure vertébrale propulsive de l'engin ou drone gyropendulaire, protégée par le carénage annulaire pseudo-rhomboédrique de l'exosquelette géométrique actif, comportant un corps central articulé 3D actif annulaire creux accueillant différentes fonctions applicatives.
La figure 15 représente, en perspective, le groupe de propulsion supérieur de l'engin ou drone gyropendulaire.
La figure 16 représente, en perspective, le groupe de propulsion intermédiaire de l'engin ou drone gyropendulaire.
La figure 17 représente, en perspective, le groupe de propulsion inférieur de l'engin ou drone gyropendulaire.
La figure 18 représente, en perspective, le groupe de propulsion latéral de l'engin ou drone gyropendulaire.
La figure 19 représente, en perspective, la configuration permettant un amerrissage de l'engin ou drone gyropendulaire sur coussins gonflables après une chute contrôlée à l'aide d'un dispositif groupe parachutes actifs à piézo-fibres.
La figure 20 représente, en perspective, une des configurations d'exosquelette géométrique actif comportant un carénage annulaire pseudo-rhomboédrique protégeant une variante de l'engin gyropendulaire à propulsion compensatoire et collimation de gradient fluidique, multi-milieux, multimodal, à décollage et atterrissage vertical et horizontal, avec habitacle ouvert pour le pilote, intégrant des turbines hélicoïdales.
La figure 21 représente, en perspective, une des configurations d'exosquelette géométrique actif comportant un carénage annulaire pseudo-rhomboédrique protégeant une variante de l'engin gyropendulaire à propulsion compensatoire et collimation de gradient fluidique, multi-milieux, multimodal, à décollage et atterrissage vertical et horizontal, avec habitacle fermé pour le pilote, intégrant des turbines au sein d'un groupe de propulsion supérieur comportant trois sous-ensembles.
La figure 22 représente, en perspective, une des configurations d'exosquelette géométrique actif comportant un carénage annulaire pseudo-rhomboédrique protégeant une variante de l'engin gyropendulaire à propulsion compensatoire et collimation de gradient fluidique, multi-milieux, multimodal, à décollage et atterrissage vertical et horizontal, intégrant des réacteurs à gaz.
La figure 23 représente, en perspective, une des configurations d'exosquelette géométrique actif comportant un carénage annulaire pseudo-rhomboédrique protégeant une variante de l'engin gyropendulaire à propulsion compensatoire et collimation de gradient fluidique, multi-milieux, multimodal, à décollage et atterrissage vertical et horizontal, intégrant une voilure escamotable périphérique.
La figure 24 représente, en vue de haut, le dispositif précédent après une rotation de 180°. La figure 25 représente, en perspective, une des configurations d'exosquelette géométrique actif comportant un carénage annulaire pseudo-rhomboédrique protégeant une variante de l'engin gyropendulaire à propulsion compensatoire et collimation de gradient fluidique, multi-milieux, multimodal, à décollage et atterrissage vertical et horizontal, intégrant une voilure centrale escamotable à configuration delta.
La figure 26 représente, en vue de haut, le dispositif précédent après une rotation de 180°. La figure 27 représente, en perspective, une des configurations d'exosquelette géométrique actif comportant un carénage annulaire pseudo-rhomboédrique protégeant une variante de l'engin gyropendulaire à propulsion compensatoire et collimation de gradient fluidique, multi-milieux, multimodal, à décollage et atterrissage vertical et horizontal, intégrant une voilure centrale escamotable à configuration étoilée.
La figure 28 représente, en vue de haut, le dispositif précédent après une rotation de 180°.
La figure 29 représente, en vue de profil, la procédure de décollage à l'horizontale, à plat puis en position inclinée, de l'engin ou drone gyropendulaire.
La figure 30 représente, en perspective, la procédure de décollage dans une position initiale hors domaine de vol (position inversée ou fortement inclinée), de l'engin ou drone gyropendulaire.
La figure 31 et 32 représente, en perspective, la manœuvre d'approche, puis d'atterrissage en catastrophe résultant en une succession de chocs avec basculement puis roulade au sol avant stabilisation puis redécollage vertical, de l'engin ou drone gyropendulaire amphibie. La figure 33 représente, la vue fonctionnelle du principe de propulsion et stabilisation gyropendulaire et de la façon dont les forces résultantes ou compensatoires, moments et couples induits interagissent.
La figure 34 représente, en perspective, le concept simplifié de l'engin ou drone gyropendulaire intégrant des groupes de propulsion supérieur et inférieur, une turbine axiale, un corps central articulé 3D actif ou structure vertébrale, et des joints à rotules gyropendulaires.
La figure 35 représente, en perspective, le manche de commande gyropendulaire hybride de l'engin ou du drone, autorisant, en mode semi-autonome ou manuel, à l'aide de la partie sphérique supérieure mobile selon les trois axes, un contrôle de l'assiette et du couple gyroscopique de la plateforme, décorrélé du contrôle de la navigation et de la locomotion réalisée par l'orientation du manche mobile sur rotule 3D, soit la gestion des déplacements dans l'espace tridimensionnel selon un plan de vol spécifique ou une trajectoire pouvant être préprogrammée (p. ex. rotation angulaire ou basculement ou pivotement par sauts discrets en degrés ou quadrant, procédure autonome ou non d'évitement d'obstacles ou de décrochage ou de spirale ou de boucle,...).
La figure 36 représente, en perspective, le mécanisme de collimation de gradient tluidique en espace libre et d'alignement de colonne de gradient tluidique applicable aux différents groupes de propulsion supérieur, intermédiaire, inférieur et latéral.
La figure 37 représente, en perspective, l'impact de la collimation de gradient tluidique, au travers des cônes de poussée, fonction de l'orientation dynamique selon les trois axes des motorisations ou propulseurs, au sein des différents groupes de propulsion en interaction. La figure 38 représente, en perspective, différentes déclinaisons de fonctions applicatives de manipulation ou préhension, soit l'hexapode multi-bras robotisés, l'hexapode à plateau, la combinaison hexapode multi-bras robotisés et à plateau.
La figure 39 représente la tête matricielle multifaisceaux laser, le moteur de balayage multifaisceaux multi-spectral et l'intégration sous le plateau inférieur central de l'engin avec pilote ou drone gyropendulaire.
La figure 40 représente le drone gyropendulaire amphibie équipé de l'hexapode multi-bras robotisé à tête matricielle optique multifaisceaux multi-spectrale, fixée sur araignée 3D à six pattes.
La figure 41 représente l'exosquelette géométrique actif à carénage annulaire pseudo- rhomboédrique associé à l'engin ou drone gyropendulaire équipé de l'hexapode multi-bras robotisé à tête matricielle optique multifaisceaux multi-spectrale, fixée sur araignée 3D à six pattes.
Les figures 42, 43, 44 représentent, en perspective, différentes configurations des motorisations ou propulseurs supérieurs, intermédiaires, inférieurs ou latéraux, de l'engin ou drone gyropendulaire amphibie.
Les figures 45, 46, 47, 48, 49, 50 représentent, en perspective, différentes configurations des motorisations ou propulseurs supérieurs, intermédiaires, inférieurs ou latéraux, de l'engin gyropendulaire multimodal avec ou sans pilote.
La figure 51 représente, en perspective, l'application de l'objet de l'invention à une opération sous-marine de pompage d'hydrocarbures du drone gyropendulaire amphibie et de l'engin gyropendulaire multimodal.
Les figures 52, 53, 54, 55, 56 représentent, en perspective, l'application de l'objet de l'invention à une infrastructure de production d'énergie, en configuration ponton mobile partiellement ou totalement immergé, libre ou ancré, remplissant une fonction de support et de stabilisation, pour éolienne ou hydrolienne avec correction d'assiette dynamique, maintenu à une position géographique donnée et à une certaine profondeur,
Les figures 57 et 58 représentent, en perspective, une variante câblée de l'engin ou drone gyropendulaire, muni d'un exosquelette géométrique actif, évoluant avec ou sur une structure ombilicale autoportante annulaire active à géométrie variable permettant d'alimenter ce dernier, par le haut ou par le bas, afin de réaliser à distance et sur de longues durées des travaux de recherche, d'assemblage, et d'entretien intérieur, extérieur sur bâtiment, terrain ou relief quelconque.
La figure 59 représente, en perspective, l'application dans le cadre de la chirurgie endovasculaire d'une version miniaturisée du drone gyropendulaire amphibie muni d'un exosquelette géométrique actif évoluant sur une structure ombilicale autoportante annulaire dynamique active à géométrie variable.
La figure 60 représente, en perspective, la configuration électromagnétique multi-spires continue de la structure ombilicale autoportante annulaire dynamique active à géométrie variable et du socle d'accueil mobile intégré à la structure vertébrale de l'engin gyropendulaire multimodal ou du drone gyropendulaire amphibie.
La figure 61 représente, en perspective, deux configurations électromagnétiques multi-spires discrètes de la structure ombilicale autoportante annulaire dynamique active à géométrie variable et du socle d'accueil cylindrique mobile intégré à la structure vertébrale de l'engin gyropendulaire multimodal ou du drone gyropendulaire amphibie. La figure 62 représente, en perspective, le concept de drone gyropendulaire amphibie.
La figure 63 représente, en perspective, le concept d'engin gyropendulaire à propulsion compensatoire et collimation de gradient fluidique, multi-milieux, multimodal, à décollage et atterrissage vertical, avec ou sans pilote.
La figure 64 représente, en perspective, l'icône illustrant les mouvements dans l'espace autorisés par le concept de propulsion et stabilisation gyropendulaire.
La figure 65 représente, en perspective, le dispositif de roulement intégrant une bille encastrée dans un socle à cavité sphérique limitant le frottement.
La figure 66 représente, en perspective, le compartiment protégeant le plateau rotatif à disque inertiel, le dispositif de commande avionique et la charge utile accueillant les différentes fonctions applicatives dites internes, qui sont complétées par celles dites externes logées au sein des structures cylindriques creuses centrale et périphériques.
En référence à ces dessins, l'exosquelette géométrique actif à carénage annulaire pseudo-rhomboédrique pour engin gyropendulaire, objet de l'invention, représenté (FIG. 1), associé au concept d'engin gyropendulaire à propulsion compensatoire et collimation de gradient fluidique, multi-milieux, multimodal, à décollage et atterrissage vertical, représenté (188, 203, 204, 205, 212, 463), comporte une déclinaison drone gyropendulaire amphibie (1, 52, 56, 90,132, 427), qui permet de décoller ou d'atterrir verticalement (176, 177, 178, 187) ou horizontalement (168, 169, 170), puis de se déplacer, selon les trois axes en fonction d'un plan de vol spécifique, d'un itinéraire et d'une trajectoire, sans modifier si cela est nécessaire l'assiette du plateau inférieur central (430) accueillant le compartiment (18) en forme de cylindre fermé creux traversé au niveau axial par le corps central articulé 3D actif, assurant la protection contre les chocs et les intempéries des dispositifs suivants : 1) du plateau rotatif inertiel inférieur (430, 488), 2) du dispositif de commande avionique (489) réalisant les fonctions de navigation, de locomotion et de stabilisation de l'engin, et 3) de la charge utile (490) intégrant tout dispositif associé aux différentes fonctions applicatives, p. ex. de synchronisation (447), de détection, de localisation, de télémétrie et d'interception (448), puis de télécommunications (450), p. ex. de type acoustique, radioélectrique à émission réception directionnelle ou non-directionnelle, ou optique en espace libre, allant de l'extrême basse fréquence à l'extrême autre fréquence, en mode impulsion ou non, associé à une modulation et codage analogique ou numérique, d'amplitude et / ou angulaire de fréquence ou de phase, élémentaire ou complexe. L'ascension verticale de l'engin ou du drone gyropendulaire est assurée par la poussée produite par les groupes de propulsion supérieur (123, 428), intermédiaire (125), inférieur (127, 434), et latéral (129, 130, 131) de type motorisations électriques (20, 21, 26), motorisations thermiques, à hélices (26, 29, 32, 38, 49, 435, 437) ou à micro-turbines, à turbines (38, 437), à turbines hélicoïdales (136, 259a), à réacteurs à tuyères à gaz rotatives, à turbopropulseurs à gaz, à moteurs à détonation puisée, à pulsoréacteurs, à réacteurs à gaz ou à plasma. Un carénage ou grille de protection (438) protège la partie supérieure et inférieure des groupes de propulsion supérieur et inférieur. Un logement central (436) permet d'accueillir différents accessoires (fusée éclairante, laser d'illumination, de repérage, de pointage ou d'interception, parachute, ballon gonflable, balise radio, lance-roquette légère à guidage laser,...). Une fonction rotule gyropendulaire 3D (440, 441, 442, 443, 444, 453, 458, 477) permet d'orienter l'assiette des groupes de propulsion (428, 434, 439) afin d'autoriser la progression selon une direction et une trajectoire données. Un corps central articulé 3D actif (3, 91, 121, 429, 468) établit un lien rigide ou souple entre le groupe propulseur supérieur (20, 21, 98, 99, 100, 123, 428) et le compartiment (18, 431) intégrant la charge utile (490). Le corps central articulé 3D actif (3, 91, 121, 429, 468) composé d'un certain nombre de sections (429) et de fonctions rotules 3D (440, 441, 442, 443, 444), peut prendre toute configuration nécessaire afin de préserver l'équilibre de l'engin avec pilote ou drone gyropendulaire en optimisant la position de son centre de gravité (198), en compensant les différentes forces de poussée ou freinage, moments ou couples de rotation et gyroscopique (192, 194, 196, 197, 199, 201), tout en limitant les modifications d'assiettes et les à-coups appliquées au dispositif de commande avionique (489) et à la charge utile (490). Des corps annulaires latéraux (433) relient les propulseurs inférieurs (434) au plateau rotatif à disque inertiel (430, 488). Des fonctions rotules 3D (445, 454) aux deux extrémités de ces corps latéraux (433) permettent d'orienter librement ces derniers et les propulseurs inférieurs (434) à leurs extrémités afin de reproduire les différentes configurations, p. ex. adoptées par la méduse, pour un plan de vol ou de plongée donné. Les propulseurs inférieurs (434) étant en rotation génèrent des couples de rotation, des couples gyroscopiques et des moments (197, 199, 201), qui permettent d'appliquer à l'engin ou drone gyropendulaire la résultante des forces de compensation d'équilibre mises en œuvre, soit le couple gyroscopique global induit (202). Ce mécanisme d'équilibrage des forces peut ainsi s'appliquer dans l'air, dans l'eau et sous vide dans l'espace, selon le mode de propulsion retenu.
La vue fonctionnelle du principe de propulsion et stabilisation gyropendulaire (188) de l'engin multimodal gyropendulaire avec pilote représentée (FIG.63) ou du drone gyropendulaire amphibie représentée (FIG.62), implique plusieurs dispositifs : un composant à logique programmable (450), p. ex. de type FPGA, intégrant une fonction temps-réel d'adaptation du centre de gravité (198) et de compensation des couples induits (192, 194, 196, 197, 199, 201), un groupe de propulsion supérieur (428), un corps central articulé 3D actif (429), une turbine axiale (439) réalisant une fonction auxiliaire de compensation du couple gyroscopique induit par les groupe de propulsion supérieur (428) et inférieur (434), un plateau rotatif à disque inertiel (430, 488) accueillant le compartiment (431) de la charge utile (432, 490) et un groupe de propulsion inférieur (434), afin d'équilibrer les différentes forces, et différents moments et couples qui interagissent, pour obtenir la résultante (202) souhaitée, appliquée au centre de gravité (198).
Le mécanisme de collimation de gradient fluidique en espace libre (205, 212), réalise par un mécanisme d'alignement des colonnes du fluide (210a, 211) mis en circulation au travers des différents groupes de propulsions situés dans le prolongement de l'axe de celui-ci, un phénomène de turbo-compression axiale (206, 210) avec effet « Venturi », qui a pour effet de générer un « moment » de stabilisation fluidique axial entre les groupes de propulsion supérieur et inférieur, améliorant la stabilité et la poussée verticale de l'engin.
L'engin avec pilote ou drone gyropendulaire peut accueillir, sous le plateau inférieur central (430) à l'intérieur du compartiment de charge utile et / ou dans la structure cylindrique, dans le cadre de scénarii de type recherche, de sauvetage, d'exploration ou d'entretien, une fonction applicative dont les différentes configurations sont représentées (229, 231, 233, 234). La première fonction applicative correspond à une fonction de manipulation complexe ou de préhension de faible précision, réalisée par l'adjonction d'une plateforme robotique de type hexapode, soit robot à six jambes ou bras articulés, ou de type plateforme biomimétique sous la forme d'une main articulée. La deuxième fonction applicative correspond à une fonction de manipulation simple mais de très grande précision, réalisée par l'adjonction d'une plateforme robotique de type hexapode» à plateau. La troisième fonction applicative correspond à une fonction de manipulation complexe de précision moyenne, réalisée par l'adjonction des deux plateformes robotiques précédentes, soit l'hexapode à 6 jambes en périphérie et l'hexapode à plateau en son centre. La quatrième fonction applicative correspond à une fonction de pointage laser de faible, moyenne et grande précision, permettant d'apposer l'empreinte d'un faisceau (238, 242, 249) sur une ou plusieurs cibles fixes ou mobiles et de les suivre en dynamique, ou d'établir un réseau de télécommunication en espace libre point-à-multipoints, réalisée par l'adjonction d'une tête matricielle multifaisceaux laser, ou d'un moteur de balayage numérique synchrone multifaisceaux multi-spectral laser de type 2D/3D (239), ou de type 180°/360° (245). Le manche de commande gyropendulaire hybride (204) représenté (FIG.35), intégrant en un seul dispositif les fonctions manche à balai et manettes des gaz, est applicable à l'ensembles des configurations de l'engin ou du drone gyropendulaire, par le biais d'un pilotage réalisé en mode embarqué ou à distance de type semi-autonome ou manuel, autorisant à l'aide de la partie sphérique supérieure (472, 474) mobile selon les trois axes, un contrôle de l'assiette et du couple gyroscopique global induit (202) de la plateforme, qui se trouve décorrélé du contrôle de la navigation réalisée par l'orientation du manche mobile sur rotule gyropendulaire 3D (471, 473), soit la gestion des déplacements dans l'espace tridimensionnel selon un plan de vol spécifique, un itinéraire, un cap, une trajectoire, une orientation, une assiette ou une figure de vol pouvant être préprogrammée (p. ex. rotation angulaire ou basculement ou pivotement par sauts discrets en degrés ou quadrant, procédure autonome ou non d'évitement d'obstacles ou de décrochage ou de spirale ou de boucle,...). L'objet de la présente invention, soit l'exosquelette géométrique actif à carénage annulaire pseudo-rhomboédrique représenté (FIG. 1) associé à l'engin gyropendulaire à propulsion compensatoire et collimation de gradient fluidique, multi-milieux, multimodal, à décollage et atterrissage vertical, comporte un carénage annulaire pseudo-rhomboédrique, de type enveloppe géométrique tridimensionnelle périphérique, a pour principale fonction d'assurer la protection : 1) des voilures tournantes à motorisations ou propulseurs, 2) du dispositif de commande avionique et du pilote, 3) de la charge utile accueillant des fonction applicatives spécifiques autorisant un domaine de vol plus étendu (atterrissage rude, décollage abrupte, redécollage en station inverse, sur le dos. Il est à noter un certain nombre d'aménagement permettant l'intégration d'un pilote sous le plateau supérieur central (466) assurant la rigidité de la structure, et une structure vertébrale (468) scindée en trois branches (467), ce qui permet d'aménager un espace pour le pilote, tout en préservant le centre de gravité de l'engin d'origine, donc l'équilibre gyropendulaire. Celui-ci est, selon cette configuration de base, équipé d'un certain nombre de sièges (475) donnant accès aux manches de commande gyropendulaires hybrides (471, 473) selon l'axe de rotation (469) de la tige de soutien orientable (470).
Une fonction rotule 3D (465) a été intégrée afin de permettre une correction de l'alignement de l'habitacle (467) par rapport à l'axe de la structure vertébrale (467, 468) souple et adaptative en dynamique de l'engin. La structure entourant les motorisations (434) peut être prolongée (476) afin de surélever l'habitacle (431) et les motorisations (434) ou propulseurs (434) par rapport au sol, tout en respectant une configuration compatible avec le type de propulsion retenu et le fluide qui y circule, ceci afin de protéger le groupe de propulsion inférieur lors des atterrissages, amerrissages, appontages, alunissage,...
De nombreuses variantes de configurations d'exosquelette géométrique actif existent en fonction de la configuration de l'engin avec pilote ou drone gyropendulaire que l'objet de l'invention a pour fonction de protéger, intégrant différents types de groupes de propulsion, différents habitacles, le tout fonction du milieu physique, du mode de navigation et fonctions applicatives visés, sont représentées (FIG.40, 42 à 50).
Une variante de configuration (137) à groupes de propulsion supérieur multiple (p. ex. à trois motorisations ou propulseurs) et inférieur simple (p. ex. à trois motorisations ou propulseurs), intégrant un certain nombre de corps centraux ou structures vertébrales creuses permettant d'accueillir une fonction applicative spécifique, p. ex. plateforme de lancement (267) de lanceur (271) de nanosatellites (273) à faible, moyenne, haute altitude, lanceur de missiles (fonction mortier aérien), télescope ou autre équipement de détection comportant une optique particulière, dispositif de harponnage, dispositif d'arrimage, dispositif de diffusion de gaz (p. ex. halon, lacrymogène, soporifique,...), dispositif de pulvérisation liquide, dispositif d'application de mousse carbonique (permettant d'arrêter ou de freiner la propagation d'un incendie).
Une variante de configuration (265) à groupes de propulsion supérieur ou avant (265b) multiple (p. ex. à trois propulseurs) et inférieur ou arrière (265a) multiple (p. ex. à trois propulseurs), intégrant une structure vertébrale creuse et un certain nombre de corps centraux ou structures vertébrales creuses, munie de compartiments étanches, permettant d'accueillir et d'accélérer la circulation du fluide en son sein par le biais de motorisations ou propulseurs (166), (168), comportant un fuselage plus profilé et hydrodynamique, permettant d'accueillir de laisser circuler le fluide en son sein afin d'améliorer les performances de navigation sous-marine (vitesse et accélération pouvant être atteinte plus importantes et meilleur stabilité axiale résultant de la collimation de gradient fluidique), ou d'y loger une fonction applicative spécifique décrite dans les configurations précédentes, p. ex. plateforme de lancement de torpilles, ou engins ou drones de surveillance, d'exploration ou de recherche et sauvetage.
De nombreuses variantes de configurations de vol existent, p. ex. lors de la procédure d'amerrissage d'urgence avec déclenchement du coussin gonflable de flottaison suivi de l'activation de la balise de détresse radiofréquence et de localisation laser à courte distance lorsque la récupération est imminente, ou lors de la procédure de déclenchement du groupe de parachutes actifs à piézo-fibres de sécurité supérieur (133) et des coussins gonflables inférieurs (134) d'amortissement du choc à l'arrivée au sol.

Claims

REVENDICATIONS
1) Dispositif exosquelette géométrique actif à carénage annulaire pseudo- rhomboédrique pour engin gyropendulaire à propulsion compensatoire et collimation de gradient fluidique, multi-milieux, multimodal, à décollage et atterrissage vertical et horizontal, avec ou sans pilote, dont l'état de la technique précise que ledit engin gyropendulaire intègre les dispositifs suivants :
- un certain nombre de dispositifs de propulsion (20, 21, 26, 29, 32, 35, 38, 49, 65, 123, 125, 127, 129, 130, 131, 269, 278, 306, 309, 327, 328) orientables selon les trois axes, intégrées au sein de groupes de motorisations ou propulseurs, à voilure tournante ou non, carénés ou non, assurant la sustentation, la locomotion et la compensation du couple de rotation et du couple gyroscopique global (202), permettant d'amener l'engin ou drone gyropendulaire à une certaine altitude, profondeur ou position dans l'espace et d'y conserver celui-ci, de naviguer selon un plan de vol dans l'espace tridimensionnel au sein d'un milieu physique quelconque associé à un fluide spécifique, en sustentation dans l'air ou une autre atmosphère, ou en flottaison dans l'eau ou un autre liquide en mode immergé ou non, ou dans l'espace sous vide soumis à un champs gravitationnel ou en apesanteur,
- un groupe de propulsion supérieur (123),
- un groupe de propulsion intermédiaire (125),
- un groupe de propulsion inférieur (127),
- un corps central articulé 3D actif (3, 91, 121, 429, 468) de stabilisation dynamique,
- une turbine axiale (439), localisée sur la structure vertébrale,
- un plateau rotatif inférieur à disque inertiel (430, 488),
- un dispositif de stabilisation gyropendulaire inertielle (188),
- un dispositif de collimation de gradient fluidique (205),
- un dispositif de commande avionique (18c),
- un dispositif de charge utile (18c),
- un logement cylindrique permettant d'accueillir de nombreux dispositifs,
- un certain nombre d'autres corps centraux (58, 59, 60) rigides, ou semi-rigides et creux permettant d'accueillir différentes fonctions applicatives nécessitant un accès ou une visée rectiligne bout en bout par le haut ou par le bas,
- un dispositif de sécurité à ballon gonflable (136, 137, 138) en périphérie, - un dispositif de voilure escamotable (144, 145, 146, 148, 149, 150, 152, 153, 154, 156, 157, 158, 160, 161, 162, 164, 165, 166) permettant de compléter la portance en progression horizontale,
- une fonction applicative de type manipulation complexe ou préhension,
- une fonction de pointage laser de faible, moyenne et grande précision, sur une ou plusieurs cibles fixes ou mobiles permettant de les suivre en dynamique, ou d'établir un réseau de télécommunication en espace libre point-à-multipoints, réalisée par l'adjonction d'une tête matricielle multifaisceaux laser (237), ou d'un moteur de balayage numérique synchrone multifaisceaux multi-spectral laser de type 2D/3D (240), ou de type 180 360° (244),
- un manche de commande gyropendulaire hybride (204), selon différentes variantes de configurations intégrant les dispositifs suivants :
- un fuselage et une voilure (257, 261), adaptés à la navigation aérienne,
- un fuselage (267) et des propulseurs (269, 278), adaptés au domaine spatial,
- un fuselage (265a) avec des compartiments étanches et des propulseurs (265b, 265c), adaptés à la navigation sous-marine,
- un fuselage allégé (266a) avec des compartiments étanches et des propulseurs (266b, 266c), adaptés à la navigation aérienne de type dirigeable, ledit objet de l'invention est ainsi caractérisé en ce qu'il comporte :
- un exosquelette géométrique actif (1, 52, 56, 90, 112, 132, 139, 141, 167, 171, 177, 181, 252, 298, 300, 301, 303, 318, 325, 335, 343, 372, 380, 390), composé d'un carénage annulaire pseudo-rhomboédrique (114, 116, 118, 120, 122, 124, 126, 128, 143, 147, 15 1 , 155, 159, 163,) combinant une structure prisme droit vertical (6 , 1 15 ) à base triangulaire ou quelconque, une structure hexagonale intermédiaire (4, 117) et une structure rhomboédrique de type bipyramide asymétrique (9, 107, 119) permettant de protéger les différents groupes de propulsion (26, 29, 32, 38, 123, 125, 127, 129, 130, 131) et la charge utile (18) accueillant les fonctions applicatives, et d'absorber en partie les chocs lors de collisions avec d'autres engins, des bâtiments ou tout autre obstacle de l'environnement physique ou du terrain,
- des absorbeurs de chocs actifs (46), avec capteurs de pression intégrés, à fonction rotule gyropendulaire dynamique (47), contrôlés par la fonction de stabilisation embarquée temps réel, disposés sur chacune des arêtes exposées (2) en périphérie de l'exosquelette géométrique actif, composés d'une béquille de translation axiale (46a) avec fonction rotule électromagnétique, pneumatique, hydraulique, piézoélectrique, ou à vérin, et d'une platine hémisphérique aplatie (46b, 94) souple ou semi-rigide, électromagnétique, ou pneumatique, ou à filaments piézoélectriques, permettant de repousser un obstacle, de corriger l'assiette ou de réorienter la trajectoire de l'engin gyropendulaire par élongation ou contraction axiale ou pivotement de celui-ci selon les deux axes, tout en accompagnant la progression au sol par basculements (174, 180, 183) et rebonds successifs (179, 182, 185) avec un amortissement progressif jusqu'à arrêt complet (175, 186) avant redécollage (170, 176, 187),
- des dispositifs de roulement, de type roue (44) et sphère mobile (485) encastrée dans une cavité (486), orientables avec suspension, disposés sur les arêtes du triangle à la base de la structure prisme vertical (6, 115) et en périphérie de la structure hexagonale intermédiaire (4, 117) de l'exosquelette géométrique actif, permettant de se déplacer (168, 169), de décoller (170) ou d'atterrir, à l'horizontal,
- des dispositifs de correction d'assiette (62) intégrant un mécanisme d'inclinaison déporté, par flexion torsion d'une tige (63) couplée à un servomoteur (61) en configuration à axe simple ou à axes doubles perpendiculaires, des motorisations (71) ou propulseurs à voilure tournante (65) ou à tuyères à gaz (269), permettant de collimater les colonnes de gradients fluidiques (84, 85, 88, 89, 224, 225) et de compenser le couple gyroscopique induit global (202),
autorisant la navigation selon un plan de vol complexe dans différents milieux physiques de type aérien, ou maritime, ou sous-marin, ou spatial, soumis à de fortes perturbations météorologiques ou astrophysiques, avec un contrôle précis temps-réel de la trajectoire effectué tout au long des différentes phases : décollage, atterrissage, appontage, amerrissage, alunissage ou mise en orbite, et de la stabilité en terme de position et d'orientation de la plateforme engin avec pilote ou drone gyropendulaire et de sa charge utile accueillant les fonctions applicatives de recherche et de sauvetage, d'exploration, de navigation, de transport, de surveillance de scènes, de détection de puits d'hydrocarbures ou de gisements de métaux précieux, de forage ou de pompage terrestre, sous-marin ou spatial, de navigation et d'intervention endovasculaire ou intra-cavitaire en chirurgie, et de déploiement d'infrastructure de télécommunications en espace libre.
2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de charge utile (18c) accueillant différentes fonctions applicatives localisées au sein du corps cylindrique (91) rigide, ou semi-rigide et creux, de type commande, visualisation, détection, interception, coussins gonflables d'amortissement des chocs à l'arrivé au sol, et de type sécurité en cas de naufrage (parachute, ballon ascensionnel stratosphérique gonflable, fusée de détresse, module laser de repérage ou d'interception, module radiofréquence d'alerte, ...),
3) Dispositif selon l'une des quelconques revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une fonction applicative de type manipulation complexe ou préhension de faible moyenne et très grande précision, réalisée par l'adjonction d'une plateforme robotique de type hexapode, soit robot à six jambes ou bras articulés, soit une plateforme biomimétique de main articulée,
4) Dispositif selon l'une des quelconques revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un manche de commande gyropendulaire hybride (204) autorisant, à l'aide de la partie sphérique supérieure (189), de type pommeau sur fonction rotule 3D mobile selon les trois axes (192, 194), muni d'un certain nombre de dispositifs de commande de type bouton à pression ou à correction d'assiette répartie sur la zone supérieure et en périphérie selon une configuration ergonomique déterminée par la position normale au repos des doigts de l'opérateur, ayant une forme géométrique de type sphérique, dodécaédrique ou quelconque permettant une tenue précise de l'assiette de ce dernier, un contrôle de l'assiette (191) et du couple gyroscopique global (202) de la plateforme,
5) Dispositif selon l'une des quelconques revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une structure ombilicale autoportante annulaire dynamique active à géométrie variable (284, 287, 348, 373, 389, 392, 400, 408, 417) de type circulaire, elliptique, rectangulaire, concave ou convexe, ou quelconque, flexible, semi-rigide ou rigide, pressurisée ou non, striée ou non, crantée ou non, lubrifié ou non, enduit ou non d'un dépôt isolant anti-adhérant de type métallique ou polymérique, ayant en périphérie un enroulement fila ire de type conducteur électrique dans lequel passe un courant continu ou alternatif générant un champs magnétique, de type continu ou puisé, axial ou selon une orientation quelconque, bidirectionnel ou non, permettant de propulser par répulsion ou de tracter par attraction de l'âme conductrice ayant des propriétés électromagnétiques ou ferromagnétiques de type neutre, passif ou actif, intégrée au corps cylindrique (3, 92, 264, 270, 299, 305, 323) métallique ou non, constituant la structure vertébrale de l'engin avec pilote ou drone gyropendulaire, appliquant à ce dernier un déplacement axial bidirectionnel par rapport à la structure ombilicale autoportante annulaire dynamique active à géométrie variable, selon une trajectoire rectiligne, spiralée ou quelconque, permettant de propulser, de tracter, de guider et d'alimenter l'engin avec pilote ou drone gyropendulaire dans différents milieu physique de type vide de l'espace, air ou autre gaz atmosphérique, eau de lac, eau de rivière de surface ou souterraine, eau de mer, liquide quelconque visqueux ou non, de type plasma sanguin, soumis à des conditions environnementales critiques de pression et de température, pouvant comporter des courants fluidiques importants de type axial, ascendant, latéraux ou quelconque, continus ou puisés.
6) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte un mécanisme de propulsion pneumatique, générant un déplacement axial bidirectionnel à la structure ombilicale autoportante annulaire dynamique active à géométrie variable, selon une trajectoire rectiligne, spiralée ou quelconque.
7) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte un mécanisme de propulsion hydraulique, générant un déplacement axial bidirectionnel à la structure ombilicale autoportante annulaire dynamique active à géométrie variable, selon une trajectoire rectiligne, spiralée ou quelconque.
8) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte un mécanisme de propulsion à entraînement mécanique intégrant un socle d'accroché mobile (393, 401, 409, 418), générant un déplacement axial bidirectionnel à la structure ombilicale autoportante annulaire dynamique active à géométrie variable, selon une trajectoire rectiligne, spiralée ou quelconque.
9) Dispositif selon l'une des quelconques revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte :
- un cordon ombilical (348, 373) souple ou semi-rigide, permettant, à distance, d'alimenter en courant électrique, par le biais de conducteurs en cuivre ou en aluminium, et en gaz, en eau, en fluide quelconque par le biais d'une gaine pressurisée, et de transmettre de façon bidirectionnelle, par le biais d'un support de transmission quelconque, différents signaux de type images, sons, données applicatives et de commande, à l'engin avec pilote ou drone gyropendulaire,
- une tige télescopique (345) souple, semi-rigide ou rigide relié à un socle (346), comportant une fonction rotule 3D (347) localisée à une extrémité du cordon ombilical (348, 373) permettant d'accompagner les déplacements de ce dernier en pivotant librement selon les trois axes,
- une fonction rotule 3D (350, 356) localisée à l'autre extrémité du cordon ombilical (348, 373) permettant à l'engin ou drone gyropendulaire (343, 372) de pivoter librement selon les trois axes sans être gêné par le cordon ombilical (348, 373),
- un dispositif d'alimentation (371) en gaz, eau ou fluide quelconque,
- un dispositif d'alimentation en courant électrique (370) selon un mode continu ou alternatif, monophasé ou triphasé, basse, moyenne ou haute tension, - un dispositif contrarotatif de sustentation (366), comportant un guide cylindrique (365) muni d'une fonction rotule 3D (343), intégrant certain nombre de motorisations ou propulseurs carénés (367, 368) permettant d'annuler le couple de rotation global, ayant pour fonction de maintenir à une certaine altitude et position le cordon ombilical (348, 373), en accompagnant tous déplacements de l'engin avec pilote ou drone gyropendulaire à l'intérieur de la zone de travail, de taçon active en limitant au maximum les contraintes sur ce dernier, le cordon ombilical, et le socle, découlant d'une modification de position ou d'orientation, permettant à l'engin avec pilote ou drone gyropendulaire (343, 372) de se déplacer librement à l'intérieur d'une zone définie par ce cordon ombilical, tout en demeurant relié et alimenté en continu au socle télescopique orientable d'alimentation (344).
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