WO2023286037A1 - Aérogyre télécommandé de mesure par établissement de points de contact - Google Patents

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WO2023286037A1
WO2023286037A1 PCT/IB2022/056593 IB2022056593W WO2023286037A1 WO 2023286037 A1 WO2023286037 A1 WO 2023286037A1 IB 2022056593 W IB2022056593 W IB 2022056593W WO 2023286037 A1 WO2023286037 A1 WO 2023286037A1
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WO
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arm
plate
remote
conductive
controlled
Prior art date
Application number
PCT/IB2022/056593
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English (en)
Inventor
David PERINET
Zhewei YU
Sébastien ARNOULD
Original Assignee
Supairvision
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Publication date
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    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D17/00—Monitoring or testing of wind motors, e.g. diagnostics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • F03D80/30—Lightning protection
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U10/00—Type of UAV
    • B64U10/10—Rotorcrafts
    • B64U10/13—Flying platforms
    • B64U10/14—Flying platforms with four distinct rotor axes, e.g. quadcopters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/54—Testing for continuity
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Definitions

  • the invention relates to an unmanned aircraft of the remote-controlled aerogory type designed to perform measurements of electrical parameters on an object, in particular resistance measurements on buildings whose substantial height makes the checks difficult to implement. More precisely, and according to a preferred example which will be developed in more detail in the present text, the invention finds particular application in the field of wind turbines, for the control of their lightning path.
  • a wind turbine must imperatively be equipped with protection against lightning strikes.
  • these protections take the form of a lightning path with which all wind turbines are equipped, and which connects each blade to the ground by means of a conductive cable.
  • Metal pads are installed in several places along the wind turbine blade, fixed to the surface and connected to the cable constituting said lightning path. This cable is most often made of copper, and connected to the ground at the bottom of the wind turbine.
  • the failure of a lightning path is the result of either a manufacturing defect or damage resulting from a lightning strike. During a measurement, the consequence of the defect or damage is an increase in the electrical resistance of the lightning path.
  • the question of the repetitively stable mechanical connection refers to the very structure of the drone and more particularly to the connection between on the one hand the element of contact at the end of an arm protruding from the perimeter of said drone and on the other hand the frame of the latter.
  • the question of the electrical connection is no less important, since it must guarantee the possibility of obtaining a correct signal once a mechanical contact, more or less stable, has been established.
  • the mechanical principles to which the contact element connected to the drone must subscribe are mentioned (mounting with spring means), but without description of a technical configuration which responds precisely thereto.
  • the text is hardly more eloquent, contenting itself with mentioning the use of copper wool, without knowing precisely how it is installed in the configuration, which is itself described in a very general.
  • One of the objectives of the invention is therefore to provide a technically successful configuration.
  • an electrically conductive contact element comprising at least one conductive plate
  • the electrically conductive contact element comprises a rigid support perpendicular to the connecting arm coated, at least on its face opposite said arm, with a coating of flexible conductive material.
  • the support comprises an external plate whose outer face is covered with copper wool and an internal plate separated from the external plate by rods parallel to the arm allowing adjustment of the distance separating the plates, the layer of copper wool covering the outer plate extending so as to produce a flexible wall joining at least two of said rods.
  • foam is interposed between the copper wool and on the one hand the external plate, and between the copper wool and on the other hand the rods joined by the copper wool, to allow any shocks to be absorbed. at the moment of contact with the blade to be measured. It also lightens the device.
  • At least one wire constituting the conductive cable is fixed to the outer face of the outer plate, for example by means of metal screws whose head is on the side of said outer face.
  • the external and internal supports are substantially inscribed in circles defined by three points materialized by the axes of three rods connecting them. There are therefore preferably only three rods, said circles being strictly speaking those which circumscribe the supports.
  • the external support takes the form of a hollow wheel-shaped disc with an external rim in which the rods are fixed and spokes converging towards a fixing hub of the arm
  • the internal plate comprises an internal shape joining the fixing zones of the rods, the center of which is provided with an orifice for the passage of the arm.
  • These fixing zones are, for example, through cylinders connected in the center by arms connected to each other via curved lines.
  • a protection system is provided, consisting of two rigid masts of the same length fixed to the internal plate, developing radially forming an acute angle between them, and connected near their free ends by a rigid wire. In particular, this makes it possible to measure at the blade tip contact without putting the drone at risk.
  • a reinforcement mechanism of said protection system which consists of a rod running parallel to said rigid wire, integral with the outer plate and extending beyond it, at the ends of which are fixed rigid stays also fixed at the free ends of the masts.
  • the electrically conductive contact element comprises at least one conductive plate constituting the rigid support, coated with an outer padded layer comprising at least one strip of flexible synthetic foam surrounded by a coating of flexible material. driver.
  • the coating of the conductive plate on an external side in charge of contact with a pad of the object to be controlled, therefore comprises a particular coating which fulfills a dual function: electrical due to the conductive nature of part of the coating in contact with the conductive plate itself, and mechanical - protective of the structure which undergoes shocks at each approach - due to the use of soft foam, which is therefore resilient.
  • the specific nature of the outer layer gives the assembly a possibility of first superficial absorption of the mechanical stresses which arise at the time of the first physical contacts between the drone and a pad of the object of the measurement, contacts which involve in number of cases of collisions, without the electrical connection suffering too much from a contact which may be unstable. Since it is the outer coating of the plate that achieves the first technical approach to the mechanical and electrical dual function, it is an important constituent of the contact element.
  • each strip of the outer padded layer may be made of a polyether-urethane foam core covered with a fabric covering composed of densely woven polyester fibers with copper and nickel fibers.
  • a fabric covering composed of densely woven polyester fibers with copper and nickel fibers.
  • the conductive plate is preferably made of aluminum, the reduced weight of which is more easily transportable by a drone.
  • at least one strand of the conductive cable can be fixed on one side of the conductive plate facing the frame of the aerogory, i.e. the "internal" side of the contact element.
  • each pad in contact with which the measurement is taken are pushed into the outer envelope of the object, and the measurement to be performed is then more complicated.
  • each pad is in practice made up of a conductive spring fixed to the plate, each spring being surrounded by a flexible conductive tape which covers it at least partially, at least a portion of said proximal springs of the plate being in contact with the conductive coating of at least one strip covering the conductive plate.
  • the conductive plate is fixed, via the link mechanism, perpendicular to the link arm, the padded layer then coating one face of the conductive plate of the distal contact element of the chassis of the air gyro. It is in fact the face of the plate which is oriented towards the outside of the drone/arm/contact element assembly, and which faces the object to be measured.
  • the conductive plate may however comprise two sections fixed perpendicularly to each other in L, a first section of running parallel to the axis of the arm comprising, on its inner face, the padded layer, the second section running perpendicular to the axis of the arm comprising the mechanism for connecting the conductive plate to the arm.
  • the external coating is the same as in the previous configurations. The configuration allows for example an approach along the axis of a blade, which may require different guidance to obtain a more precise positioning, knowing that the movement of the drone then takes place in another direction than previously, rather perpendicular to the axis of the arm carrying the contact element.
  • the mechanism for connecting the conductive plate to the arm may comprise, on the one hand, a double ball-and-socket connection sliding along the axis of the arm, and, on the other hand, first return means for the plate in a position perpendicular to the axis of the arm and second return means urging the plate into a deployed position distal to the frame.
  • the conductive plate coated with the conductive padding of the invention then has 4 degrees of freedom when mechanical stresses are exerted on it, in most cases when it comes into contact with an object to be tested.
  • the return means improve the contact pressure and consequently the electrical contact, making it possible to carry out the measurement under the best conditions.
  • the connecting mechanism may comprise a support fixed to the conductive plate and provided with a housing for a ball joint placed at the end of a pole capable of sliding in a slider provided in the arm, said support comprising n fixing feet to which are fixed the first ends of n identical compression springs, the second ends of which are fixed to a ring fixed to the pole, according to a configuration with axial symmetry with respect to the sliding axis in the arm.
  • the feet and the compression springs are four (4) in number.
  • Axial symmetry means, within the meaning of the invention, that the springs fixed to the feet together exert a resultant force whose component in a plane perpendicular to the axis of the arm is zero.
  • the pole may comprise, in the vicinity of the ball joint, a motorized joint operable by remote control between a rectilinear state of the pole and at least one bent state in which a section of the pole comprising the ball joint is bent relative to the rest of the pole and the arm.
  • a motorized joint operable by remote control between a rectilinear state of the pole and at least one bent state in which a section of the pole comprising the ball joint is bent relative to the rest of the pole and the arm.
  • connection mechanism is such that the pole can slide in a sliding tube connected to the arm of the air gyro, and it has at its end opposite the ball joint a carriage sliding on at least two shafts of a set of parallel shafts forming the arm, a plate of said arm placed in the vicinity of its proximal end of the conductive plate serving as a stop for a first interposed compression spring between said plate and the ring of the perch or the joint.
  • This first spring is provided to absorb the axial components of the forces resulting from the contacts and in particular from the shocks, while guaranteeing that once past the transient mechanical effects linked to the latter, the electrical connection can be established in an optimal manner, since the contact element is then permanently pushed against the pad to be tested.
  • this plate is able to slide on at least two shafts of the arm, a second compression spring being interposed between said plate and an intermediate stop fixed to the shafts of the arm.
  • the two springs do not have the same stiffness, so that their mechanical effects are cumulative and act temporally in a staggered manner, their distinct absorption capacity preferably being expressed at least partially sequentially.
  • Said plate can also comprise, according to the invention, the sliding tube of the pole, said tube itself being able to slide in an orifice of the intermediate stop.
  • the axial guidance is therefore multiple, on the one hand for the pole in the tube and on the other hand for the tube in the orifice, reflecting the existence of the two springs of different stiffnesses which allow a differentiated control of the movements of the pole and therefore of the contact element on the one hand, and of the plate forming abutment of the first spring on the other hand.
  • This sliding guidance is also dependent on the carriage, the guide of the plate, etc.
  • the intermediate stop can also serve as a support for a mast at the upper end of which are secured optical means of the type at least one camera and/or at least one laser guide beam emitter.
  • Camera(s) can work in combination with laser pointers designed to help the pilot better aim, in flight, at the surface patch which signals the existence of a connection with the path of lightning from a wind turbine blade. With this visual aid, said pilot can manage the approach of the target located on the object in an optimal manner.
  • Figure 1 shows a schematic view of an overall system for measuring the failure of the lightning path of a wind turbine using a drone according to the invention
  • Figure 2 shows in perspective view part of an arm secured to a drone and comprising a contact element according to the second variant of the invention
  • Figure 3 illustrates a three-quarter front perspective view of the first contact element variant
  • Figure 4 shows a rear three-quarter perspective view of said first contact element variant
  • Figure 5 shows a side view of the first contact element variant
  • Figure 6 illustrates a front perspective view of this first contact element variant
  • Figure 7 shows in perspective the contact element of the second variant
  • Figure 8 shows a digression from the second variant of contact element more particularly suitable in the case of embedded lightning path measurement pads
  • Figure 9 shows a third variant of contact element for taking rather axial measurements, for example at the end of wind turbine blades
  • Figure 10 illustrates a variant in which the mechanism for connecting the contact element to the arm is articulable, the articulation of which retains the straight state of the arm;
  • Figure 11 shows the same variant with the arm in the bent state;
  • Figure 12 shows a perspective view of part of the mechanism for connecting the contact element to the arm, more particularly comprising the ball joint and the first means for returning said plate to a position perpendicular to the axis of the arm;
  • Figure 13 shows a top view of part of the mechanism for connecting the conductive plate of the second variant to the arm, illustrating more fully the second return means of the contact element, the assembly contact element/pole in rest position axially deployed; and
  • FIG. 14 represents a perspective view of this mechanism, the contact element/pole assembly in the axially contracted position, when the second return means are stressed by mechanical stresses applied to the contact element.
  • the complete measurement system shown very schematically comprises a drone A directed by an operator, for example by means of a CCD camera, and provided with a pole at the end of which an element contact allows the establishment of an electrical connection with a pad, in this case placed on a blade P of the wind turbine E.
  • Said contact element which will be described more substantially below, must make sufficient electrical contact to perform a quality measurement capable of being exploited by a measuring instrument C which can be coupled to a computer O on which runs an application specifically provided for the processing of the measured signals.
  • the measurement and exploitation of the results therefore remain in the hands of an operator in charge of carrying out the operations to check the validity of the lightning path, who remains at the bottom of the mast of the wind turbine E, and who can, if necessary be the one piloting the drone A.
  • the measuring instrument is connected on the one hand to the mass at the bottom of the wind turbine E, and on the other hand to a cable which comes from the flying machine A and is electrically connected to the lightning path via the electrical connection established through the drone A with the contact point on the wind turbine E.
  • the contact element 10, as shown in particular in Figures 2 to 9 comprises in its second variant a plate 11 coated, on its face opposite the arm 40, with a padded layer 12 consisting of a plurality of strips 13 whose core is made of flexible synthetic foam, for example polyether-urethane.
  • This core is surrounded by an equally flexible fabric covering, for example composed polyester fibers woven with copper and nickel fibers, metal fibers that make it conductive. All these strips 13, individually and collectively, conduct electricity to the plate 11, on which they are for example glued by means of a conductive adhesive.
  • all the strips 13, the free surfaces of which are intended to be potentially in contact with the object to be measured, can come into contact with, for example, a surface patch of a wind turbine blade P E connected to a lightning path, as in the example of FIG. 1.
  • the effective contact zone therefore forms an electrical connection with a cable which connects the contact element 10 with the measuring instruments C, also connected to ground to complete the circuit.
  • Figures 3 to 6 show the first variant of contact element 100, having conductive copper wool in coatings 101, 102 in two orientations, which are electrically and preferably mechanically connected.
  • the coating part 101 of copper wool is arranged on the external plate 110, which is connected to an internal plate 120 via three rods 130. Foam is interposed between the support and the copper wool, and also between the rods 130 involved and the copper wool covering them.
  • the plates 110, 120 are not made of conductive material. The distance of the two plates 101, 102 is adjustable in the direction of these rods 130.
  • At least one wire (not shown) constituting the aforementioned connection cable is electrically connected to the copper wool, for example by means of a metal screw screwed into the external face of the plate 110, said wire being attached between the head of the screw and the external face of the plate 110.
  • the cable Preferably, provision has been made for the cable to consist of three screws.
  • this contact element 100 has a protection system making it possible to prevent the blade on which the measurement is carried out from damaging the rotors of the drone in particular.
  • This system has two masts 200, 201 at the ends of which are protection balls 210, 211, connected by a rigid wire 212 which bars access to the blade if it starts moving.
  • An additional mechanism for reinforcing the protection system is provided within the scope of the invention. It comprises a rod 220 running parallel to said rigid wire 212, which is fixed so secured to the outer plate 110, on its inner face, and protrudes from it on each side.
  • Rigid stays 221, 222, also fixed to the protective balls 210, 211 of the masts 200, 201, are fixed via other balls 223, 224.
  • the assembly forms a protective structure which preserves the integrity of the drone from the invention even in the event of movement of the blade of the wind turbine.
  • the two masts 200, 201 are actually oriented upwards, when the drone is in flight, and form a triangle with the rigid wire 212, a triangle whose apex is downwards, in the vicinity of the arm 21 or the lower stem 130.
  • the contact element 10 of the second variant of Figure 7 is standard, while it includes additional components in the configuration of Figure 8: conductive protrusions 14 developing parallel to the axis of the arm 40 , and which are for example and preferably made in the form of elastically deformable pads 14, at least in the axis of the arm 40, for example springs covered with a conductive tape.
  • conductive pads 14 have a deformability which makes the outer surface of the padding 12, when it is embellished with said pads 14, able to touch the pads pressed into a surface and to make an appropriate electrical connection there, making the contact element 10 effective even when the test pellets are not flush with the surface of the object to be tested, for example a wind turbine blade P E.
  • the conductive plate 11 consists of an L, which means that it comprises two sections 11' and 11” fixed perpendicularly to each other, so to allow approaches adapted to geometries, for example of blade tips P.
  • a first face 11' of plate 11 is oriented substantially parallel to the axis of arm 40. It is this face 11' which has on its inner face, i.e. the face of the interior volume partially delimited by the two panels 11' and 11 the padded layer 12.
  • the second panel 11" is therefore oriented substantially perpendicular to the axis of the arm 40, and includes the mechanism for connecting this part 11" of the conductive plate 11 to the arm 40, which will be explained in more detail below.
  • Figures 10 and 11 illustrate the existence of a joint 60 placed on the pole 21 in the vicinity of the ball joint 22 and the ring 25, which therefore divides the pole between a main section 21 and a section of end 21 'which can be arranged in an angled manner, as shown in Figure 11 in a configuration provided with the variant of the contact element 10 with deformable rods 14 of Figure 4.
  • the purely rectilinear configuration of Figure 10, with the contact element variant 10 of Figure 7, allows operation such as devices without articulation 60.
  • This articulation is motorized, that is to say it can be controlled remotely, from the operator placed for example at the bottom of a wind turbine E, which can give it an angle depending on the configuration of the object to be controlled. This angle is arbitrary, the adjustment being continuous in an angular interval depending on the configuration of the joint 60.
  • the angular sector covered by said joint 60 is of the order of 90°.
  • Figure 12 shows more precisely the connection mechanism with four degrees of freedom which connects the contact element 10 to the arm 40, the understanding of which also results from Figures 2, 10 to 14.
  • a support 20 is fixed to the aluminum conductive plate 11, a central sleeve of which includes a housing for a ball joint 22 constituting the end of a pole 21 arranged to slide in the arm 40.
  • This support 20 also comprises four feet 23 for fixing to the plate 11, the free ends of which have means for fixing compression springs 24 which are otherwise identical fixed to a ring 25 of the pole 21.
  • the assembly has a symmetry with respect to the axis of the arm 40, necessary to guarantee the permanent return of the pole 21 to the rest position perpendicular to the plate 11.
  • the sliding mechanism of the pole 21 in the arm 40 comprises a sliding tube 30 secured to a plate 31 movable in translation on three shafts 41, 42 , 43 forming the arm 40.
  • a first compression spring 33 is placed between the ring 25 and the plate 31.
  • a second compression spring 34 is interposed between the plate 31 and an intermediate stop 35, comprising an orifice in which the tube 30 is able to slide freely.
  • the pole 21 is fixed, at its end opposite the ball joint 22, to a carriage 36 sliding on the shafts 41, 42 of the arm 40.
  • the operation of the sliding controlled by the compression springs 33, 34 is then the following: when a stress is exerted on the contact element 10, for example at the time of contact with the pellet of a wind turbine blade P E, the component of this stress of appearance parallel to the axis of the arm 40 causes said contact element 10 to move towards the frame of the drone A, the drone A/arm 40/contact element 10 assembly then undergoing retraction.
  • the force applied to the contact element 10 is absorbed by the springs 33, 34, which can if necessary contract sequentially, due to their different stiffness, depending on the intensity of the stress.
  • the pole 21 slides in the tube 30, which provides some guidance for said sliding, the main guidance of which is however provided by the carriage 36 which slides on the shafts 41, 42 of the arm 40.
  • the spring 34 contracts, and the plate 31 moves: this is what is illustrated in Figure 14.
  • the tube 30 moves in an orifice of the intermediate stop 35.
  • the spring 33 is also stressed in compression. Since the stresses applied to the contact element 10 are rarely only oriented along the axis of the arm, other stress components apply, which result in the ball joint 22 rotating in its housing.
  • piloting aid means are embedded in the drone, which are in this case fixed in the upper part of a part comprising the intermediate stop 35 and having for this purpose a mast 50: it this is, according to one possible configuration and as already mentioned, at least one camera 51 able to operate in combination with laser pointers 52, which are for example managed by the system to intersect in front of the contact element 10 with a view to help the pilot to better aim, in flight, a surface patch, so as to allow a connection with the lightning path of a wind turbine blade.
  • the piloting aid means could be replaced by the implementation of guidance by lidar.
  • the signals and images they provide to the pilot located at the bottom of the wind turbine allow substantial assistance for piloting the drone, the pilot being able to optimally manage the approach of the target located on the object, after having chosen, depending on the nature of said target, one of the three contact elements described above.
  • the examples of technologies given above are not exhaustive of the invention, which on the contrary encompasses multiple variants of shapes and structure, such as for example for the mechanism of connection between the contact element 10, 100 and the arm 40, or the design modes of the quilted conductive coating of the contact element 10, 100 as illustratively shown in the configurations described in more detail previously.

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Abstract

Aérogyre sans pilote télécommandé de mesure de paramètre électrique de type drone comportant un élément de contact (10) électriquement conducteur comportant un support rigide perpendiculaire au bras de liaison revêtu, au moins sur sa face opposée audit bras, d'un revêtement en matériau souple conducteur.

Description

Aérogyre télécommandé de mesure par établissement de points de contact
[0001] L'invention concerne un aéronef sans pilote de type aérogyre télécommandé prévu pour effectuer des mesures de paramètres électriques sur un objet, notamment des mesures de résistance sur des édifices dont la hauteur conséquente rend les contrôles difficiles à mettre en oeuvre. Plus précisément, et selon un exemple préférentiel qui sera développé plus en détail dans le présent texte, l’invention trouve particulièrement à s’appliquer au domaine des éoliennes, pour le contrôle de leur chemin de foudre.
[0002] Pour être conforme aux normes en vigueur, une éolienne doit impérativement être équipée de protections contre les frappes de foudre. En pratique, ces protections prennent la forme d’un chemin de foudre dont toutes les éoliennes sont dotées, et qui relie chaque pale au sol au moyen d’un câble conducteur. Des pastilles métalliques sont implantées en plusieurs endroits le long de la pale d’éolienne, fixées en surface et connectées au câble constituant ledit chemin de foudre. Ce câble est le plus souvent en cuivre, et relié à la terre en bas de l'éolienne. Dans la plupart des cas, la défaillance d’un chemin de foudre résulte soit d’un défaut de fabrication, soit d’un endommagement consécutif à une frappe de foudre. Lors d’une mesure, la conséquence du défaut ou de l’endommagement est une augmentation de la résistance électrique du chemin de foudre.
[0003] Dans l’industrie des éoliennes, le contrôle des chemins de foudre s’effectue encore souvent en utilisant une procédure lourde consistant à envoyer un cordiste qui teste avec un ohmmètre les pastilles conductrices implantées le long des pales. Le principe est de mesurer de place en place la résistance électrique du chemin de foudre, de manière à vérifier s’il est en bon état ou non. Le travail des cordistes est cependant à risque, et les opérateurs doivent notamment être harnachés pour pouvoir se mouvoir encordés le long des surfaces des pales de l’éolienne. Les opérations de contrôle prennent dès lors beaucoup de temps. Elles nécessitent par ailleurs des équipements externes, pour tracter le cordiste, qui sont lourds et onéreux. En bref, de telles opérations sont coûteuses à réaliser. [0004] En réponse à ces problématiques, il a été proposé d’utiliser des engins volants sans pilotes, de type drones, qui permettent d’alléger sensiblement la facture totale des opérations de contrôle, de les effectuer plus rapidement, et surtout de les rendre plus sécuritaires. C’est par exemple le cas de la solution proposée dans le document EP 2 985 459 qui décrit un drone quadri-coptère dirigé au moyen d’une caméra à CCD, et muni d’une tige au bout de laquelle de la laine de cuivre conductrice rapportée à une plaque située à l’extrémité de ladite tige permet l’établissement d’une liaison conductrice avec un point de contact connecté au chemin de foudre d’une pale d’éolienne. Dans le document EP 3 211 226, une solution alternative est présentée, dans laquelle un capuchon ou une plaque, prévu(e) en matériau magnétique, permet au drone d’entrer en contact avec un tel point de contact conducteur, toujours dans l’exemple d’une pale d’éolienne.
[0005] Ces solutions différentes visant à l’établissement d’une connexion avec l’éolienne pointent une des difficultés de l’exercice : réaliser un contact électrique suffisant, mécaniquement et temporellement, pour effectuer une mesure de qualité apte à pouvoir être exploitée par un instrument de mesure. Ce dernier, pour ne pas alourdir le drone, reste en général aux mains de la personne ou de l’équipe en charge de la réalisation des opérations de contrôle de la validité du chemin de foudre, demeurée au bas du mât de l’éolienne. L’instrument de mesure est connecté d’une part à la terre au bas de l’éolienne, et d’autre part à un câble qui provient de l’engin volant et est relié électriquement au chemin de foudre via la connexion électrique établie par l’intermédiaire du drone avec le point de contact sur l’éolienne.
[0006] C’est l’établissement d’un contact électriquement fiable entre un aéronef sans pilote et un objet de type pale d’éolienne qui constitue le problème auquel répond la présente invention. La solution proposée permet notamment de répondre à la double problématique que pose l’établissement d’une part d’une liaison mécanique qui soit répétitivement stable sans porter atteinte à la pérennité de la structure de l’engin volant, et d’autre part d’une liaison électrique correcte pour prendre au moins une mesure.
[0007] La question de la liaison mécanique répétitivement stable renvoie à la structure même du drone et plus particulièrement à la liaison entre d’une part l’élément de contact à l’extrémité d’un bras dépassant du périmètre dudit drone et d’autre part le châssis de ce dernier. La question de la liaison électrique n’est pas moins importante, puisqu’elle doit garantir la possibilité d’obtenir un signal correct dès lors qu’un contact mécanique, plus ou moins stable, a été établi. Dans le document US 2016/0047850, les principes mécaniques auxquels l’élément de contact relié au drone doit souscrire sont mentionnés (montage avec des moyens ressort), mais sans description d’une configuration technique qui y répond précisément. Pour l’aspect électrique, le texte n’est guère plus disert, se contentant de mentionner le recours à de la laine de cuivre, sans qu’on sache précisément comment elle est implantée dans la configuration, qui est elle-même décrite de manière très générale. L’un des objectifs de l’invention est par conséquent de proposer une configuration aboutie sur le plan technique.
[0008] A cet effet, il est proposé d’utiliser un aérogyre sans pilote télécommandé de type drone comportant essentiellement :
[0009] - un élément de contact électriquement conducteur, comportant au moins une plaque conductrice ;
[0010] - un mécanisme de liaison de l’élément de contact au bras ;
[0011] - ledit bras et le mécanisme de liaison maintenant l’élément de contact à une distance du châssis supérieure à la distance de l’axe de rotation d’au moins un rotor de l’aérogyre au châssis dans la direction de l’axe de roulis augmenté du rayon du disque balayé par les pales dudit rotor ;
[0012] - un câble électriquement conducteur dont une première extrémité est reliée à l’élément de contact et une seconde extrémité est raccordable à une borne de dispositif de mesure électrique, par exemple de mesure de résistance ohmique. [0013] Selon l’invention, l’élément de contact électriquement conducteur comporte un support rigide perpendiculaire au bras de liaison revêtu, au moins sur sa face opposée audit bras, d’un revêtement en matériau souple conducteur.
[0014] Selon une première variante, le support comporte une platine externe dont la face extérieure est recouverte de laine de cuivre et une platine interne séparée de la platine externe par des tiges d’allure parallèles au bras autorisant le réglage de la distance séparant les platines, la couche de laine de cuivre recouvrant la platine externe se prolongeant de manière à réaliser une paroi souple rejoignant au moins deux desdites tiges. De préférence, de la mousse est interposée entre la laine de cuivre et d’une part la platine externe, et entre la laine de cuivre et d’autre part les tiges rejointes par la laine de cuivre, pour permettre d’absorber les éventuels chocs au moment du contact avec la pale à mesurer. Cela allège aussi le dispositif.
[0015] Pour la liaison électrique, dans ce cas, au moins un fil constituant le câble conducteur est fixé sur la face extérieure de la platine externe, par exemple au moyen de vis en métal dont la tête est du côté de ladite face extérieure.
[0016] Selon une configuration possible, les supports externe et interne s’inscrivent sensiblement dans des cercles définis par trois points matérialisés par les axes de trois tiges les reliant. Il n’y a donc de préférence que trois tiges, lesdits cercles étant en toute rigueur ceux qui circonscrivent les supports.
[0017] De fait, selon une possibilité, le support externe prend la forme d’un disque évidé en roue avec une jante externe dans laquelle sont fixées les tiges et des rayons convergeant vers un moyeu de fixation du bras, et la platine interne comporte une forme intérieure rejoignant les zones de fixation des tiges, dont le centre est muni d’un orifice de passage du bras. Ces zones de fixations sont par exemples des cylindres traversants reliés au centre par des bras reliés entre eux via des lignes incurvées. [0018] Dans cette variante, pour éviter que la pale de l’éolienne ne vienne au contact des rotors de l’aérogyre, un système de protection est prévu, constitué de deux mâts rigides de même longueur fixés à la platine interne, se développant radialement en formant un angle aigu entre eux, et reliés au voisinage de leurs extrémités libres par un fil rigide. Cela permet notamment de faire la mesure au niveau du contact d’extrémité de la pale sans faire courir de risque au drone.
[0019] Il est en outre prévu un mécanisme de renfort dudit système de protection, qui consiste en une tige d’allure parallèle audit fil rigide, solidaire de la platine externe et en dépassant, aux extrémités de laquelle sont fixées des haubans rigides également fixés aux extrémités libres des mâts.
[0020] Selon une seconde variante, l’élément de contact électriquement conducteur comporte au moins une plaque conductrice constituant le support rigide, revêtue d’une couche matelassée externe comportant au moins une bande en mousse synthétique souple entourée d’un revêtement en matériau souple conducteur. [0021] Dans ce second cas, pour répondre aux problématiques particulières mises en exergue ci-dessus, le revêtement de la plaque conductrice, en un côté externe en charge du contact avec une pastille de l’objet à contrôler, comporte donc un revêtement particulier qui remplit une double fonction : électrique du fait de la nature conductrice d’une partie du revêtement au contact de la plaque elle-même conductrice, et mécanique - protectrice de la structure qui subit les chocs à chaque approche - du fait de l’utilisation d’une mousse souple, qui est par conséquent résiliente.
[0022] La nature spécifique de la couche externe confère à l’ensemble une possibilité de première absorption superficielle des contraintes mécaniques qui naissent au moment des premiers contacts physiques entre le drone et une pastille de l’objet de la mesure, contacts qui impliquent dans nombre de cas des heurts, sans que la liaison électrique pâtisse trop d’un contact qui peut être instable. Étant donné que c’est le revêtement extérieur de la plaque qui réalise la première approche technique de la double fonction mécanique et électrique, il constitue un constituant important de l’élément de contact.
[0023] Plus précisément, chaque bande de la couche matelassée externe peut être constituée d’un noyau de mousse de polyéther-uréthane recouvert d’un revêtement de tissu composé de fibres de polyester densément tissées avec des fibres de cuivre et de nickel. Chaque bande étant complètement recouverte de ce matériau, ce dernier est présent dans une face extérieure de la bande en contact avec l’objet à mesurer et dans une face intérieure en contact avec la plaque conductrice, et elle est ainsi apte à transmettre l’état électrique dudit objet vers les opérateurs.
[0024] Selon une possibilité, la plaque conductrice est de préférence en aluminium, dont le poids réduit est plus facilement transportable par un drone. Dans cette hypothèse, au moins un brin du câble conducteur peut être fixé sur une face de la plaque conductrice faisant face au châssis de l’aérogyre, c’est-à-dire la face « interne » de l’élément de contact.
[0025] Dans certaines hypothèses, les pastilles au contact desquelles on prend la mesure sont enfoncées dans l’enveloppe externe de l’objet, et la mesure à effectuer est alors plus compliquée. Dans ce cas, il est prévu qu’au moins un plot conducteur déformable élastiquement au moins dans la direction de l’axe du bras dépasse de la couche matelassée selon ledit axe du bras, chaque plot étant relié électriquement à au moins une bande de la couche matelassée. Suivant une possibilité, chaque plot est en pratique constitué d’un ressort conducteur fixé à la plaque, chaque ressort étant entouré par un ruban conducteur souple qui le recouvre au moins partiellement, au moins une portion desdits ressorts proximale de la plaque étant en contact avec le revêtement conducteur d’au moins une bande recouvrant la plaque conductrice. Lorsque la pastille est enfoncée, ces plots ou ressorts qui constituent autant de protubérances axiales élastiques dépassant du matelassage conducteur sont chargés d’établir de contact avec les pastilles enfoncées. Il est à noter que dans cette configuration aussi, on traite ensemble le problème électrique et le problème mécanique lié au premier amortissement superficiel des chocs survenant éventuellement lors des contacts.
[0026] Dans la plupart des configurations, la plaque conductrice est fixée, via le mécanisme de liaison, perpendiculairement au bras de liaison, la couche matelassée revêtant alors une face de la plaque conductrice de l’élément de contact distale du châssis de l’aérogyre. Il s’agit en fait de la face de la plaque qui est orientée vers l’extérieur de l’ensemble drone/bras/élément de contact, et qui fait face à l’objet à mesurer.
[0027] Pour faire face à encore un autre type de mesure, par exemple en bout de pales d’une éolienne, la plaque conductrice peut cependant comporter deux pans fixés perpendiculairement l’un à l’autre en L, un premier pan d’allure parallèle à l’axe du bras comportant, sur sa face intérieure, la couche matelassée, le second pan d’allure perpendiculaire à l’axe du bras comportant le mécanisme de liaison de la plaque conductrice au bras. Le revêtement externe est le même que dans les configurations précédentes. La configuration permet par exemple une approche selon l’axe d’une pale, qui peut nécessiter un guidage différent pour obtenir un positionnement plus précis, sachant que le déplacement du drone se fait alors dans une autre direction que précédemment, plutôt perpendiculairement à l’axe du bras portant l’élément de contact. [0028] Selon une configuration possible, le mécanisme de liaison de la plaque conductrice au bras peut comporter d’une part une double liaison à rotule et à coulissement selon l’axe du bras, et d’autre part des premiers moyens de rappel de la plaque en position perpendiculaire à l’axe du bras et des seconds moyens de rappel sollicitant la plaque en une position déployée distale du châssis.
[0029] La plaque conductrice revêtue du matelassage conducteur de l’invention bénéficie alors de 4 degrés de liberté lorsque des contraintes mécaniques s’y exercent, dans la plupart des cas quand elle entre en contact avec un objet à tester. De plus, les moyens de rappel améliorent la pression de contact et par conséquent le contact électrique, permettant de réaliser la mesure dans les meilleures conditions.
[0030] Plus précisément, selon l’invention, le mécanisme de liaison peut comporter un support fixé à la plaque conductrice et muni d’un logement pour une rotule placée à l’extrémité d’une perche apte à coulisser dans un coulisseau prévu dans le bras, ledit support comportant n pieds de fixation auxquels sont fixés les premières extrémités de n ressorts de compression identiques dont les secondes extrémités sont fixées à une bague fixée à la perche, selon une configuration à symétrie axiale par rapport à l’axe de coulissement dans le bras.
[0031] De préférence, les pieds et les ressorts de compression sont au nombre de quatre (4). La symétrie axiale signifie, au sens de l’invention, que les ressorts fixés aux pieds exercent ensemble un effort résultant dont la composante dans un plan perpendiculaire à l’axe du bras est nulle.
[0032] Il est à noter que la perche peut comporter, au voisinage de la rotule, une articulation motorisée actionnable par commande à distance entre un état rectiligne de la perche et au moins un état coudé dans lequel un tronçon de la perche comportant la rotule est plié par rapport au reste de la perche et au bras. Une telle articulation permet de donner une direction encore plus franche à l’élément de contact qui présente alors un angle par rapport au reste du bras relié au drone. Les degrés de liberté liés à l’existence de la rotule s’appliquent toujours, avec un mode d’approche par l’élément de contact de l’objet à mesurer qui est différent du fait du coudage. [0033] Plus précisément, le mécanisme de liaison est tel que la perche peut coulisser dans un tube de coulissement lié au bras de l’aérogyre, et elle présente à son extrémité opposée à la rotule un chariot coulissant sur au moins deux arbres d’un ensemble d’arbres parallèles formant le bras, une platine dudit bras placée au voisinage de son extrémité proximale de la plaque conductrice servant de butée à un premier ressort de compression interposé entre ladite platine et la bague de la perche ou l’articulation.
[0034] Ce premier ressort est prévu pour absorber les composantes axiales des efforts résultant des contacts et notamment des chocs, tout en garantissant qu’une fois passé les effets mécaniques transitoires liés à ces derniers, la liaison électrique puisse être établie de manière optimale, puisque l’élément de contact est alors en permanence repoussé contre la pastille à tester.
[0035] De préférence, pour affiner encore le mécanisme d’absorption des chocs, cette platine est apte à coulisser sur au moins deux arbres du bras, un second ressort de compression étant interposé entre ladite platine et une butée intermédiaire fixée aux arbres du bras. Les deux ressorts n’ont pas la même raideur, de sorte que leurs effets mécaniques se cumulent et agissent temporellement de façon décalée, leur capacité d’absorption distincte s’exprimant de préférence au moins partiellement séquentiellement. Ladite platine peut d’ailleurs comporter, selon l’invention, le tube de coulissement de la perche, ledit tube étant lui-même apte à coulisser dans un orifice de la butée intermédiaire.
[0036] Le guidage axial est donc multiple, d’une part pour la perche dans le tube et d’autre part pour le tube dans l’orifice, reflétant l’existence des deux ressorts de raideurs différentes qui permettent un contrôle différencié des déplacements de la perche et par conséquent de l’élément de contact d’une part, et de la platine formant butée du premier ressort d’autre part. Ce guidage en coulissement est également tributaire du chariot, du guidage de la platine etc.
[0037] Selon une configuration possible, la butée intermédiaire peut par ailleurs servir de support à un mât à l’extrémité supérieure duquel sont solidarisées des moyens optiques de type au moins une caméra et/ou au moins émetteur de rayon laser de guidage. Il s’agit de moyens d’aide au pilotage embarqués dans le drone, et qui sont dans ce cas fixés au niveau du bras, c’est-à-dire très en avant par rapport au châssis. La ou les caméras peuvent fonctionner en combinaison avec des pointeurs laser prévus pour aider le pilote à mieux viser, en vol, la pastille surfacique qui signale l’existence d’une connexion avec le chemin de foudre d’une pale d’éolienne. Avec cette aide visuelle, ledit pilote peut gérer l’approche de la cible située sur l’objet de manière optimale.
[0038] L’invention va à présent être décrite plus en détail au moyen de figures annexées, qui ne représentent que des modes de conception non limitatifs de l’invention, et pour lesquelles :
[0039] La figure 1 représente une vue schématisée d’un système global de mesure de la défaillance du chemin de foudre d’une éolienne à aide d’un drone selon l’invention ; [0040] La figure 2 montre en vue perspective une partie d’un bras solidarisé à un drone et comportant un élément de contact selon la seconde variante de l’invention ;
[0041] La figure 3 illustre en vue perspective de trois-quarts face la première variante d’élément de contact ;
[0042] La figure 4 montre en vue perspective de trois-quarts arrière de ladite première variante d’élément de contact ;
[0043] La figure 5 représente une vue de côté de la première variante d’élément de contact ;
[0044] La figure 6 illustre en vue perspective de face de cette première variante d’élément de contact ;
[0045] La figure 7 montre en perspective l’élément de contact de la seconde variante ; [0046] La figure 8 représente une digression de la seconde variante d’élément de contact plus particulièrement adapté dans le cas de pastilles de mesure du chemin de foudre enfoncées ;
[0047] La figure 9 montre une troisième variante d’élément de contact pour la prise de mesures plutôt axiales, par exemple en bout de pales d’éoliennes ;
[0048] La figure 10 illustre une variante dont le mécanisme de liaison de l’élément de contact au bras est articulable, dont l’articulation conserve l’état rectiligne du bras ; [0049] La figure 11 montre la même variante avec le bras à l’état coudé ;
[0050] La figure 12 représente une vue perspective d’une partie du mécanisme de liaison de l’élément de contact au bras, comportant plus particulièrement la rotule et les premiers moyens de rappel de ladite plaque en position perpendiculaire à l’axe du bras ;
[0051] La figure 13 montre une vue de dessus d’une partie du mécanisme de liaison de la plaque conductrice de la seconde variante au bras, illustrant de manière plus complète les seconds moyens de rappel de l’élément de contact, l’ensemble élément de contact/perche en position de repos axialement déployé ; et [0052] La figure 14 représente une vue perspective de ce mécanisme, l’ensemble élément de contact/perche en position axialement contractée, lorsque les seconds moyens de rappel sont sollicités par des contraintes mécaniques appliquées à l’élément de contact.
[0053] En référence à la figure 1 , le système de mesure complet représenté très schématiquement comporte un drone A dirigé par un opérateur, par exemple au moyen d’une caméra à CCD, et muni d’une perche au bout de laquelle un élément de contact permet l’établissement d’une liaison électrique avec une pastille, en l’occurrence placée sur une pale P de l’éolienne E. Ledit élément de contact, qui sera décrit plus substantiellement dans la suite, doit réaliser un contact électrique suffisant pour effectuer une mesure de qualité apte à pouvoir être exploitée par un instrument de mesure C qui peut être couplé à un ordinateur O sur lequel tourne une application spécifiquement prévue pour le traitement des signaux mesurés. La mesure et l’exploitation des résultats restent donc aux mains d’un opérateur en charge de la réalisation des opérations de contrôle de la validité du chemin de foudre, demeuré au bas du mât de l’éolienne E, et qui peut le cas échéant être celui qui pilote le drone A. L’instrument de mesure est connecté d’une part à la masse au bas de l’éolienne E, et d’autre part à un câble qui provient de l’engin volant A et est reliée électriquement au chemin de foudre via la connexion électrique établie par l’intermédiaire du drone A avec le point de contact sur l’éolienne E.
[0054] L’élément de contact 10, tel que représenté en particulier aux figures 2 à 9 comporte dans sa seconde variante une plaque 11 revêtue, sur sa face opposée au bras 40, d’une couche matelassée 12 constituée d’une pluralité de bandes 13 dont le noyau est en mousse synthétique souple, par exemple en polyéther-uréthane. Ce noyau est entouré d’un revêtement en tissu également souple, par exemple composé de fibres de polyester tissées avec des fibres de cuivre et de nickel, fibres métalliques qui le rendent conducteur. Toutes ces bandes 13, individuellement et collectivement, conduisent l’électricité vers la plaque 11 , sur laquelle elles sont par exemple collées au moyen d’un adhésif conducteur.
[0055] Compte tenu de leur déformabilité, toutes les bandes 13, dont les surfaces libres sont destinées à être potentiellement au contact de l’objet à mesurer, peuvent entrer en contact avec par exemple une pastille surfacique d’une pale P d’éolienne E reliée à un chemin de foudre, comme sur l’exemple de la figure 1. La zone de contact effective réalise dès lors une liaison électrique avec un câble qui raccorde l’élément de contact 10 avec les instruments de mesure C, également connectés à la masse pour fermer le circuit.
[0056] Les figures 3 à 6 montrent la première variante d'élément de contact 100, présentant de la laine de cuivre conductrice en des revêtements 101 , 102 selon deux orientations, qui sont reliés électriquement et de préférence mécaniquement. La partie de revêtement 101 de laine de cuivre est disposée sur la platine externe 110, laquelle est reliée à une platine interne 120 via trois tiges 130. De la mousse est interposée entre le support et la laine de cuivre, et aussi entre les tiges 130 impliquées et la laine de cuivre qui les recouvre. Les platines 110, 120 ne sont pas en matériau conducteur. La distance des deux platines 101 , 102 est réglable dans la direction de ces tiges 130. Au moins un fil (non représenté) constituant le câble de liaison précité est relié électriquement à la laine de cuivre, par exemple au moyen d’une vis métallique vissée dans la face externe de la platine 110, ledit fil étant attaché entre la tête de la vis et la face externe de la platine 110. De préférence, on a prévu que le câble est constitué de trois vis.
[0057] Comme indiqué, cet élément de contact 100 présente un système de protection permettant d’éviter que la pale sur laquelle la mesure est effectuée n’endommage notamment les rotors du drone. Ce système présente deux mâts 200, 201 aux extrémités desquelles se trouvent des boules de protection 210, 211 , reliés par un fil rigide 212 qui barre l’accès à la pale si elle se met en mouvement. Un mécanisme additionnel de renfort du système de protection est prévu dans le cadre de l’invention. Il comporte une tige 220 d’allure parallèle audit fil rigide 212, qui est fixé de manière solidaire à la platine externe 110, sur sa face intérieure, et en dépasse de chaque côté. Des haubans rigides 221 , 222, également fixés aux boules de protection 210, 211 des mâts 200, 201 , sont fixées via d’autres boules 223, 224. L’ensemble forme une structure de protection qui préserve l’intégrité du drone de l’invention même en cas de mouvement de la pale de l’éolienne.
[0058] Les deux mâts 200, 201 sont en réalité orientés vers le haut, lorsque le drone est en vol, et forment un triangle avec le fil rigide 212, triangle dont le sommet est vers le bas, au voisinage du bras 21 ou de la tige inférieure 130. Il y a de préférence une symétrie de plan médian vertical. La réalisation des mesures, et la fixation de l’élément de contact 100 au drone A, obéissent à la même logique qu’avec la seconde variante ci-après, et y sont expliquées plus en détail dans les paragraphes suivants.
[0059] L’élément de contact 10 de la seconde variante de la figure 7 est standard, alors qu’il comprend des composants supplémentaires dans la configuration de la figure 8 : des protubérances conductrices 14 se développant parallèlement à l’axe du bras 40, et qui sont par exemple et de préférence réalisées sous forme de plots 14 déformables élastiquement, au moins dans l’axe du bras 40, par exemple des ressorts recouverts d’un ruban conducteur. Ces plots conducteurs 14 présentent une déformabilité qui rend la surface externe du matelassage 12, lorsqu’elle est agrémentée desdits plots 14, apte à toucher des pastilles enfoncées dans une surface et à y réaliser une connexion électrique appropriée, rendant l’élément de contact 10 performant même lorsque les pastilles de test n’affleurent pas à la surface de l’objet à contrôler, par exemple une pale P d’éolienne E.
[0060] La réalisation de la mesure est également un peu particulière pour des points de mesure situés dans des zones spécifiques comme les extrémités des pales P de l’éolienne E. Un élément de contact 10 spécifique a été développé en réponse aux problématiques qui se posent alors, dont la configuration apparaît en figure 9. Dans ce cas, la plaque conductrice 11 est constituée en L, ce qui signifie qu’elle comporte deux pans 11 ’ et 11 ” fixés perpendiculairement l’un à l’autre, de manière à permettre des approches adaptées à des géométries par exemple de bouts de pales P. En pratique, un premier pan 11 ’ de la plaque 11 est orienté sensiblement parallèlement à l’axe du bras 40. C’est ce pan 11’ qui présente, sur sa face intérieure, c’est-à-dire la face du volume intérieur partiellement délimité par les deux pans 11 ’ et 11 la couche matelassée 12. Le second pan 11” est par conséquent orienté sensiblement perpendiculairement à l’axe du bras 40, et comporte le mécanisme de liaison de cette partie 11 ” de la plaque conductrice 11 au bras 40, qui sera expliqué plus en détail dans la suite.
[0061] Avec cet élément de contact 10, l’orientation de la couche matelassée 12 conductrice par rapport au reste du drone A est différente de celle des figures 7 et 8. Cela s’explique notamment par le fait que l’approche se fait, dans ces configurations particulières de mesures, dans la direction de l’axe de la pale P, et que le drone A se déplace dès lors dans une direction qui est également d’allure perpendiculaire à la direction des approches faites avec les éléments de contact 10 des figures 7 et 8 : en substance, le drone A se déplace globalement verticalement pour la réalisation des mesures, et non plus sensiblement horizontalement comme dans les configurations précédentes.
[0062] Les figures 10 et 11 illustrent l’existence d’une articulation 60 placée sur la perche 21 au voisinage de la rotule 22 et de la bague 25, qui divise par conséquent la perche entre un tronçon principal 21 et un tronçon d’extrémité 21’ qui peuvent être disposées de manière coudée, comme montré en figure 11 dans une configuration munie de la variante de l’élément de contact 10 à tiges 14 déformables de la figure 4. La configuration purement rectiligne de la figure 10, avec la variante d’élément de contact 10 de la figure 7, permet un fonctionnement tel que les dispositifs dépourvus d’articulation 60. Cette articulation est motorisée, c’est-à-dire qu’elle peut être commandée à distance, depuis l’opérateur placé par exemple en bas d’une éolienne E, qui peut lui donner un angle dépendant de la configuration de l’objet à contrôler. Cet angle est quelconque, le réglage étant continu dans un intervalle angulaire dépendant de la configuration de l’articulation 60. Dans les figures 10 et 11 , le secteur angulaire couvert par ladite articulation 60 est de l’ordre de 90°.
[0063] La figure 12 montre de manière plus précise le mécanisme de liaison à quatre degrés de liberté qui relie l’élément de contact 10 au bras 40, dont la compréhension résulte également des figures 2, 10 à 14. Un support 20 est fixé à la plaque conductrice 11 en aluminium, dont un manchon central comporte un logement pour une rotule 22 constituant l’extrémité d’une perche 21 agencée à coulissement dans le bras 40. Ce support 20 comporte par ailleurs quatre pieds 23 de fixation à la plaque 11 , dont les extrémités libres présentent des moyens de fixation de ressorts de compression 24 identiques par ailleurs fixés à une bague 25 de la perche 21. L’ensemble présente une symétrie par rapport à l’axe du bras 40, nécessaire pour garantir le rappel permanent de la perche 21 en position de repos perpendiculaire à la plaque 11.
[0064] Le mécanisme de coulissement de la perche 21 dans le bras 40, visible de manière plus complète dans les figures 2, 13 et 14, comporte un tube de coulissement 30 solidarisé à une platine 31 mobile en translation sur trois arbres 41 , 42, 43 formant le bras 40. Un premier ressort de compression 33 est placé entre la bague 25 et la platine 31. Un second ressort de compression 34, de raideur différente du ressort de compression 33, est interposé entre la platine 31 et une butée intermédiaire 35, comportant un orifice dans lequel le tube 30 est apte à coulisser librement.
[0065] La perche 21 est fixée, au niveau de son extrémité opposée à la rotule 22, à un chariot 36 coulissant sur les arbres 41 , 42 du bras 40. Le fonctionnement du coulissement contrôlé par les ressorts de compression 33, 34 est alors le suivant : lorsqu’une contrainte s’exerce sur l’élément de contact 10, par exemple au moment d’un contact avec la pastille d’une pale P d’éolienne E, la composante de cette contrainte d’allure parallèle à l’axe du bras 40 entraîne le déplacement dudit élément de contact 10 vers le châssis du drone A, l’ensemble drone A/bras 40/élément de contact 10 subissant alors une rétractation. L'effort s’appliquant sur l’élément de contact 10 est absorbé par les ressorts 33, 34, qui peuvent le cas échéant se contracter séquentiellement, du fait de leur raideur différente, selon l’intensité de la contrainte.
[0066] Lorsque l’élément de contact 10 se déplace en direction du châssis du drone A (non représenté), la perche 21 coulisse dans le tube 30, qui assure un certain guidage pour ledit coulissement, dont le guidage principal est cependant assuré par le chariot 36 qui coulisse sur les arbres 41 , 42 du bras 40. Le ressort 34 se contracte, et la platine 31 se déplace : c’est ce qui est illustré par la figure 14. Dans ce cas, le tube 30 se déplace dans un orifice de la butée intermédiaire 35. Le cas échéant, notamment si la contrainte axiale est élevée, le ressort 33 est également sollicité en compression. Les contraintes s’appliquant sur l’élément de contact 10 étant rarement uniquement orientées selon l’axe du bras, d’autres composantes de contraintes s’appliquent, qui aboutissent à faire tourner la rotule 22 dans son logement.
[0067] Dès que la contrainte cesse de s’appliquer, par exemple si la mesure est faite et que le contact de l’élément de contact 10 avec une pastille cesse, le système doit retrouver son état de repos : à cet effet, les ressorts 24 rappellent la perche 21 en position perpendiculaire à la plaque 11 et les ressorts 33, 33 retrouvent leur forme initiale, rappelant le mécanisme de liaison entre l’élément de contact 10 et le bras 40 à sa position déployée, montrée en figures 2, 13 et 14. Il est à noter que ledit mécanisme, lorsqu’il s’applique à la version de la figure 5 de l’élément de contact 10, ne comporte pas le dispositif à rotule 22 et ressorts 24. Seul subsiste la partie gérant le coulissement. Pour cette variante, le mécanisme de liaison est fixé au pan 11” de la plaque 11.
[0068] Selon l’invention, des moyens d’aide au pilotage sont embarqués dans le drone, qui sont en l’occurrence fixés en partie supérieure d’une pièce comportant la butée intermédiaire 35 et présentant à cet effet un mât 50 : il s’agit selon une configuration possible et comme déjà mentionné d’au moins une caméra 51 pouvant fonctionner en combinaison avec des pointeurs laser 52, qui sont par exemple géré par le système pour se croiser devant l’élément de contact 10 en vue d’aider le pilote à mieux viser, en vol, une pastille surfacique, de manière à permettre une connexion avec le chemin de foudre d’une pale d’éolienne.
[0069] De nombreuses solutions sont possibles à cet égard, et plus précisément, les moyens d’aide au pilotage pourraient être remplacés par l’implémentation d’un guidage par lidar. Les signaux et images qu’ils fournissent au pilote situé en bas de l’éolienne permettent une aide substantielle pour le pilotage du drone, le pilote pouvant gérer de manière optimale l’approche de la cible située sur l’objet, après avoir choisi, selon la nature de ladite cible, l’un des trois éléments de contact décrits auparavant. [0070] Les exemples de technologies donnés ci-dessus ne sont pas exhaustifs de l’invention, qui englobe au contraire de multiples variantes de formes et de structure, comme par exemple pour le mécanisme de liaison entre l’élément de contact 10, 100 et le bras 40, ou les modes de conception du revêtement conducteur matelassé de l’élément de contact 10, 100 comme cela a été montré de manière illustrative dans les configurations décrites plus en détail auparavant.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Aérogyre (A) sans pilote télécommandé de mesure de paramètre électrique de type drone comportant :
- un élément de contact (10) électriquement conducteur,
5- un mécanisme de liaison de l’élément de contact (10) à un bras (40) de liaison de l’élément de contact (10) au châssis de l’aérogyre (A) ;
- ledit bras (40) et le mécanisme de liaison maintenant l’élément de contact (10) à une distance du châssis supérieure à la distance de l’axe de rotation d’au moins un rotor de l’aérogyre (A) au châssis dans la direction de l’axe de roulis augmenté du rayon duo disque balayé par les pales dudit rotor ;
- un câble électriquement conducteur dont une première extrémité est reliée à l’élément de contact (10) et une seconde extrémité est raccordable à une borne de dispositif de mesure électrique (C), par exemple de mesure de résistance ohmique, au moins 4 rotors à pales, 5 caractérisé en ce que l’élément de contact (10) électriquement conducteur comporte un support rigide perpendiculaire au bras de liaison revêtu, au moins sur sa face opposée audit bras, d’un revêtement en matériau souple conducteur.
[Revendication 2] Aérogyre (A) sans pilote télécommandé de mesure de paramètre électrique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le support0 comporte une platine externe dont la face extérieure est recouverte de laine de cuivre et une platine interne séparée de la platine externe par des tiges d’allure parallèles au bras autorisant le réglage de la distance séparant les platines, la couche de laine de cuivre recouvrant la platine externe se prolongeant de manière à réaliser une paroi souple rejoignant au moins deux desdites tiges. 5
[Revendication 3] Aérogyre (A) sans pilote télécommandé de mesure de paramètre électrique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que de la mousse est interposée entre la laine de cuivre et d’une part la platine externe, et entre la laine de cuivre et d’autre part les tiges rejointes par la laine de cuivre.
[Revendication 4] Aérogyre (A) sans pilote télécommandé de mesure de paramètre0 électrique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que au moins un fil constituant le câble conducteur est fixé sur la face extérieure de la platine externe.
[Revendication 5] Aérogyre (A) sans pilote télécommandé de mesure de paramètre électrique selon l’une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les supports externe et interne s’inscrivent sensiblement dans des cercles définis par trois points matérialisés par les axes de trois tiges les reliant.
[Revendication 6] Aérogyre (A) sans pilote télécommandé de mesure de paramètre électrique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le support externe prend la forme d’un disque évidé en roue avec une jante externe dans laquelle sont fixées les tiges et des rayons convergeant vers un moyeu de fixation du bras, et la platine interne comporte une forme intérieure rejoignant les zones de fixation des tiges, dont le centre est muni d’un orifice de passage du bras.
[Revendication 7] Aérogyre (A) sans pilote télécommandé de mesure de paramètre électrique selon l’une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce qu’un système de protection est constitué de deux mâts rigides de même longueur fixés à la platine interne, se développant radialement en formant un angle aigu entre eux, et reliés au voisinage de leurs extrémités libres par un fil rigide.
[Revendication 8] Aérogyre (A) sans pilote télécommandé de mesure de paramètre électrique selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’un mécanisme de renfort du système de protection consiste en une tige d’allure parallèle audit fil rigide, solidaire de la platine externe et en dépassant, aux extrémités de laquelle sont fixées des haubans rigides également fixés aux extrémités libres des mâts.
[Revendication 9] Aérogyre (A) sans pilote télécommandé de mesure de paramètre électrique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’élément de contact (10) électriquement conducteur comporte au moins une plaque (11) conductrice constituant le support rigide, revêtue d’une couche matelassée (12) externe comportant au moins une bande (13) en mousse synthétique souple entourée d’un revêtement en matériau souple conducteur.
[Revendication 10] Aérogyre (A) sans pilote télécommandé de mesure de paramètre électrique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque bande (13) est constituée d’un noyau de mousse de polyéther-uréthane recouvert d’un revêtement de tissu composé de fibres de polyester densément tissées avec des fibres de cuivre et de nickel. [Revendication 11] Aérogyre (B) sans pilote télécommandé de mesure de paramètre électrique selon l’une des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que la plaque conductrice (11) est en aluminium, au moins un brin du câble conducteur étant fixé sur une face de la plaque conductrice
(11) faisant face au châssis de l’aérogyre (A). [Revendication 12] Aérogyre (A) sans pilote télécommandé de mesure de paramètre électrique selon l’une des revendications 9 à 11 , caractérisé en ce qu’au moins un plot (14) conducteur déformable élastiquement au moins dans la direction de l’axe du bras (40) dépasse de la couche matelassée (12) selon ledit axe du bras (40), chaque plot (14) étant relié électriquement à au moins une bande (13) de la couche matelassée
(12).
[Revendication 13] Aérogyre (A) sans pilote télécommandé de mesure de paramètre électrique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le plot (14) est constitué d’un ressort conducteur fixé à la plaque (11), chaque ressort étant entouré par un ruban conducteur souple qui le recouvre au moins partiellement, au moins une portion desdits ressorts proximale de la plaque (11) étant en contact avec le revêtement conducteur d’au moins une bande (13) recouvrant la plaque conductrice (11).
[Revendication 14] Aérogyre (A) sans pilote télécommandé de mesure de paramètre électrique selon l’une des revendications 9 à 13, caractérisé en ce que la plaque conductrice (11) est fixée, via le mécanisme de liaison, perpendiculairement au bras (40) de liaison, la couche matelassée (12) revêtant une face de la plaque conductrice (11 ) de l’élément de contact (10) distale du châssis de l’aérogyre (A).
[Revendication 15] Aérogyre (A) sans pilote télécommandé de mesure de paramètre électrique selon l’une des revendications 9 à 13, caractérisé en ce que la plaque conductrice (11 ) comporte deux pans (11’, 11 ”) fixés perpendiculairement l’un à l’autre en L, un premier pan (11’) d’allure parallèle à l’axe du bras (40) comportant, sur sa face intérieure, la couche matelassée (12), le second pan (11”) d’allure perpendiculaire à l’axe du bras (40) comportant le mécanisme de liaison de la plaque conductrice (11 ) au bras (40).
[Revendication 16] Aérogyre (A) sans pilote télécommandé de mesure de paramètre électrique selon l’une des revendications 9 à 15, caractérisé en ce que le mécanisme de liaison de la plaque conductrice (11) au bras (40) comporte d’une part une double liaison à rotule (22) et à coulissement selon l’axe du bras (40), et d’autre part des premiers moyens de rappel (24) de la plaque (11) en position perpendiculaire à l’axe du bras (40) et des seconds moyens de rappel (33, 34) sollicitant la plaque (11) en une position déployée distale du châssis.
[Revendication 17] Aérogyre (A) sans pilote télécommandé de mesure de paramètre électrique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le mécanisme de liaison comporte un support (20) fixé à la plaque conductrice (11) et muni d’un logement pour une rotule (22) placée à l’extrémité d’une perche (21) apte à coulisser dans un coulisseau prévu dans le bras (40), ledit support (20) comportant n pieds (23) de fixation auxquels sont fixés les premières extrémités de n ressorts (24) de compression identiques dont les secondes extrémités sont fixées à une bague (25) fixée à la perche (21), selon une configuration à symétrie axiale par rapport à l’axe de coulissement dans le bras (40).
[Revendication 18] Aérogyre (A) sans pilote télécommandé de mesure de paramètre électrique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la perche comporte, au voisinage de la rotule (22), une articulation (60) motorisée actionnable par commande à distance entre un état rectiligne de la perche (21) et au moins un état coudé dans lequel un tronçon de la perche (21) comportant la rotule (22) est plié par rapport au reste de la perche (21) et au bras (40).
[Revendication 19] Aérogyre (A) sans pilote télécommandé de mesure de paramètre électrique selon l’une des revendications 17 et 18, caractérisé en ce que la perche (21) coulisse dans un tube (30) de coulissement lié au bras (40) de l’aérogyre et présente à son extrémité opposée à la rotule (22) un chariot (36) coulissant sur au moins deux arbres (41 , 42) d’un ensemble d’arbres (41 , 42, 43) parallèles formant le bras (40), une platine (31) dudit bras (40) placée au voisinage de son extrémité proximale de la plaque conductrice (11) servant de butée à un premier ressort de compression (33) interposé entre ladite platine (31) et la bague (25) de la perche (21) ou l’articulation (60).
[Revendication 20] Aérogyre (A) sans pilote télécommandé de mesure de paramètre électrique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite platine (31) est apte à coulisser sur au moins deux arbres (41 , 42, 43) du bras (40), un second ressort de compression (34) étant interposé entre ladite platine (31) et une butée intermédiaire (35) fixée aux arbres (41 , 42, 43) du bras (40).
[Revendication 21] Aérogyre (A) sans pilote télécommandé de mesure de paramètre électrique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite platine (31) comporte un tube (30) de coulissement de la perche (21), ledit tube (30) étant lui- même apte à coulisser dans un orifice de la butée intermédiaire (35).
[Revendication 22] Aérogyre (A) sans pilote télécommandé de mesure de paramètre électrique selon l’une des revendications 20 et 21, caractérisé en ce que la butée intermédiaire (35) sert de support à un mât (50) à l’extrémité supérieure duquel sont solidarisées des moyens optiques de type au moins une caméra (51) et/ou au moins émetteur (52) de rayon laser de guidage.
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