WO2023217817A1 - Drone marin pouvant évoluer en surface, subsurface et profondeur, et procédé associé - Google Patents

Drone marin pouvant évoluer en surface, subsurface et profondeur, et procédé associé Download PDF

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WO2023217817A1
WO2023217817A1 PCT/EP2023/062345 EP2023062345W WO2023217817A1 WO 2023217817 A1 WO2023217817 A1 WO 2023217817A1 EP 2023062345 W EP2023062345 W EP 2023062345W WO 2023217817 A1 WO2023217817 A1 WO 2023217817A1
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WO
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drone
antenna
distal portion
coating
navigation
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PCT/EP2023/062345
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English (en)
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Thierry Carlin
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Marine Tech
Original Assignee
Marine Tech
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    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/001—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/14—Control of attitude or depth
    • B63G8/18—Control of attitude or depth by hydrofoils
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/001—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations
    • B63G2008/002—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations unmanned

Definitions

  • Marine drone capable of operating on the surface, subsurface and depth, and associated method
  • the present invention relates to the field of marine and underwater drones, also referred to as autonomous marine or underwater vehicles. Its application is particularly advantageous in the field of surveillance of bodies of water or even in the field of underwater exploration. , for example deep seas.
  • the exploration of the marine environment is a challenge for many marine exploration applications.
  • ASV autonomous surface or underwater vehicles or autonomous surface or underwater robots
  • AUV autonomous Surface Vehicle
  • USV Unmanned Surface Vehicle
  • surface or underwater drones are generally equipped with measurement sensors, for example acoustic sensors, allowing the acquisition of signals in a marine environment. These signals are generally converted and then transmitted to the operating center by air. To do this, the drone operates on or near the surface of the water.
  • the navigation of a drone on or near the surface and the transmission of these signals are strongly impacted by wave movements and related pressure variations, as well as by weather conditions.
  • a lack of navigation stability can deteriorate the quality of the information acquired by the measurement sensors. This is particularly the case for acoustic sensors which can be disturbed by the presence of air in the surface agitation, or even for cameras whose image can be deteriorated by this surface agitation.
  • An object of the present invention is therefore to propose an improved marine drone compared to existing solutions.
  • a non-limiting objective of the present invention is more particularly to facilitate the acquisition and/or transmission of signals.
  • a marine drone comprising:
  • a body having a leading edge and a trailing edge, the body defining between the leading edge and the trailing edge an envelope in the shape of an airplane wing, the body carrying at least one mounted operating member mobile on the body and configured to modify a trajectory of the drone,
  • the antenna is telescopic and comprises a proximal portion mounted on the body, for example fixed to the body. It also comprises a distal portion, the distal portion being configured so as to slide with the proximal portion between a plurality of positions deployed and a retracted position, along a main direction of extension of the antenna, the sliding being induced by floating of the distal portion, preferably so that the distal portion is at least partly emerged.
  • the body thus has an airplane wing profile improving navigation.
  • This profile indeed allows improved navigation control along the roll, yaw and pitch axes.
  • the navigation of the drone is thus stabilized, particularly when the drone navigates under the surface of the water close to the surface, where the effects of swell are significant.
  • the marine drone is capable of operating on the surface but also close to the surface, also called subsurface and at depth.
  • the telescopic and floating antenna makes it possible to transmit and receive information by air by reactively adapting to variations in the waterline, particularly in the event of swell. Piling movements of the distal portion of the antenna are minimized.
  • the marine drone makes it possible to maintain a communication link via its antenna when navigating close to the surface.
  • the transmission of data as well as the navigation of the drone are therefore improved compared to existing solutions, in particular those implementing punctual communication on the surface and/or whose buoyancy is adjusted to navigate on the surface.
  • a marine drone comprising a body having a leading edge and a trailing edge, the body defining between the leading edge and the trailing edge a wing-shaped envelope of aircraft, the body carrying at least one maneuvering member movably mounted on the body and configured to modify a trajectory of the drone.
  • the drone further comprises a coating allowing the passage of acoustic waves on either side of the coating and having a plurality of perforations, called microperforations, the largest dimension of which on the surface of the body is less than or equal to 2 mm, the coating covering at least partly the body.
  • the microperforated coating allowing the passage of acoustic waves has several advantages.
  • the coating being microperforated, it allows the circulation of water on both sides of the coating.
  • the interior of the drone body can therefore be at least partly filled with water from the marine environment in which it operates. This gives neutral buoyancy to the drone as well as equal pressure operation, which facilitates the stabilization of its navigation.
  • This coating avoids having to add a scoop or gills to the body of the drone.
  • the coating also allowed a reduction in drag, including at low navigation speeds.
  • the gliding of the drone in the water is in fact facilitated by a phenomenon of cavitation of the water as it passes through the microperforations. This phenomenon creates a rolling of air bubbles and water vapor on the surface of the drone's body, improving its glide.
  • the navigation of the drone is therefore improved when it evolves under the surface of the water, in particular compared to a drone having a smooth surface or a rough surface and not allowing the passage of water.
  • a non-limiting objective of the present invention is more particularly to allow improved navigation.
  • the sensors and in particular the acoustic sensors can also be placed in water inside the body of the drone. This makes it possible to protect these sensors while retaining, thanks to the passage of acoustic waves, their ability to transmit and receive signals. Signal acquisition is therefore improved.
  • Another aspect concerns a method of using the drone according to one of the preceding aspects comprising:
  • a surface navigation phase during which the proximal portion and the distal portion of the antenna are emerged, preferably a part of the body is also emerged,
  • an underwater navigation phase called shallow or subsurface, during which the body and at least part of the proximal portion are submerged, and the distal portion floats to induce its sliding with the proximal portion and maintain at least one emergent part of the distal portion above the waterline.
  • the marine drone makes it possible to maintain a communication link via its antenna during navigation near the surface known as shallow navigation.
  • this method allows continuity of the mission of acquisition and/or transmission of data by the distal part of its antenna, and in particular of surveillance of a body of water (for example by a camera) , real or delayed broadcast of data acquired by the drone underwater (for example underwater images, acoustic signals, parameters relating to water; T°C, composition, etc.) or outside water (e.g. images, acoustic signals).
  • the transition between the surface navigation phase and the shallow underwater navigation phase is carried out, in response to information relating to the sea state, and in particular a deterioration of sea conditions (a swell formation for example).
  • Figures 1 and 2 each represent a perspective view from above of the drone according to an exemplary embodiment.
  • Figure 3 represents a perspective view from below of the drone according to the exemplary embodiment illustrated in Figures 1 and 2.
  • Figure 4 represents a side view of the drone according to the exemplary embodiment illustrated in Figures 1 and 2.
  • Figure 5 represents a perspective view of the antenna according to an exemplary embodiment.
  • Figures 6A and 6B represent a sectional view of the antenna according to the exemplary embodiment illustrated in Figure 5, Figure 6B being a detailed view of part of Figure 6A.
  • Figures 7 and 8 represent a perspective view respectively from above and below the drone once the covering has been removed, according to an exemplary embodiment.
  • Figure 9 represents a perspective view from above of the trailing edge of the drone according to an exemplary embodiment.
  • the antenna when the distal portion is in a position of maximum deployment relative to the proximal portion, the antenna has a length substantially greater than or equal to 1.5 m, and preferably greater than or equal to 2 m, depending on the direction of main extension of the antenna.
  • the antenna has an extension capacity allowing navigation at least 1.5 m from the surface while maintaining the antenna above ground, in order to be able to transmit data for a prolonged period.
  • the antenna when the distal portion is in the retracted position relative to the proximal portion, the antenna has a length substantially greater than or equal to 1.0 m, and preferably greater than or equal to 1.5 m, depending on the direction of main extension of the antenna.
  • the distal portion of the antenna comprises a float configured to actuate the sliding of the second portion according to the level of a waterline on the antenna. The sliding of the distal portion is thus induced passively by the float according to the immersion level of the drone and its antenna. Maintaining the antenna at least partially above ground is thus simplified.
  • the distal portion comprises at least one data capture and/or data transmission device, for example a radio frequency or optical data transmission device or a sensor such as a camera.
  • a data capture and/or data transmission device for example a radio frequency or optical data transmission device or a sensor such as a camera.
  • the coating covers at least partly the envelope of the body so as to form the shape of an airplane wing.
  • the body having a lower face intended to be turned facing the seabed when the drone moves at constant depth and an upper face intended to be turned facing the water surface when the drone moves at constant depth
  • the coating covers at least the underside of the body. It can alternatively or in addition cover the upper face.
  • the microperforations are thus arranged at least on the underside of the body, which allows the water contained in the body to empty when the drone is taken out of the water.
  • the coating covers the lower face and the upper face of the body. The circulation of water through the coating is thus facilitated, and the gliding of the drone is improved by cavitation of the water over a larger surface area of the drone body.
  • the plurality of microperforations has a largest dimension substantially less than or equal to 1.5 mm, preferably 1 mm.
  • the plurality of performances has at least one dimension substantially greater than or equal to 0.5 mm, preferably 0.8 mm.
  • the plurality of microperforations is distributed homogeneously on the coating.
  • the glide of the drone is thus further improved.
  • the covering is manually deformable so as to be able to match the airplane wing shape of the body envelope.
  • the covering being manually deformable, it can be arranged like a canvas or a flexible film that is adjusted to the body of the drone. Equivalently, the covering is held taut on the body. The installation of the covering is thus made easier compared to plates of rigid material that would be fixed.
  • the coating is based on or made of a non-metallic material, preferably a polymer material. Polymer materials in fact present a lower reflection of acoustic waves than other materials, and in particular metallic materials.
  • the covering is based or made of PVC.
  • PVC is a very weak reflector of acoustic waves.
  • microperforated PVC elements exist commercially, usually used as a filter sheet for hydrocarbon filtration. These filter sheets are here diverted to serve as a covering for the drone. The coating is therefore lower cost and easier to implement.
  • the body includes fixing elements configured to removably secure the covering, preferably at the leading edge and the trailing edge of the body. Access to the body of the drone by removing the covering is thus simplified. This is particularly the case when the coating is manually deformable. Simply lift the covering, for example one of its edges initially fixed, to reveal and access the internal contents of the body.
  • the body comprises a perforated and non-manually deformable structure, for example a metal structure, at least partly covered by the coating.
  • the perforated and non-manually deformable structure defines the envelope in the shape of an airplane wing.
  • the perforated and non-manually deformable structure forms at least one cavity, the drone being shaped so that water can penetrate inside the envelope to fill, preferably completely, the at least one cavity when the drone is submerged, the volume Vc of the cavity being greater than or equal to 0.2*Ve, Ve being a volume of the envelope, preferably Vc > 0.3*Ve, preferably Vc > 0.5 *Fri.
  • the at least one cavity is at least partly covered by the coating, the drone being configured so that water can penetrate into the at least one cavity passing through the microperforations, when the drone is submerged. .
  • the at least one operating member comprises at least one of, and preferably each of:
  • - side flaps mounted on either side of the body, configured to modify the trajectory of the drone according to a pitch axis and/or a roll axis
  • a rear flap mounted on the trailing edge of the body, configured to modify the trajectory of the drone along a pitch axis.
  • the side flaps have in relation to the body at least one degree of freedom in rotation around a direction perpendicular to a direction of progression of the drone during its navigation, so as to allow the inclination of the body according to the roll axis and/or pitching, and/or
  • the rear flap mounted on the trailing edge of the body has with respect to the body at least one degree of freedom in rotation around a direction perpendicular to said direction of progression.
  • the drone comprises at least two propulsion modules, preferably mounted on the body. At least two propulsion motors make it possible to direct the navigation of the drone according to the yaw axis.
  • the at least two propulsion modules are arranged on a lower face of the body.
  • the at least two propulsion modules are arranged on side faces of the body, below the waterline. The placement of the propulsion modules can be chosen so as to limit, and preferably avoid, disturbances to the sensors.
  • the drone further comprises a rear fin offset relative to the trailing edge of the body.
  • the rear wing is substantially parallel to the trailing edge. The rear fin helps stabilize the trajectory of the drone.
  • the term “on” does not necessarily mean “directly on”.
  • a part or an organ A is supported “on” a part or an organ B
  • These parts or bodies A and B can either be in direct contact or be supported on one another via one or more other parts. It is the same for other expressions such as for example the expression “A acts on B” which can mean “A acts directly on B” or “A acts on B through one or more other parts ".
  • a one-piece unitary part cannot therefore be made up of two separate parts.
  • the term “integral” used to describe the connection between two parts means that the two parts are linked/fixed to each other, according to all degrees of freedom, unless explicitly specified differently. For example, if it is indicated that two parts are united in translation in a direction x, this means that the parts can be mobile relative to each other, possibly according to several degrees of freedom, excluding freedom in translation in the x direction. In other words, if we move one part in the x direction, the other part makes the same movement.
  • leading edge is meant the front profile of the body of the drone intended to cope with the flow of an incident flow of water during forward progression of the drone.
  • trailing edge is meant the rear profile of the body of the drone arranged at the end of the flow of a flow of water incident on the drone during forward progression of the drone.
  • the trailing edge can more particularly be opposite the leading edge.
  • an element or material “transparent” to acoustic waves is meant an element or material allowing at least 50% of incident acoustic waves to pass through it, preferably at least 70% of these waves, and even more preferably at least 90% of these waves. The higher the transmission rate, the less the signal is degraded when the element or material passes.
  • the drone 1 comprises a body 10. At least one maneuvering member 13 can be mounted on the body 10 and configured to modify the trajectory of the drone 1 during its navigation, for example side flaps 130 and/or a rear flap 131.
  • the drone comprises several operating members 13. These operating members 13 are more particularly movably mounted on the body 10.
  • the body can also accommodate one or more propulsion module(s) 15 and/or a battery.
  • the body 10 is therefore distinguished from a wing mounted on a body not in the profile of an aircraft wing, for example in the shape of an ogive.
  • the body does not include an ogival portion with operating organs on either side of this portion.
  • the body 10 has a leading edge 100 and a trailing edge 101.
  • the leading edge 100 corresponds to the front profile of the body 10 and the trailing edge 101 corresponds to the rear profile of the body 10.
  • the body 10 extends between the leading edge 100 and the trailing edge 101.
  • the leading edge 100 of the body 10 extends from a side flap 130 to the other. Equivalently, the leading edge 100 of the body 10 extends to the right of each flap, from one side flap 130 to the other.
  • the body 10 therefore differs from a warhead-shaped drone body.
  • the leading edge 100 can extend over at least 80% of the width of the body 10 and preferably over its entire width. This can alternatively or in addition be applied to the trailing edge 101.
  • the leading edge 100 corresponds to the front of the drone 1 and defines an intrados and an extrados.
  • the body defines an envelope 102 with an aircraft wing profile, between the leading edge 100 and the trailing edge 101. More particularly, considering that the drone 1 advances in the direction parallel to the x direction, the envelope 102 is taken along the longitudinal section of the body 10, in a plane parallel to the plane (x, z).
  • envelope we designate the general shape presented by the body 10 in the section considered.
  • the envelope 102 is for example shown in dotted lines in Figure 4.
  • the body 10 preferably has a width, taken in a direction parallel to the direction y, greater than its height, taken in a direction parallel to the direction z.
  • the airplane wing shape has an extrados and an intrados.
  • the airplane wing shape is delimited by an upper surface 10b that is curved, and more particularly convex, and/or a lower surface 10a that is curved, and more particularly convex.
  • the lower surface 10a of the body 10 faces the bottom of the water when the drone 1 navigates at constant depth.
  • the upper surface 10b of the body 10 faces the surface 2 of the water when the drone 1 navigates at constant depth.
  • the upper surface 10b and the lower surface 10a of the aircraft wing profile are curved, and more particularly convex.
  • Many aircraft wing profiles are known to those skilled in the art. We can cite for example the NACA profile database bringing together a set of aircraft wing profiles.
  • the body 10 may also have side surfaces 10c, lOd.
  • the aircraft wing shape of the body 10 improves the trajectory control and navigation of the drone.
  • This shape indeed allows improved control of navigation along the axes of roll, yaw and pitch, and this in particular in synergy with the maneuvering members 13.
  • This profile is particularly advantageous for navigation under the surface of the water and close to the surface 2. Indeed, the pressure effects linked to swell are particularly important a few meters below the surface 2 of the water. It is therefore very difficult to have stable navigation in this area.
  • the navigation of the drone is therefore stabilized by the shape of an airplane wing, particularly when the drone is navigating under the surface of the water close to the surface.
  • the operating members 13 can also have an envelope in the shape of an airplane between their leading edge and their trailing edge. This envelope can here again be taken in the (x, z) plane. Navigation stabilization is thus further improved.
  • the drone 1 may further comprise an antenna 11 configured for navigation control and data transmission, in particular by transmitting and receiving signals by air, for example GPS signals.
  • the antenna 11 comprises several portions including at least one proximal portion 110 and a distal portion 111.
  • the proximal portion 110 is mounted on the body 10, preferably directly.
  • the distal portion 111 is mounted on the body 10 via the proximal portion 110.
  • the distal portion 111 is configured so as to slide with the proximal portion 110 between a plurality of deployed positions and a retracted position.
  • the retracted position is for example illustrated in Figure 2.
  • An deployed position for example the maximum deployment position, is for example illustrated in Figure 1.
  • These portions 110, 111 thus form a telescopic mast carrying the antenna, the mast being designated antenna 11, and possibly carrying other sensors and/or communication modules.
  • This sliding takes place in particular along a direction Al as illustrated in Figures 1 to 3.
  • the direction Al corresponds more particularly to the direction of main extension of the antenna 11.
  • the antenna 11 is therefore telescopic.
  • the sliding of the distal portion 111 is further induced by flotation of the distal portion 111.
  • the distal portion 111 may be at least partly emerged when the drone 1 navigates near the surface of the water 2.
  • the telescopic and floating antenna makes it possible to transmit and receive information by air by reactively adapting to variations in the waterline 2.
  • the heaving movements of the distal portion 111 of the antenna 11 are further minimized.
  • the distal portion 111 of the antenna carries sensors, for example a camera.
  • the signals acquired by these sensors are thus stabilized.
  • the fact that the telescopic antenna is floating makes it possible to facilitate the emergence of at least part of the distal portion 111 above the waterline 2 or equivalently the water surface line. Indeed, this sliding induced by flotation is simpler than sliding induced by more complex mechanisms, for example with cogs and/or slides, actively controlled by the drone 1.
  • the sliding can also be made more reactive than with its existing solutions.
  • the drone 1 can navigate in at least two, and preferably three, navigation phases:
  • a surface navigation phase during which the proximal portion and the distal portion of the antenna are emerged, preferably a part of the body is also emerged, and
  • a shallow navigation phase during which the body and at least part of the proximal portion are submerged, and the distal portion floats to induce its sliding and keep at least part of the distal portion above the line of flotation.
  • the method of using the drone 1 may also include a so-called deep underwater navigation phase during which the drone is entirely submerged. No part of the antenna 11 then emerges.
  • the drone 1 evolves during this phase in autonomous mode as AUVs commonly do, that is to say with navigation without communication with the surface.
  • the drone can use tracking algorithms involving acoustic and inertial technologies for this purpose.
  • the drone's dive of the surface navigation or shallow navigation phase may be done in response to at least one of:
  • navigation information such as an amplitude of heave and/or yaw and/or pitch and/or yaw and/or roll.
  • this process allows continuity of the data acquisition and/or transmission mission through the distal part of its antenna.
  • the sliding in the water of the drone as well as the disturbance of the body of water are limited in shallow navigation of the drone, only the distal portion 111 being emerged and in synergy with the shape of an airplane wing described above. high.
  • the transition between the surface navigation phase and the shallow navigation phase can be carried out, preferably in a supervised manner, in response to information relating to the arrival of swell. For example, when the variation in height of the water line linked to the swell is less than or equal to a threshold value, the drone 1 can pass into the shallow navigation phase.
  • the body 10 of the drone 1 can operate at a depth less than or equal to 2 m below the water level 2, preferably less than or equal to 1.5 m. Depth is measured from the upper surface to the free surface of the water or the wave trough in the presence of waves.
  • the drone 1 navigates in the shallow navigation phase when the swell has a height less than or equal to 1 m, preferably 0.5 m. Wave height is measured between the trough and crest of a wave.
  • the drone 1 can dive in deep navigation on command for the needs of data acquisition for example, or even if the navigation conditions require it, for example due to bad weather conditions.
  • the body 10 of the drone 1 can operate at a depth greater than 2 m below water level 2.
  • the transition to the deep underwater navigation phase can be carried out in response to a information relating to a wave height greater than or equal to 0.5 m.
  • the antenna 11 can comprise on its distal portion 111 a float 112. Depending on the level of the waterline 2, the float 112 can therefore actuate the sliding of the distal portion 111 with the portion proximal 110.
  • the float 112 can be below the waterline 2, and this in particular depending on the navigation depth of the drone 1.
  • the antenna 11 will then be in its deployed position maximum.
  • the float 112 has greater buoyancy than that of water.
  • the float 112 can, for example, be made of foam.
  • the distal portion 111 may include a data transmission and reception module 113. According to one example at least part of the distal portion 111 extends between the float 112 and the module 113. This favors the fact that the module 113 is arranged above the surface of the water 2. This module 113 can for example be placed at a distal end of the distal portion 111. The float can be placed at a proximal end of the distal portion 111. Thus, the distance between the float 112 and the module 113 is maximized.
  • the antenna 11 when the distal portion 111 is in a position of maximum deployment relative to the proximal portion 110, the antenna 11 has a length Lu substantially greater than or equal to 1.5 m according to the main extension direction Al of the antenna 11, preferably greater than or equal to 2 m, as for example illustrated in Figures 5 and 6A.
  • the drone 1 can thus navigate at a depth of at least 1.5 m, and preferably 2 m, below the surface of the water 2.
  • the drone 1 may further comprise a covering 12 covering at least partly the body 10.
  • the body 10 may comprise a structure 103 which the covering 12 covers to form the wing-shaped envelope 102. of plane. This coating 12 allows the passage of acoustic waves on either side of the coating 12.
  • the coating 12 can be described as transparent to acoustic waves.
  • the covering 12 has a plurality of perforations 102 whose largest dimension on the surface of the body 10 is less than or equal to 2 mm. These perforations 102 are therefore distinguished from vents that can be made on the surface of the drone 1.
  • the coating 12 allows water to circulate on either side of the coating 12.
  • the interior of the body 10 can therefore be at least partly filled with water from the environment in which it operates.
  • the coating 12 is not waterproof and that water penetrates into the body 10. This thus confers buoyancy invariant with depth since the presence of air is reduced inside the structure of the drone, by example only at the level of an electronic box. There is no variation in the quantity of air during navigation, which therefore does not impact buoyancy and does not require any means of compensation. Operation is carried out in equal pressure. This simplifies the design of the drone which therefore does not need a compensation mechanism and/or buoyancy adjustment.
  • the water as it passes through the perforations 102, undergoes a cavitation phenomenon. Bubbles of water vapor and air are thus generated. This phenomenon creates a rolling of bubbles on the surface of the drone's body, improving its glide.
  • the navigation of the drone is therefore improved, for example near the surface of the water, in particular compared to a drone having a smooth surface or even a rough surface and not allowing the passage of water. This phenomenon was observed for relatively low navigation speeds of the drone 1, typically at a speed of between 3 and 5 knots.
  • the transparency of the coating 12 to acoustic waves as well as the fact that water penetrates the body 10 allows the body to house acoustic sensors inside the coating 12.
  • the acoustic signals can be routed to the sensors and the sensors can send them back while being protected inside the body 10.
  • the sensors In existing solutions implementing a waterproof body, the sensors must be placed outside the body 10 and are therefore more exposed to possible damage.
  • the sensors arranged in this way can deteriorate the gliding of the drone in the water by increasing drag.
  • the body 10 prefferably includes a sealed compartment for housing electrical circuits and the power module of the drone 1, for example its battery.
  • the maneuvering members 13 are first described in more detail with reference to Figures 1 to 4.
  • the drone 1 can include side flaps 130 configured to modify the trajectory of the drone 1 along a pitch axis and/or an axis of roll.
  • the side flaps 130 are preferably arranged on side faces 10c, lOd of the body 10. For this, the side flaps
  • the side flaps 130 are movable relative to the body 10.
  • the side flaps 130 have, relative to the body 10, a degree of freedom in rotation around a direction A2 parallel to the direction y. This makes it possible to modify the trajectory according to the pitch axis.
  • the side flaps can be operated by motors housed inside the body 10.
  • the drone 1 may alternatively or in addition comprise a rear flap 131.
  • the rear flap 131 can be arranged along the trailing edge 101.
  • the rear flap 131 has a length in the y direction equal to at least 80%. of the length of the trailing edge 101, preferably the rear flap 131 extends over substantially the entire length of the trailing edge 131.
  • the rear flap is configured to modify the trajectory of the drone 1 along a pitch axis.
  • the rear flap 131 can present with respect to the body 10 at least one degree of freedom in rotation around a direction A3 parallel to the direction y.
  • 131 can be actuated by a motor housed inside the body 10.
  • the drone 1 may also include a rear fin 14 offset relative to the body 10. This fin is configured to improve stability during navigation.
  • the fin 14 may comprise a flap 140 mounted on the body via rods 143.
  • the flap 140 may be substantially parallel to the trailing edge 140.
  • the space between the flap 140 and the body 10, where appropriate between the flap 140 and the rear flap 131, is preferably left empty.
  • the fin 14 may further comprise a profile 141, extending substantially parallel to the flap 140.
  • the flap 140 and the profile 141 can be assembled together by side cheeks 142.
  • the fin 14 has a length in the y direction equal to at least 80% of the length of the trailing edge 101, preferably the fin 14 extends over substantially the entire length of the trailing edge 131.
  • the fin 14 and more particularly the flap 140 can be fixed relative to the body 10, that is to say they do not have any degree of freedom in movement relative to the body 10.
  • the fin 14, and in particular the flap 140 is mounted movable in rotation relative to the body 10, for example in a direction parallel to the direction of main extension of the trailing edge 101.
  • the drone 1 may further comprise handling members configured to facilitate manipulation of the drone 1 in the water and/or outside the water.
  • the drone 1 may include wheels 17. These wheels are configured to allow the drone 1 to roll on a surface, for example when the drone 1 is out of the water. These wheels 17 can for example be arranged in the extension of the side faces 10c, lOd on either side of the lower surface 10a of the body 10.
  • the drone 1 can include attachment elements 18 of the drone 1.
  • These attachment elements 18 can for example be configured so as to be able to attach the drone 1 by links, such as straps.
  • the drone 1 can thus be manipulated in the water, for example for its recovery, or out of the water, for example for its loading on a machine or its storage.
  • elements 18 can be arranged on the body 10, and in particular on the upper surface 10b of the body 10.
  • these elements 18 include loops allowing the passage of a strap .
  • the drone 1 may comprise at least one propulsion module 15 allowing the navigation of the drone 1.
  • the drone 1 comprises at least two propulsion modules 15 so as to be able to orient the trajectory of the drone around a yaw axis, according to their relative actuation.
  • the drone 1 can include two pairs of propulsion modules 15.
  • the propulsion modules 15 can be arranged on the lower surface 10a of the body 10.
  • the proximal portion 110 of the antenna 11 is mounted fixed relative to the body 10, it then has no degree of freedom in rotation relative to the body 10.
  • the proximal portion 110 can have a degree of freedom in rotation relative to the body 10, for example in a direction A4 substantially parallel to the direction y.
  • the proximal portion 110 thus has a pivot articulation 110b with the body 10 allowing rotation around the direction 4 at least over an angular interval.
  • This angular interval can be configured so that the antenna 11 can be folded along the body 10 in a maximum folding position, and so that the antenna 11 can be deployed in an oblique direction relative to the body 10 in a maximum deployment position.
  • the angular interval can be between substantially 0° and 90° relative to the x direction, preferably between 0° and 60°.
  • the antenna 11 can be folded, for example when the drone 1 is operating in deep navigation in order to reduce the drag generated by the antenna.
  • the tilt control is done by a mechanism housed inside the body 10.
  • the pivot connection 110b can be mounted on a base 110a disposed at a proximal end of the proximal portion 110.
  • the base 110a can further comprise hooking members 110c of the distal portion 111 when the latter is in its retracted position. These hooking members 110c can be configured to retain the distal portion 111 in its retracted position.
  • the retaining force exerted by the gripping members 110c is greater than the force tending to cause the distal portion 111 to slide, for example generated by the float 112.
  • the gripping members 110c are electromagnets.
  • the distal portion 111 or the float 112 can then comprise magnets placed so as to be arranged against the electromagnets when the antenna 11 is in the retracted position. The electromagnets make it possible to generate or not the force tending to maintain the antenna 11 in the retracted position, according to needs.
  • the cooperation between the proximal portion 110 and the distal portion 111 is now described according to a non-limiting example. Other cooperation mechanisms can be considered.
  • the distal portion 111 can be configured to slide around the distal portion 110.
  • the distal portion 111 can be hollow and have internal dimensions greater than the external dimensions of the proximal portion 110.
  • the distal portion 111 may comprise a tube 1111 extending along the distal portion 111, for example from a distal end 1110, and partly in the proximal portion 110.
  • the proximal portion 110 may comprise a tube 1100 extending along the along the proximal portion 110, and configured to accommodate the tube 1111.
  • the tube 1100 thus forms a housing into which the tube 1111 can be inserted.
  • the cooperation between the tube 1100 and the tube 1111 forms a sliding guide.
  • tube 1111 can be configured to accommodate tube 1100.
  • the antenna 11 may include a blocking module located at the interface between the distal portion 111 and the proximal portion 110.
  • This blocking module can be configured to prevent the separation of these two portions, for example when the float 112 is in position. below the waterline 2 and that the antenna 11 is already in its maximum deployment position.
  • the proximal portion 110 may comprise a part 1101 comprising a housing in which a guide element 1101a is inserted.
  • This guide element 1101a may comprise a central recess 1101b allowing the sliding of the tube 1111.
  • the tube 1111 may also have a stop 1111a preventing separation of the distal portion 111 and the proximal portion 110.
  • the proximal portion 110 and/or the distal portion 111 may also comprise members 1102 configured to facilitate the sliding of the distal portion 111.
  • the coating 12 is now described in more detail with reference to Figures 1 to 4 and 7 to 9.
  • the coating 12 covers at least partly the body 10 of the drone 1. More particularly, the coating 12 can cover at least the lower face 10a of the body 10. Thus, the microperforations 102 are at least arranged on the lower face 10a. This allows the water contained in the body to flow from the body 10 when the drone 1 is removed from the water, without having to practice on the surface of the body or in the covering of the gills dedicated to this.
  • the coating 12 can alternatively, or preferably in addition, cover the upper face 10b of the body 10. The larger the surface covered by the coating, the more the circulation of water through the coating 12 is facilitated.
  • the side faces 10c, lOd of the body 10 can be formed by solid cheeks not covered by the covering 12. It is entirely possible to envisage that the covering 12 covers these side faces 10c, lOd, for example not full. Any combination of faces covered or not by the coating 12 is possible.
  • the body 10 may comprise a perforated structure 103 intended to be covered by the covering 12.
  • This structure is for example illustrated by Figures 7 and 8, in which the drone 1 is not covered by the covering 12.
  • the internal structure 103 has a contour forming the envelope 102. The internal structure 103 therefore does not ensure the sealing of the body 10 between the interior and the exterior of the envelope 102.
  • This structure 103 is preferably rigid, and for example metallic . It can be formed by longitudinal and transverse crosspieces forming a skeleton.
  • the skeleton of the structure 103 can form one or more cavities 1030 making it possible to accommodate, for example, sensors, motors configured to operate operating elements 13 or even a battery.
  • the cavity(ies) are preferably filled with water when the drone is submerged.
  • the volume Vc of the cavity or cavities taken together may be greater than or equal to 0.2*Ve, Ve being a volume of the envelope, preferably Vc > 0.3*Ve, preferably Vc > 0.5* Ve.
  • the neutral buoyancy of the drone 1 is thus improved.
  • the covering 12 is preferably manually deformable so as to conform to the shape of the envelope 102.
  • the covering 12 can for example be stretched over the internal structure 103 to obtain the shape of an airplane wing.
  • the covering 12 may in particular be in the form of a canvas or a sheet which is deformable under the effect of its own weight.
  • the covering 12 can be deformable so as to be rolled up on itself.
  • the covering 12 is therefore distinguished from rigid plates, typically metal plates which would be fixed on the body 10.
  • the covering 12 may have a thickness of between 0.5 mm and 2 mm.
  • the coating 12 is based on or preferably made of a non-metallic material, and preferably of a polymer material.
  • the covering 12 has a lower reflection of acoustic waves than metallic materials, which facilitates the transmission of acoustic waves on either side of the covering 12.
  • the covering is basic or made of PVC.
  • PVC being a very weak reflector of acoustic waves, this further improves their transmission on either side of the covering 12.
  • Microperforated PVC fabrics exist commercially and are usually used as filter sheets for the filtration of hydrocarbons. These fabrics can be diverted from their usual use to form the covering 12 at lower cost.
  • the body 10 can comprise fixing elements 103a, 103b.
  • These fixing elements 103a, 103b are configured to keep the covering 12 taut on the body 10.
  • the fixing of the covering 12 is thus simplified, in synergy with the fact that it is deformable.
  • these fixing elements 103a, 103b removably hold the covering 12 on the body 10.
  • the covering 12 can thus be easily removed to access the interior of the structure 103 and the elements it contains.
  • a first fixing element 103a can for example be arranged at the level of the leading edge 100.
  • This fixing element 103a can be a profile enclosing the covering 12 against the internal structure 103. The covering 12 is thus gripped between the profile 103a and the internal structure 103.
  • a second fixing element 103b may for example be placed at the level of the trailing edge 101.
  • This fixing element 103b may be a strip gripping the covering 12 against the internal structure 103.
  • the covering 12 is here again caught between the strip 103b and the internal structure 103.
  • the fixing elements 103a can be fixed on the body 10, and more particularly on the internal structure 103, by screwing.
  • the microperforations 120 can have a larger dimension D o substantially less than or equal to 2 mm, preferably 1.5 mm, and even more preferably 1 mm.
  • the plurality of performances has at least one dimension substantially greater than or equal to 0.5 mm, preferably 0.8 mm.
  • These ranges of microperforation dimensions make it possible to obtain cavitation at the navigation speed of the drone (typically between 3 and 5 knots, or between 1.5 and 2.6 m/s).
  • These microperforation dimensions are available on commercial materials, for example the PVC coating detailed above as an example.
  • the microperforations 120 are distributed homogeneously on the coating 12.
  • homogeneous is meant that the number of microperforations per unit surface of the coating 12 is substantially equal at all points of the coating 12.
  • the phenomenon of cavitation occurs homogeneously on the surface of the coating 12.
  • the covering 12 may further comprise additional openings 121.
  • These complementary openings 121 may for example coincide with the attachment elements 18 and/or certain sensors 16 and/or the propulsion modules 15 as illustrated for example in Figures 1 and 2. Thus, these elements are made accessible to the surface of the body 10 without having to remove the coating 12.
  • the invention proposes an improved marine drone compared to existing solutions, and in particular whose acquisition and/or transmission of signals is facilitated.
  • the invention is not limited to the embodiments previously described and extends to all the embodiments covered by the invention.
  • the present invention is not limited to the examples previously described. Many other alternative embodiments are possible, for example by combining characteristics previously described, without departing from the scope of the invention. Furthermore, the features described in relation to one aspect of the invention may be combined with another aspect of the invention.

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Abstract

L'invention concerne un drone (1) marin pouvant naviguer en surface, subsurface et de préférence en profondeur comprenant un corps (10) en forme d'aile d'avion présentant un bord d'attaque (100) et un bord de fuite (101), le corps (10) portant au moins un organe de manœuvre (13), une antenne (11) télescopique et comprenant une portion proximale (110) et une portion distale (111), la portion distale (111) étant configurée de façon à coulisser avec la portion proximale (110) entre une pluralité de positions déployées et une position rétractée, le long d'une direction principale d'extension de l'antenne (A1), le coulissement étant induit par une flottaison de la portion distale (111) de sorte que la portion distale (111) soit au moins en partie émergée. Le drone permet de maintenir un lien de communication par son antenne lors d'une navigation en subsurface.

Description

Drone marin pouvant évoluer en surface, subsurface et profondeur, et procédé associé
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne le domaine des drones marins et sous-marins, aussi désignés véhicules autonomes marins ou sous-marins Elle trouve pour application particulièrement avantageuse le domaine de la surveillance de plans d'eau ou encore le domaine de l'exploration sous-marine, par exemple des grands fonds.
ETAT DE LA TECHNIQUE
L'exploration du milieu marin est un enjeu pour de nombreuses applications d'exploration marine. On peut citer à titre d'exemple non limitatif l'exploration des grands fonds, la prospection géophysique, la surveillance des zones marines, par exemple des activités humaines ou animales telles que les activités de construction et maintenance portuaire, de champs pétroliers ou éoliens en mer.
Pour cela, il existe des drones marins et sous-marins, aussi désignés véhicules autonomes de surface ou sous-marins ou robots autonomes de surface ou sous-marins, communément abrégés ASV ou AUV ou USV (de l'anglais respectivement Autonomous Surface Vehicle, Autonomous Underwater Vehicle, et Unmanned Surface Vehicle). Ces drones sont configurés pour naviguer et acquérir des informations en surface ou en milieu sous-marin, pour leur transmission à un centre opérateur.
L'acquisition de ces informations et leur transfert à un centre opérateur est une étape importante de l'exploration du milieu marin. En effet, les drones de surface ou sous-marins sont de façon générale équipés de capteurs de mesure, par exemple des capteurs acoustiques, permettant l'acquisition de signaux en milieu marin. Ces signaux sont généralement convertis puis transmis au centre opérateur par voie aérienne. Pour cela, le drone évolue à la surface de l'eau ou à proximité de celle-ci.
La navigation d'un drone en surface ou à proximité de celle-ci et la transmission de ces signaux sont fortement impactées par les mouvements de houle et les variations de pression liées, ainsi que par les conditions météorologiques. Un manque de stabilité de la navigation peut détériorer la qualité des informations acquises par les capteurs de mesures. C'est le cas notamment des capteurs acoustiques qui peuvent être perturbés par la présence d'air dans l'agitation de surface, ou encore de caméra dont l'image peut être détériorée par cette agitation de surface.
Il est notamment connu du document CN110588932 A un véhicule sous-marin dans lequel le corps présente un profil d'aile d'avion et dans lequel la flottabilité du corps est ajustée pour faire émerger l'antenne et communiquer avec un centre opérateur. Cette solution s'avère toutefois limitée en termes de transmission d'information ainsi qu'en qualité de navigation.
Un objet de la présente invention est donc de proposer un drone marin amélioré par rapport aux solutions existantes. Un objectif non limitatif de la présente invention est plus particulièrement de faciliter l'acquisition et/ou la transmission de signaux.
Les autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à l'examen de la description suivante et des dessins d'accompagnement. Il est entendu que d'autres avantages peuvent être incorporés.
RESUME
Pour atteindre cet objectif, selon un premier aspect, on prévoit un drone marin comprenant :
- un corps présentant un bord d'attaque et un bord de fuite, le corps définissant entre le bord d'attaque et le bord de fuite une enveloppe en forme d'aile d'avion, le corps portant au moins un organe de manœuvre monté mobile sur le corps et configuré pour modifier une trajectoire du drone,
- une antenne.
Avantageusement, l'antenne est télescopique et comprend une portion proximale montée sur le corps, par exemple fixée au corps. Elle comprend aussi une portion distale, la portion distale étant configurée de façon à coulisser avec la portion proximale entre une pluralité de positions déployées et une position rétractée, le long d'une direction principale d'extension de l'antenne, le coulissement étant induit par une flottaison de la portion distale, de préférence de sorte que la portion distale soit au moins en partie émergée.
Le corps présente ainsi un profil d'aile d'avion améliorant la navigation. Ce profil permet en effet un contrôle amélioré de la navigation selon les axes de roulis, de lacet et de tangage. La navigation du drone est ainsi stabilisée, et ce notamment lorsque le drone navigue sous la surface de l'eau à proximité de la surface, où les effets de houle sont importants. Le drone marin est capable d'évoluer en surface mais également en proximité de la surface, aussi désigné subsurface et en profondeur.
En outre, lorsque le drone navigue à proximité de la surface, l'antenne télescopique et flottante permet d'émettre et recevoir des informations par voie aérienne en s'adaptant de façon réactive aux variations de la ligne de flottaison notamment en cas de houle. Les mouvements de pilonnement de la portion distale de l'antenne sont minimisés.
Synergiquement avec une stabilité de navigation accrue, le drone marin permet de maintenir un lien de communication par son antenne lors d'une navigation en proximité de la surface. La transmission des données ainsi que la navigation du drone sont donc améliorées par rapport aux solutions existantes, notamment celles mettant en œuvre une communication ponctuelle en surface et/ou dont la flottabilité est ajustée pour naviguer en surface.
Selon un aspect séparable ou complémentaire, on prévoit un drone marin comprenant un corps présentant un bord d'attaque et un bord de fuite, le corps définissant entre le bord d'attaque et le bord de fuite une enveloppe en forme d'aile d'avion, le corps portant au moins un organe de manœuvre monté mobile sur le corps et configuré pour modifier une trajectoire du drone. Le drone comprend en outre un revêtement autorisant le passage d'ondes acoustiques de part et d'autre du revêtement et présentant une pluralité de perforations, dites microperforations, dont la plus grande dimension à la surface du corps est inférieure ou égale à 2 mm, le revêtement recouvrant au moins en partie le corps.
Le revêtement autorisant le passage des ondes acoustiques et microperforé présente plusieurs avantages. Le revêtement étant microperforé, il autorise la circulation de l'eau de part et d'autre du revêtement. L'intérieur du corps du drone peut donc être au moins en partie rempli par l'eau du milieu marin dans lequel il évolue. Cela confère ainsi une flottabilité neutre au drone ainsi qu'un fonctionnement en équipression, ce qui facilite la stabilisation de sa navigation. Ce revêtement évite d'avoir à ajouter une écope ou des ouïes sur le corps du drone.
Lors du développement de l'invention, il a été observé de façon surprenante que le revêtement permettait en outre une réduction de la trainée, y compris pour de faibles vitesses de navigation. La glisse du drone dans l'eau est en effet facilitée par un phénomène de cavitation de l'eau au passage des microperforations. Ce phénomène crée un roulement de bulles d'air et de vapeur d'eau à la surface du corps du drone améliorant sa glisse. La navigation du drone est donc améliorée, lorsqu'il évolue sous la surface de l'eau, notamment par rapport à un drone présentant une surface lisse ou encore une surface rugueuse et n'autorisant pas le passage de l'eau.
Un objectif non limitatif de la présente invention est plus particulièrement de permettre une navigation améliorée.
Les capteurs et notamment les capteurs acoustiques peuvent de plus être disposés en eau à l'intérieur du corps du drone. Cela permet de protéger ces capteurs tout en conservant, grâce au passage des ondes acoustiques, leur capacité d'émettre et recevoir des signaux. L'acquisition des signaux est donc améliorée.
Un autre aspect concerne un procédé d'utilisation du drone selon l'un des aspects précédents comprenant :
- une phase de navigation en surface, durant laquelle la portion proximale et la portion distale de l'antenne sont émergées, de préférence une partie du corps est en outre émergée,
- une phase de navigation sous-marine, dite peu profonde ou subsurface, durant laquelle le corps et au moins une partie de la portion proximale sont immergés, et la portion distale flotte pour induire son coulissement avec la portion proximale et maintenir émergée au moins une partie de la portion distale au-dessus la ligne de flottaison.
Ce procédé présente les effets et avantages relatifs au drone et précédemment décrits. Le drone marin permet de maintenir un lien de communication par son antenne lors d'une navigation en proximité de la surface dite navigation peu profonde.
Lors de la navigation peu profonde, ce procédé permet une continuité de la mission d'acquisition et/ou transmission de données par la partie distale de son antenne, et notamment de surveillance d'un plan d'eau (par exemple par une caméra), de diffusion en temps réel ou différé de données acquises par le drone sous l'eau (par exemple images sous-marines, signaux acoustiques, paramètres relatifs à l'eau ; T°C, composition, etc.) ou hors de l'eau (par exemple images, signaux acoustiques).
Selon un exemple, le passage entre la phase de navigation en surface et la phase de navigation sous-marine peu profonde s'effectue, en réponse à une information relative à l'état de mer, et notamment une dégradation des conditions de mer (une formation de houle par exemple).
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES Les buts, objets, ainsi que les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description détaillée d'un mode de réalisation de cette dernière qui est illustré par les dessins d'accompagnement suivants dans lesquels :
Les figures 1 et 2 représentent chacune une vue en perspective et du dessus du drone selon un exemple de réalisation.
La figure 3 représente une vue en perspective et du dessous du drone selon l'exemple de réalisation illustré dans les figures 1 et 2.
La figure 4 représente une vue de côté du drone selon l'exemple de réalisation illustré dans les figures 1 et 2.
La figure 5 représente une vue en perspective de l'antenne selon un exemple de réalisation.
Les figures 6A et 6B représentent une vue en coupe de l'antenne selon l'exemple de réalisation illustré en figure 5, la figure 6B étant une vue de détail d'une partie de la figure 6A.
Les figures 7 et 8 représentent une vue en perspective respectivement du dessus et du dessous du drone une fois le revêtement ôté, selon un exemple de réalisation.
La figure 9 représente une vue en perspective et du dessus, du bord de fuite du drone selon un exemple de réalisation.
Les dessins sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l'invention. Ils constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l'invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE
Avant d'entamer une revue détaillée de modes de réalisation de l'invention, sont énoncées ci- après des caractéristiques optionnelles qui peuvent éventuellement être utilisées en association ou alternativement.
Selon un exemple, lorsque la portion distale est dans une position de déploiement maximal par rapport à la portion proximale, l'antenne présente une longueur sensiblement supérieure ou égale à 1,5 m, et de préférence supérieure ou égale à 2 m, selon la direction d'extension principale de l'antenne. Ainsi, l'antenne présente une capacité d'extension permettant une navigation à au moins 1,5 m de la surface tout en maintenant l'antenne émergée, afin de pouvoir transmettre des données de façon prolongée.
Selon un exemple, lorsque la portion distale est dans la position rétractée par rapport à la portion proximale, l'antenne présente une longueur sensiblement supérieure ou égale à 1,0 m, et de préférence supérieure ou égale à 1,5 m, selon la direction d'extension principale de l'antenne. Selon un exemple, la portion distale de l'antenne comprend un flotteur configuré pour actionner le coulissement de la deuxième portion selon le niveau d'une ligne de flottaison sur l'antenne. Le coulissement de la portion distale est ainsi induit de façon passive par le flotteur selon le niveau d'immersion du drone et de son antenne. Le maintien de l'antenne au moins en partie émergée est ainsi simplifié.
Selon un exemple, la portion distale comprend au moins un dispositif de captation de données et/ou de transmission de données, par exemple un dispositif de transmission de données radiofréquence ou optique ou un capteur tel qu'une caméra.
Selon un exemple, le revêtement recouvre au moins en partie l'enveloppe du corps de sorte à former la forme d'aile d'avion.
Selon un exemple, le corps présentant une face inférieure destinée à être tournée en regard du fond marin lorsque le drone évolue à profondeur constante et une face supérieure destinée à être tournée en regard de la surface de l'eau lorsque le drone évolue à profondeur constante, le revêtement recouvre au moins la face inférieure du corps. Il peut en alternative ou en complément recouvrir la face supérieure. Les microperforations sont ainsi disposées au moins sur la face inférieure du corps, ce qui permet à l'eau contenue dans le corps de se vider lorsque le drone est sorti de l'eau. De préférence, le revêtement recouvre la face inférieure et la face supérieure du corps. La circulation de l'eau à travers le revêtement est ainsi facilitée, et la glisse du drone est améliorée par cavitation de l'eau sur une surface plus grande du corps du drone.
Selon un exemple, la pluralité de microperforations présente une plus grande dimension sensiblement inférieure ou égale à 1,5 mm, de préférence à 1 mm. Selon un exemple, la pluralité de performations présente au moins une dimension sensiblement supérieure ou égale à 0,5 mm, de préférence à 0,8 mm. Ces gammes de dimension des microperforations permettent d'obtenir une cavitation à la vitesse de navigation du drone (typiquement entre 3 et 5 nœuds, soit entre 1,5 et 2,6 m/s) et sont disponibles sur des matériaux commerciaux. Le coût du drone est donc réduit tout en obtenant les avantages précités.
Selon un exemple, la pluralité de microperforations est répartie de façon homogène sur le revêtement. La glisse du drone est ainsi encore améliorée.
Selon un exemple, le revêtement est déformable manuellement de sorte à pouvoir épouser la forme d'aile d'avion de l'enveloppe du corps. Le revêtement étant déformable manuellement, il peut être disposé à la manière d'une toile ou d'un film souple qu'on ajuste sur le corps du drone. De façon équivalente, le revêtement est maintenu sur le corps de manière tendue. La mise en place du revêtement est ainsi facilitée par rapport à des plaques de matériau rigide que l'on viendrait fixer. Selon un exemple, le revêtement est à base ou fait d'un matériau non métallique, de préférence un matériau polymère. Les matériaux polymères présentent en effet une réflexion aux ondes acoustiques inférieure à d'autres matériaux, et notamment aux matériaux métalliques.
De préférence, le revêtement est à base ou fait de PVC. Le PVC est un très faible réflecteur d'ondes acoustiques. En outre, des éléments PVC microperforés existent dans le commerce, habituellement utilisés comme nappe filtrante pour la filtration d'hydrocarbure. Ces nappes filtrantes sont ici détournées pour servir de revêtement au drone. Le revêtement est ainsi de moindre coût et de mise en œuvre simplifiée.
Selon un exemple, le corps comprend des éléments de fixation configurés pour fixer de façon amovible le revêtement, de préférence au niveau du bord d'attaque et du bord de fuite du corps. L'accès au corps du drone en enlevant le revêtement est ainsi simplifié. Ceci est particulièrement le cas lorsque le revêtement est déformable manuellement. Il suffit de soulever le revêtement, par exemple un de ses bords initialement fixé, pour dévoiler et accéder au contenu interne du corps.
Selon un exemple, le corps comprend une structure ajourée et non déformable manuellement, par exemple une structure métallique, au moins en partie recouverte par le revêtement. Selon un exemple, la structure ajourée et non déformable manuellement définit l'enveloppe en forme d'aile d'avion.
Selon un exemple, la structure ajourée et non déformable manuellement forme au moins une cavité, le drone étant conformé de sorte que l'eau puisse pénétrer à l'intérieur de l'enveloppe pour remplir, de préférence en totalité, l'au moins une cavité lorsque le drone est immergé, le volume Vc de la cavité étant supérieur ou égal à 0,2*Ve, Ve étant un volume de l'enveloppe, de préférence Vc > 0,3*Ve, de préférence Vc > 0,5*Ve.
Selon un exemple, l'au moins une cavité est au moins en partie recouverte par le revêtement, le drone étant configuré de sorte que l'eau puisse pénétrer dans l'au moins une cavité en passant par les microperforations, lorsque le drone est immergé.
Selon un exemple, l'au moins un organe de manœuvre comprend au moins l'un parmi, et de préférence chacun parmi :
- des volets latéraux montés de part et d'autre du corps, configurés pour modifier la trajectoire du drone selon un axe de tangage et/ou un axe de roulis,
- un volet arrière monté sur le bord de fuite du corps, configuré pour modifier la trajectoire du drone selon un axe de tangage.
Selon un exemple : - les volets latéraux présentent par rapport au corps au moins un degré de liberté en rotation autour d'une direction perpendiculaire à une direction de progression du drone lors de sa navigation, de sorte à permettre l'inclinaison du corps selon l'axe de roulis et/ou de tangage, et/ou
- le volet arrière monté sur le bord de fuite du corps, présente par rapport au corps au moins un degré de liberté en rotation autour d'une direction perpendiculaire à ladite direction de progression.
Selon un exemple, le drone comprend au moins deux modules de propulsion, de préférence montés sur le corps. Deux moteurs de propulsion au moins permettent d'orienter la navigation du drone selon l'axe de lacet. Selon un exemple, les au moins deux modules de propulsion sont disposés sur une face inférieure du corps. Selon un autre exemple, les au moins deux modules de propulsions sont disposés sur des faces latérales du corps, sous la ligne de flottaison. Le placement des modules de propulsion peut être choisi de façon à limiter, et de préférence éviter, les perturbations sur les capteurs.
Selon un exemple, le drone comprend en outre un aileron arrière déporté par rapport au bord de fuite du corps. Selon un exemple, l'aileron arrière est sensiblement parallèle au bord de fuite. L'aileron arrière contribue à une stabilisation de la trajectoire du drone.
Dans la suite de la description, le terme « sur » ne signifie pas nécessairement « directement sur ». Ainsi, lorsque l'on indique qu'une pièce ou qu'un organe A est en appui « sur » une pièce ou un organe B, cela ne signifie pas que les pièces ou organes A et B soient nécessairement en contact direct avec l'autre. Ces pièces ou organes A et B peuvent être soit en contact direct soit être en appui l'une sur l'autre par l'intermédiaire d'une ou plusieurs autres pièces. Il en est de même pour d'autres expressions telles que par exemple l'expression « A agit sur B » qui peut signifier « A agit directement sur B » ou « A agit sur B par l'intermédiaire d'une ou plusieurs autres pièces ».
Dans la présente demande de brevet, lorsque l'on indique que deux pièces sont distinctes, cela signifie que ces pièces sont séparées. Elles peuvent être :
- positionnées à distance l'une de l'autre, et/ou
- mobiles l'une par rapport à l'autre et/ou
- solidaires l'une de l'autre en étant fixées par des éléments rapportés, cette fixation étant démontable ou non.
Une pièce unitaire monobloc ne peut donc pas être constituée de deux pièces distinctes.
Dans la présente demande de brevet, le terme « solidaire » utilisé pour qualifier la liaison entre deux pièces signifie que les deux pièces sont liées/fixées l'une par rapport à l'autre, selon tous les degrés de liberté, sauf s'il est explicitement spécifié différemment. Par exemple, s'il est indiqué que deux pièces sont solidaires en translation selon une direction x, cela signifie que les pièces peuvent être mobiles l'une par rapport à l'autre, possiblement selon plusieurs degrés de liberté, à l'exclusion de la liberté en translation selon la direction x. Autrement dit, si on déplace une pièce selon la direction x, l'autre pièce effectue le même déplacement.
Dans la suite de la description, il sera fait usage de termes tels que « vertical », « longitudinal », « transversal », « supérieur », « inférieur », « avant », « arrière ». Ces termes doivent être interprétés de façon relative en relation avec la position normale de progression du drone lors de sa navigation. Par exemple, « longitudinal », « avant » et « arrière » s'entendent par rapport à l'axe joignant le bord d'attaque et le bord de fuite du drone, l'avant désignant ce qui est orienté vers le bord d'attaque et l'arrière ce qui est orienté vers le bord de fuite. « Supérieur » et « inférieur » peuvent selon cet exemple s'entendre par rapport à l'axe z, un élément supérieur à un autre élément étant disposé dans un plan situé au-dessus du plan de cet autre élément par rapport à l'axe z.
On utilisera également un repère dont la direction longitudinale ou arrière/avant correspond à l'axe x, la direction transversale ou droite/gauche correspond à l'axe y et la direction verticale ou bas/haut correspond à l'axe z.
On entend par « bord d'attaque », le profil avant du corps du drone destiné à faire face à l'écoulement d'un flux d'eau incident lors d'une progression en marche avant du drone.
On entend par « bord de fuite », le profil arrière du corps du drone disposé en fin de l'écoulement d'un flux d'eau incident sur le drone lors d'une progression en marche avant du drone. Le bord de fuite peut plus particulièrement être opposé au bord d'attaque.
On entend par un élément ou un matériau « transparent » aux ondes acoustiques, un élément ou un matériau laissant passer à travers lui au moins 50 % des ondes acoustiques incidentes, de préférence au moins 70 % de ces ondes, et plus préférentiellement encore au moins 90 % de ces ondes. Plus le taux de transmission est haut, moins le signal est dégradé au passage de l'élément ou du matériau.
Le drone 1 est maintenant décrit selon des exemples de réalisation en référence aux figures 1 à 9.
Comme l'illustrent par exemple les figures 1 à 4, le drone 1 comprend un corps 10. Au moins un organe de manœuvre 13 peut être monté sur le corps 10 et configuré pour modifier la trajectoire du drone 1 lors de sa navigation, par exemple des volets latéraux 130 et/ou un volet arrière 131. À titre non limitatif, on considère dans la suite que le drone comprend plusieurs organes de manœuvre 13. Ces organes de manœuvre 13 sont plus particulièrement montés mobiles sur le corps 10. Le corps peut en outre accueillir un ou plusieurs module(s) de propulsion 15 et/ou une batterie. Le corps 10 se distingue donc d'une aile montée sur un corps non en profil d'aile d'avion, par exemple en forme d'ogive. Le corps ne comprend pas de portion ogivale avec des organes de manœuvre de part et d'autre de cette portion.
Le corps 10 présente un bord d'attaque 100 et un bord de fuite 101. Le bord d'attaque 100 correspond au profil avant du corps 10 et le bord de fuite 101 correspond au profil arrière du corps 10. Le corps 10 s'étend entre le bord d'attaque 100 et le bord de fuite 101. Selon un exemple, en projection selon un même plan parallèle au plan (y, z), le bord d'attaque 100 du corps 10 s'étend d'un volet latéral 130 à l'autre. De façon équivalente, le bord d'attaque 100 du corps 10 s'étend au droit de chaque volet, d'un volet latéral 130 à l'autre. Le corps 10 diffère donc d'un corps de drone en forme d'ogive. Le bord d'attaque 100 peut s'étendre sur au moins 80% de la largeur du corps 10 et de préférence sur toute sa largeur. Ceci peut en alternative ou en complément s'appliquer au bord de fuite 101.
En utilisation, lorsque le drone 1 avance, le bord d'attaque 100 correspond à l'avant du drone 1 et définit un intrados et un extrados. Le corps définit une enveloppe 102 au profil d'aile d'avion, entre le bord d'attaque 100 et le bord de fuite 101. Plus particulièrement, en considérant que le drone 1 avance selon la direction parallèle à la direction x, l'enveloppe 102 est prise selon la section longitudinale du corps 10, dans un plan parallèle au plan (x, z). Par « enveloppe » on désigne la forme générale que présente le corps 10 dans la section considérée. L'enveloppe 102 est par exemple représentée en pointillé en figure 4. Le corps 10 présente de préférence une largeur, prise selon une direction parallèle à la direction y, supérieure à sa hauteur, prise selon une direction parallèle à la direction z.
La forme d'aile d'avion présente un extrados et un intrados. La forme d'aile d'avion est délimitée par une surface supérieure 10b courbe, et plus particulièrement convexe, et/ou une surface inférieure 10a courbe, et plus particulièrement convexe. La surface inférieure 10a du corps 10 est tournée vers le fond de l'eau lorsque le drone 1 navigue à profondeur constante. La surface supérieure 10b du corps 10 est tournée vers la surface 2 de l'eau lorsque le drone 1 navigue à profondeur constante. On peut prévoir qu'une seule de ses surfaces soit plane. De préférence, la surface supérieure 10b et la surface inférieure 10a au profil d'aile d'avion sont courbes, et plus particulièrement convexes. De nombreux profils d'aile d'avion sont connus de l'homme du métier. On peut citer par exemple la base de données des profils NACA regroupant un ensemble de profils d'aile avion. Le corps 10 peut en outre présenter des surfaces latérales 10c, lOd.
La forme d'aile d'avion du corps 10 améliore le contrôle de la trajectoire et la navigation du drone. Cette forme permet en effet un contrôle amélioré de la navigation selon les axes de roulis, de lacet et de tangage, et ce notamment en synergie avec les organes de manœuvre 13. Ce profil est particulièrement avantageux pour une navigation sous la surface de l'eau et à proximité de la surface 2. En effet, les effets de pression liée à la houle sont particulièrement importants quelques mètres sous la surface 2 de l'eau. Il est donc très difficile d'avoir une navigation stable dans cette zone. La navigation du drone est donc stabilisée par la forme d'aile d'avion, et ce notamment lorsque le drone navigue sous la surface de l'eau à proximité de la surface.
Selon exemple, les organes de manœuvre 13 peuvent également présenter une enveloppe en forme d'avion entre leur bord d'attaque et leur bord de fuite. Cette enveloppe peut ici encore être prise dans le plan (x, z). La stabilisation de la navigation est ainsi encore améliorée.
Le drone 1 peut en outre comprendre une antenne 11 configurée pour le contrôle de la navigation et la transmission de données, notamment en émettant et recevant des signaux par voie aérienne, par exemple des signaux GPS. Selon exemple, l'antenne 11 comprend plusieurs portions dont au moins une portion proximale 110 et une portion distale 111. La portion proximale 110 est montée sur le corps 10, de préférence directement. La portion distale 111 est quant à elle montée sur le corps 10 par l'intermédiaire de la portion proximale 110. La portion distale 111 est configurée de façon à coulisser avec la portion proximale 110 entre une pluralité de positions déployées et une position rétractée. La position rétractée est par exemple illustrée en figure 2. Une position déployée, par exemple la position de déploiement maximal, est par exemple illustrée en figure 1. Ces portions 110, 111 forment ainsi un mât télescopique portant l'antenne, le mât étant désigné antenne 11, et portant éventuellement d'autres capteurs et/ou modules de communication.
Ce coulissement s'opère notamment le long d'une direction Al comme illustré sur les figures 1 à 3. La direction Al correspond plus particulièrement à la direction d'extension principale de l'antenne 11. L'antenne 11 est donc télescopique.
Le coulissement de la portion distale 111 est en outre induit par flottaison de la portion distale 111. Ainsi la portion distale 111 peut-être au moins en partie émergée lorsque le drone 1 navigue en proximité de la surface de l'eau 2. Lorsque le drone navigue à proximité de la surface, l'antenne télescopique et flottante permet d'émettre et recevoir des informations par voie aérienne en s'adaptant de façon réactive aux variations de la ligne de flottaison 2. Les mouvements de pilonnement de la portion distale 111 de l'antenne 11 sont en outre minimisés. Ceci est particulièrement avantageux lorsque la portion distale 111 de l'antenne porte des capteurs, par exemple une caméra. Les signaux acquis par ces capteurs sont ainsi stabilisés. Le fait que l'antenne télescopique soit flottante permet de faciliter l'émergence d'au moins une partie de la portion distale 111 au-dessus de la ligne de flottaison 2 ou de façon équivalente la ligne de surface de l'eau. En effet, ce coulissement induit par flottaison est plus simple qu'un coulissement induit par des mécanismes plus complexes, par exemple avec rouages et/ou glissières, commandés activement par le drone 1. Le coulissement peut en outre être rendu plus réactif qu'avec ses solutions existantes.
Le drone 1 peut naviguer selon au moins deux, et de préférence trois, phases de navigation :
- une phase de navigation en surface, durant laquelle la portion proximale et la portion distale de l'antenne sont émergées, de préférence une partie du corps est en outre émergée, et
- une phase de navigation peu profonde, durant laquelle le corps et au moins une partie de la portion proximale sont immergés, et la portion distale flotte pour induire son coulissement et maintenir émergée au moins une partie de la portion distale au-dessus la ligne de flottaison.
Le procédé d'utilisation du drone 1 peut comprendre en outre une phase de navigation sous- marine dite profonde lors de laquelle le drone est entièrement immergé. Aucune partie de l'antenne 11 n'émerge alors. Le drone 1 évolue au cours de cette phase en mode autonome telle que le font communément les AUV, c'est à dire avec une navigation sans communication avec la surface. Notamment, le drone peut utiliser pour cela des algorithmes de trajectographie faisant intervenir des technologies acoustiques et inertiel les.
La plongée du drone de la phase de navigation de surface ou de navigation peu profonde peut être faite en réponse à au moins l'un parmi :
- une commande reçue par le drone 1, par exemple depuis un poste de contrôle embarqué sur un bateau ou terrestre,
- une information reçue par le drone, par exemple en fonction de la météo,
- une information captée par le drone 1, par exemple une information de navigation telle qu'une amplitude du pilonnement et/ou d'embardée et/ou du tangage et/ou de lacet et/ou du roulis.
Lors de la navigation peu profonde, ce procédé permet une continuité de la mission d'acquisition et/ou transmission de données par la partie distale de son antenne. En outre, le glissement dans l'eau du drone ainsi que la perturbation du plan d'eau sont limités en navigation peu profonde du drone, seule la portion distale 111 étant émergée et en synergie avec la forme d'aile d'avion décrite plus haut. Le passage entre la phase de navigation en surface et la phase de navigation peu profonde peut s'effectuer, de préférence de façon supervisée, en réponse à une information relative à une arrivée de houle. Par exemple, lorsque la variation de hauteur de la ligne d'eau liée à la houle est inférieure ou égale à une valeur seuil, le drone 1 peut passer dans la phase de navigation peu profonde. Dans la phase de navigation peu profonde, le corps 10 du drone 1 peut évoluer à une profondeur inférieure ou égale à 2 m sous le niveau de l'eau 2, de préférence inférieure ou égale à 1,5 m. La profondeur est mesurée entre la face supérieure et la surface libre de l'eau ou le creux des vagues en présence de vagues. De préférence, le drone 1 navigue en phase de navigation peu profonde lorsque houle présente une hauteur inférieure ou égale à 1 m, de préférence à 0,5 m. La hauteur de houle est mesurée entre le creux et le sommet d'une vague.
Ainsi, le drone 1 peut plonger en navigation profonde sur commande pour les besoins d'acquisition de données par exemple, ou bien encore si les conditions de navigation le demandent, par exemple en raison de mauvaises conditions météorologiques.
Dans la phase de navigation profonde, le corps 10 du drone 1 peut évoluer à une profondeur supérieure à 2 m sous le niveau de l'eau 2. Le passage à la phase de navigation sous-marine profonde peut s'effectuer en réponse à une information relative à une hauteur de houle supérieure ou égale à 0,5 m.
Afin d'actionner le mouvement de coulissement, l'antenne 11 peut comprendre sur sa portion distale 111 un flotteur 112. Selon le niveau de la ligne de flottaison 2, le flotteur 112 peut donc actionner le coulissement de la portion distale 111 avec la portion proximale 110. Lors de la navigation du drone 1, on notera que le flotteur 112 peut être en dessous de la ligne de flottaison 2, et ce notamment selon la profondeur de navigation du drone 1. L'antenne 11 sera alors dans sa position déployée maximale. Le flotteur 112 présente une flottabilité supérieure à celle de l'eau. Le flotteur 112 peut par exemple est en mousse.
La portion distale 111 peut comprendre un module d'émission et de réception 113 de données. Selon un exemple au moins une partie de la portion distale 111 s'étend entre le flotteur 112 et le module 113. On favorise ainsi le fait que le module 113 soit disposé au-dessus de la surface de l'eau 2. Ce module 113 peut par exemple être disposé à une extrémité distale de la portion distale 111. Le flotteur peut être disposé à une extrémité proximale de la portion distale 111. Ainsi, la distance entre le flotteur 112 et le module 113 est maximisée.
Selon un exemple, lorsque la portion distale 111 est dans une position de déploiement maximal par rapport à la portion proximale 110, l'antenne 11 présente une longueur Lu sensiblement supérieure ou égale à 1,5 m selon la direction d'extension principale Al de l'antenne 11, de préférence supérieure ou égale à 2 m, comme par exemple illustré par les figures 5 et 6A. Le drone 1 peut ainsi naviguer à une profondeur d'au moins 1,5 m, et de préférence 2 m, en dessous de la surface de l'eau 2. Le drone 1 peut en outre comprendre un revêtement 12 recouvrant au moins en partie le corps 10. Comme décrit plus en détails ultérieurement, le corps 10 peut comprendre une structure 103 que le revêtement 12 recouvre pour former l'enveloppe 102 en forme d'aile d'avion. Ce revêtement 12 autorise le passage des ondes acoustiques de part et d'autre du revêtement 12. Le revêtement 12 peut être qualifié de transparent aux ondes acoustiques. En outre, le revêtement 12 présente une pluralité de perforations 102 dont la plus grande dimension à la surface du corps 10 est inférieure ou égale à 2 mm. Ces perforations 102 se distinguent donc d'ouïes pouvant être pratiquées à la surface du drone 1.
Ainsi, le revêtement 12 autorise une circulation de l'eau de part et d'autre du revêtement 12. L'intérieur du corps 10 peut donc être au moins en partie rempli par l'eau du milieu dans lequel il évolue. On comprend que le revêtement 12 n'est pas étanche et que l'eau pénètre dans le corps 10. Cela confère ainsi une flottabilité invariante avec la profondeur puisque la présence d'air est réduite à l'intérieur de la structure du drone, par exemple uniquement au niveau d'un caisson électronique. Il n'y a pas de variation de la quantité d'air lors de la navigation, ce qui n'impacte donc pas la flottabilité et ne nécessite pas de moyen de compensation. Le fonctionnement est réalisé en équipression. Cela simplifie la conception du drone qui n'a dès lors pas besoin de mécanisme de compensation et/ou d'ajustement de la flottabilité.
L'eau, au passage des perforations 102, subit un phénomène de cavitation. Des bulles de vapeur d'eau et d'air sont ainsi générées. Ce phénomène crée un roulement de bulles à la surface du corps du drone, améliorant sa glisse. La navigation du drone est donc améliorée, par exemple à proximité de la surface de l'eau, et ce notamment par rapport à un drone présentant une surface lisse ou encore une surface rugueuse et n'autorisant pas le passage de l'eau. Ce phénomène a été observé pour de relativement faibles vitesses de navigation du drone 1 typiquement à une vitesse comprise entre 3 et 5 nœuds.
Il est connu des systèmes de type planche à voile ou voilier à haute vitesse que la rugosité de la surface immergée de ces engins peut améliorer leur glisse. Pour cela, on ajoute généralement des particules de silice sur un revêtement rigide de surface pour le rendre rugueux. Ces engins naviguent toutefois à des vitesses bien supérieures à celle du drone 1 précédemment décrites. La solution mise en place ici se démarque clairement de ce type de solution notamment en autorisant la circulation d'eau de part et d'autre du revêtement 12 grâce aux perforations 102. Dans la suite, on se réfère aux perforations 102 par le terme microperforations 102 afin de les distinguer d'ouïes, sans impliquer de limitation particulière liée à leur taille autre que celles spécifiées en description. La transparence aux ondes acoustiques du revêtement 12 ainsi que le fait que l'eau pénètre dans le corps 10 permet que le corps loge des capteurs acoustiques à l'intérieur du revêtement 12. Les signaux acoustiques peuvent s'acheminer jusqu'aux capteurs et les capteurs peuvent les renvoyer tout en étant protégés à l'intérieur du corps 10. Dans les solutions existantes mettant en œuvre un corps étanche à l'eau, les capteurs doivent être disposés à l'extérieur du corps 10 et sont donc plus exposés à des éventuels dommages. En outre, les capteurs ainsi disposés peuvent détériorer la glisse du drone dans l'eau par augmentation de la trainée.
On peut prévoir que le corps 10 comprenne un compartiment étanche pour loger des circuits électriques et le module d'alimentation du drone 1, par exemple sa batterie.
Des aspects plus particuliers du drone 1 sont maintenant décrits plus en détails.
Les organes de manœuvre 13 sont tout d'abord décrits plus en détails en référence aux figures 1 à 4. Le drone 1 peut comprendre des volets latéraux 130 configurés pour modifier la trajectoire du drone 1 selon un axe de tangage et/ou un axe de roulis. Les volets latéraux 130 sont de préférence disposés sur des faces latérales 10c, lOd du corps 10. Pour cela, les volets latéraux
130 sont mobiles par rapport au corps 10. Par exemple, les volets latéraux 130 présentent par rapport au corps 10 un degré de liberté en rotation autour d'une direction A2 parallèle à la direction y. Cela permet de modifier la trajectoire selon l'axe de tangage. Les volets latéraux peuvent être actionnés par des moteurs logés à l'intérieur du corps 10.
Le drone 1 peut en alternative ou en complément comprendre un volet arrière 131. Le volet arrière 131 peut être disposé le long du bord de fuite 101. De préférence, le volet arrière 131 présente une longueur selon la direction y égale à au moins 80 % de la longueur du bord de fuite 101, de préférence le volet arrière 131 s'étend sur sensiblement toute la longueur du bord de fuite 131. Le volet arrière est configuré pour modifier la trajectoire du drone 1 selon un axe de tangage. Pour cela, le volet arrière 131 peut présenter par rapport au corps 10 au moins un degré de liberté en rotation autour d'une direction A3 parallèle à la direction y. Le volet arrière
131 peut être actionné par un moteur logé à l'intérieur du corps 10.
Le drone 1 peut en outre comprendre un aileron arrière 14 déporté par rapport au corps 10. Cet aileron est configuré pour améliorer la stabilité en navigation. Comme illustré dans les figures 1 à 4, l'aileron 14 peut comprendre un volet 140 monté sur le corps par le biais de tiges 143. Le volet 140 peut être sensiblement parallèle au bord de fuite 140. L'espace entre le volet 140 et le corps 10, le cas échéant entre le volet 140 et le volet arrière 131, est de préférence laissé vide. L'aileron 14 peut en outre comprendre un profilé 141, s'étendant sensiblement parallèlement au volet 140. Le volet 140 et le profilé 141 peuvent être assemblés ensemble par des joues latérales 142. De préférence, l'aileron 14 présente une longueur selon la direction y égale à au moins 80 % de la longueur du bord de fuite 101, de préférence l'aileron 14 s'étend sur sensiblement toute la longueur du bord de fuite 131. Selon un exemple, l'aileron 14 et plus particulièrement le volet 140 peuvent être fixes par rapport au corps 10, c'est-à-dire qu'ils ne présentent aucun degré de liberté en mouvement par rapport au corps 10. On peut en alternative prévoir que l'aileron 14, et notamment le volet 140, soit monté mobile en rotation par rapport au corps 10, par exemple selon une direction parallèle à la direction d'extension principale du bord de fuite 101.
Le drone 1 peut en outre comprendre des organes de manipulation configurée pour faciliter une manipulation du drone 1 dans l'eau et/ou en dehors de l'eau. Par exemple, comme l'illustre la figure 3, le drone 1 peut comprendre des roues 17. Ces roues sont configurées pour permettre le roulement du drone 1 sur une surface, par exemple lorsque le drone 1 est hors de l'eau. Ces roues 17 peuvent par exemple être disposées dans le prolongement des faces latérales 10c, lOd de part et d'autre de la surface inférieure 10a du corps 10.
En alternative en complément, le drone 1 peut comprendre des éléments d'attache 18 du drone 1. Ces éléments d'attache 18 peuvent par exemple être configurés de façon à pouvoir attacher le drone 1 par des liens, tels que des sangles. Le drone 1 peut ainsi être manipulé dans l'eau, par exemple pour son repêchage, ou hors de l'eau, par exemple pour son chargement sur un engin ou son stockage. Comme l'illustrent par exemple les figures 1 et 2, des éléments 18 peuvent être disposés sur le corps 10, et notamment sur la surface supérieure 10b du corps 10. Par exemple, ces éléments 18 comprennent des boucles permettant le passage d'une sangle.
Le drone 1 peut comprendre au moins un module de propulsion 15 permettant la navigation du drone 1. De préférence, le drone 1 comprend au moins deux modules de propulsion 15 de façon à pouvoir orienter la trajectoire du drone autour d'un axe de lacet, selon leur actionnement relatif. Comme l'illustre la figure 3, le drone 1 peut comprendre deux paires de modules de propulsion 15. Les modules de propulsion 15 peuvent être disposés sur la surface inférieure 10a du corps 10.
L'antenne 11 est maintenant décrite selon un exemple de réalisation particulier en référence aux figures 5 à 6B. Selon exemple, la portion proximale 110 de l'antenne 11 est montée fixe par rapport au corps 10, elle ne présente alors aucun degré de liberté en rotation par rapport au corps 10. En alternative, et comme illustré en figure 5, la portion proximale 110 peut présenter un degré de liberté en rotation par rapport au corps 10, par exemple selon une direction A4 sensiblement parallèle à la direction y. La portion proximale 110 présente ainsi une articulation pivot 110b avec le corps 10 permettant une rotation autour de la direction à 4 au moins sur un intervalle angulaire. Cet intervalle angulaire peut être configuré de sorte que l'antenne 11 puisse être repliée le long du corps 10 dans une position de repliement maximum, et de sorte que l'antenne 11 puisse être déployée dans une direction oblique par rapport au corps 10 dans une position de déploiement maximal. L'intervalle angulaire peut être compris entre sensiblement 0° et 90° par rapport à la direction x, de préférence entre 0° et 60°. Ainsi, l'antenne 11 peut ainsi être repliée, par exemple lorsque le drone 1 évolue en navigation profonde afin de réduire la trainée générée par l'antenne. La commande d'inclinaison se fait par un mécanisme logé à l'intérieur du corps 10.
La liaison pivot 110b peut être montée sur un socle 110a disposé à une extrémité proximale de la portion proximale 110. Le socle 110a peut en outre comprendre des organes d'accroche 110c de la portion distale 111 lorsque celle-ci est dans sa position rétractée. Ces organes d'accroche 110c peuvent être configurés pour retenir la portion distale 111 dans sa position rétractée. De préférence, la force de retenue exercée par les organes d'accroche 110c est supérieure à la force tendant à faire coulisser la portion distale 111, par exemple générée par le flotteur 112. Par exemple, les organes d'accroche 110c sont des électroaimants. La portion distale 111 ou le flotteur 112 peuvent alors comprendre des aimants placés de façon à être disposés contre les électroaimants lorsque l'antenne 11 est en position rétractée. Les électroaimants permettent de générer ou non la force tendant à maintenir l'antenne 11 en position rétractée, selon les besoins.
La coopération entre la portion proximale 110 et la portion distale 111 est maintenant décrite selon un exemple non limitatif. D'autres mécanismes de coopération peuvent être envisagés. La portion distale 111 peut être configurée pour coulisser autour de la portion distale 110. La portion distale 111 peut être creuse et présenter des dimensions internes supérieures aux dimensions externes de la portion proximale 110.
La portion distale 111 peut comprendre un tube 1111 s'étendant le long de la portion distale 111, par exemple depuis une extrémité distale 1110, et en partie dans la portion proximale 110. La portion proximale 110 peut comprendre un tube 1100 s'étendant le long de la portion proximale 110, et configuré pour accueillir le tube 1111. Le tube 1100 forme ainsi un logement dans lequel le tube 1111 peut s'insérer. La coopération entre le tube 1100 et le tube 1111 forme un guide de coulissement. Notons qu'on peut prévoir en alternative que le tube 1111 soit configuré pour accueillir le tube 1100.
L'antenne 11 peut comprendre un module de blocage situé à l'interface entre la portion distale 111 et la portion proximale 110. Ce module de blocage peut être configuré pour empêcher la désolidarisation de ces deux portions, par exemple lorsque le flotteur 112 est en dessous de la ligne de flottaison 2 et que l'antenne 11 étant déjà dans sa position de déploiement maximal. Pour cela, et comme par exemple illustré en figure 6B, la portion proximale 110 peut comprendre une pièce 1101 comprenant un logement dans lequel est inséré un élément de guidage 1101a. Cet élément de guidage 1101a peut comprendre un évidemment central 1101b autorisant le coulissement du tube 1111. Le tube 1111 peut présenter en outre une butée 1111a empêchant une désolidarisation de la portion distale 111 et de la portion proximale 110.
La portion proximale 110 et/ou la portion distale 111 peut/peuvent en outre comprendre des organes 1102 configurés pour faciliter le coulissement de la portion distale 111.
Le revêtement 12 est maintenant décrit plus en détails en référence aux figures 1 à 4 et 7 à 9.
Comme précisé précédemment, le revêtement 12 recouvre au moins en partie le corps 10 du drone 1. Plus particulièrement, le revêtement 12 peut recouvrir au moins la face inférieure 10a du corps 10. Ainsi, les microperforations 102 sont au moins disposées sur la face inférieure 10a. Cela permet à l'eau contenue dans le corps de s'écouler du corps 10 lorsque le drone 1 est sorti de l'eau, sans avoir à pratiquer à la surface du corps ou dans le revêtement des ouïes dédiées à cela. Le revêtement 12 peut recouvrir en alternative, ou de préférence en complément, la face supérieure 10b du corps 10. Plus la surface recouverte par le revêtement est grande, plus la circulation de l'eau à travers le revêtement 12 est facilitée. Comme illustré sur les figures, les faces latérales 10c, lOd du corps 10 peuvent être formées par des joues pleines non couvertes par le revêtement 12. Il est tout à fait possible d'envisager que le revêtement 12 recouvre ces faces latérales 10c, lOd, par exemple non pleines. Toute combinaison de faces recouvertes ou non par le revêtement 12 est envisageable.
Le corps 10 peut comprendre une structure 103 ajourée destinée à être couverte par le revêtement 12. Cette structure est par exemple illustrée par les figures 7 et 8, dans lesquels le drone 1 n'est pas revêtu par le revêtement 12. La structure interne 103 présente un contour formant l'enveloppe 102. La structure interne 103 n'assure donc pas l'étanchéité du corps 10 entre l'intérieur et l'extérieur de l'enveloppe 102. Cette structure 103 est de préférence rigide, et par exemple métallique. Elle peut être formée par des traverses longitudinales et transversales formant un squelette. Le squelette de la structure 103 peut former une ou plusieurs cavités 1030 permettant d'accueillir par exemple des capteurs, les moteurs configurés pour actionner des organes de manœuvre 13 ou encore une batterie. La ou les cavités sont de préférence remplies d'eau lorsque le drone est immergé. Le volume Vc de la cavité ou des cavités prises ensemble peut être supérieur ou égal à 0,2*Ve, Ve étant un volume de l'enveloppe, de préférence Vc > 0,3*Ve, de préférence Vc > 0,5*Ve. La flottabilité neutre du drone 1 est ainsi améliorée. Le revêtement 12 est de préférence déformable manuellement de façon à épouser la forme de l'enveloppe 102. Le revêtement 12 peut par exemple être tendu sur la structure interne 103 pour obtenir la forme d'aile d'avion. Le revêtement 12 peut notamment être sous la forme d'une toile ou d'une nappe déformable sous l'effet de son propre poids. Le revêtement 12 peut être déformable de façon à être enroulé sur lui-même. Le revêtement 12 se distingue donc de plaques rigides typiquement de plaques métalliques que l'on viendrait fixer sur le corps 10. Le revêtement 12 peut présenter une épaisseur comprise entre 0,5 mm et 2 mm.
Selon exemple, le revêtement 12 est à base ou de préférence faite d'un matériau non métallique, et de préférence en matériau polymère. Ainsi, le revêtement 12 présente une réflexion aux ondes acoustiques inférieure aux matériaux métalliques, ce qui facilite la transmission des ondes acoustiques de part et d'autre du revêtement 12. De préférence, le revêtement est de base ou fait de PVC. Le PVC étant un très faible réflecteur d'ondes acoustiques, cela améliore encore leur transmission de part et d'autre du revêtement 12. Des toiles PVC microperforées existent dans le commerce et sont habituellement utilisées comme nappes filtrantes pour la filtration d'hydrocarbures. Ces toiles peuvent être détournées de leur utilisation habituelle pour former le revêtement 12 à moindre coût.
Afin de fixer le revêtement 12 sur le corps 10 et plus particulièrement sur la structure interne 103, le corps 10 peut comprendre des éléments de fixation 103a, 103b. Ces éléments de fixation 103a, 103b sont configurés pour maintenir tendu le revêtement 12 sur le corps 10. La fixation du revêtement 12 est ainsi simplifiée, en synergie avec le fait qu'il soit déformable. De préférence, ces éléments de fixation 103a, 103b maintiennent de façon amovible le revêtement 12 sur le corps 10. Le revêtement 12 peut ainsi être facilement ôté pour accéder à l'intérieur de la structure 103 et aux éléments qu'elle contient.
Plusieurs exemples de réalisations pour la fixation du revêtement 12 peuvent être envisagés. Un exemple est décrit ci-dessous à titre non-limitatif.
Un premier élément de fixation 103a peut être par exemple disposé au niveau du bord d'attaque 100. Cet élément de fixation 103a peut être un profilé enserrant le revêtement 12 contre la structure interne 103. Le revêtement 12 est ainsi pris en tenaille entre le profilé 103a et la structure interne 103.
Comme par exemple illustré par la figure 9, un deuxième élément de fixation 103b peut-être par exemple disposé au niveau du bord de fuite 101. Cet élément de fixation 103b peut-être une réglette enserrant le revêtement 12 contre la structure interne 103. Le revêtement 12 est ici encore pris en tenaille entre la réglette 103b et la structure interne 103. Les éléments de fixation 103a, peuvent être fixés sur le corps 10, et plus particulièrement sur la structure interne 103, par vissage.
Comme énoncé précédemment, et en référence à la figure 9, les microperforations 120 peuvent présenter une plus grande dimension D o sensiblement inférieure ou égale à 2 mm, de préférence à 1,5 mm, et plus préférentiellement encore à 1 mm. Selon un exemple, la pluralité de performations présente au moins une dimension sensiblement supérieure ou égale à 0,5 mm, de préférence à 0,8 mm. Ces gammes de dimension des microperforations permettent d'obtenir une cavitation à la vitesse de navigation du drone (typiquement entre 3 et 5 nœuds, soit entre 1,5 et 2,6 m/s). Ces dimensions de microperforation sont disponibles sur des matériaux commerciaux, par exemple le revêtement PVC détaillé ci-dessus en exemple.
Selon exemple, les microperforations 120 sont réparties de façon homogène sur le revêtement 12. Par « homogène », on entend que le nombre de microperforations par unité de surface du revêtement 12 est sensiblement égal en tout point du revêtement 12. Ainsi, le phénomène de cavitation se produit de façon homogène à la surface du revêtement 12.
Le revêtement 12 peut en outre comprendre des ouvertures additionnelles 121. Ces ouvertures complémentaires 121 peuvent par exemple coïncider avec les éléments d'attache 18 et/ou certains capteurs 16 et/ou les modules de propulsion 15 comme l'illustrent par exemple les figures 1 et 2. Ainsi, ces éléments sont rendus accessibles à la surface du corps 10 sans avoir à retirer le revêtement 12.
Au vu de la description qui précède, il apparaît clairement que l'invention propose un drone marin amélioré par rapport aux solutions existantes, et notamment dont l'acquisition et/ou la transmission de signaux est facilitée.
L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisations précédemment décrits et s'étend à tous les modes de réalisation couverts par l'invention. La présente invention ne se limite pas aux exemples précédemment décrits. Bien d'autres variantes de réalisation sont possibles, par exemple par combinaison de caractéristiques précédemment décrites, sans sortir du cadre de l'invention. En outre, les caractéristiques décrites relativement à un aspect de l'invention peuvent être combinées à un autre aspect de l'invention.

Claims

Revendications
1. Drone (1) marin comprenant
• Un corps (10) présentant un bord d'attaque (100) et un bord de fuite (101), le corps (10) définissant entre le bord d'attaque (100) et le bord de fuite (101) une enveloppe (102) en forme d'aile d'avion, le corps (10) portant au moins un organe de manœuvre (13) monté mobile sur le corps (10) et configuré pour modifier une trajectoire du drone (1),
• Une antenne (11),
Caractérisé en ce que l'antenne (11) est télescopique et comprend une portion proximale (110) montée sur le corps (10) et une portion distale (111), la portion distale (111) étant configurée de façon à coulisser avec la portion proximale (110) entre une pluralité de positions déployées et une position rétractée, le long d'une direction principale d'extension de l'antenne (Al), le coulissement étant induit par une flottaison de la portion distale (111).
2. Drone (1) selon la revendication précédente, dans lequel, lorsque la portion distale (111) est dans une position de déploiement maximal par rapport à la portion proximale (110), l'antenne (11) présente une longueur (Lu) sensiblement supérieure ou égale à 1,5 m selon la direction d'extension principale (Al) de l'antenne (11).
3. Drone (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la portion distale (111) de l'antenne (11) comprend un flotteur (112) configuré pour induire le coulissement de la portion distale (111) selon le niveau d'une ligne de flottaison (2) sur l'antenne (11).
4. Drone (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le drone (1) comprend en outre un revêtement (12) autorisant le passage d'ondes acoustiques de part et d'autre du revêtement (12) et présentant une pluralité de perforations (120), dites microperforations (120), dont la plus grande dimension (Duo) à la surface du corps est inférieure ou égale à 2 mm, le revêtement (12) recouvrant au moins en partie le corps (10).
5. Drone (1) selon la revendication précédente, dans lequel, le corps (10) présentant une face inférieure (10a) destinée à être tournée en regard du fond marin lorsque le drone évolue à profondeur constante, et une face supérieure (10b) destinée à être tournée en regard de la surface de l'eau lorsque le drone évolue à profondeur constante, le revêtement (12) recouvre au moins la face inférieure (10a) du corps (10) et de préférence recouvre la face supérieure (10b).
6. Drone (1) selon l'une quelconque des deux revendications précédentes, dans lequel la pluralité de microperforations (120) présente une plus grande dimension (Duo) à la surface du corps (10) inférieure à 1,5 mm, et est répartie de façon homogène sur le revêtement (12).
7. Drone (1) selon l'une quelconque des trois revendications précédentes, dans lequel le revêtement (12) est déformable manuellement de sorte à pouvoir épouser la forme d'aile d'avion de l'enveloppe (102) et est à base de PVC.
8. Drone (1) selon l'une quelconque des quatre revendications précédentes, dans lequel le corps (10) comprend des éléments de fixation (103a, 103b) configurés pour fixer de façon amovible le revêtement (12), de préférence au niveau du bord d'attaque (100) et du bord de fuite (101) du corps (10).
9. Drone (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le corps (10) comprend une structure (103) ajourée et non déformable manuellement formant au moins une cavité (1030), le drone étant conformé de sorte que l'eau puisse pénétrer à l'intérieur de l'enveloppe pour remplir, de préférence en totalité, l'au moins une cavité lorsque le drone (1) est immergé, le volume Vc de la cavité étant supérieur ou égal à 0,2*Ve, Ve étant un volume de l'enveloppe, de préférence Vc > 0,3*Ve, de préférence Vc > 0,5*Ve.
10. Drone (1) selon la revendication précédente prise en combinaison avec l'une quelconque des revendications 4 à 8, dans lequel l'au moins une cavité est au moins en partie recouverte par le revêtement (12), le drone (1) étant configuré de sorte que l'eau puisse pénétrer dans l'au moins une cavité en passant par les microperforations, lorsque le drone (1) est immergé.
11. Drone (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les organes de manœuvre (13) comprennent au moins l'un parmi :
• des volets latéraux (130) montés de part et d'autre du corps (10), configurés pour modifier la trajectoire du drone (1) selon un axe de tangage et/ou un axe de roulis,
• un volet arrière (131) monté sur le bord de fuite (101) du corps (10), configuré pour modifier la trajectoire du drone (1) selon un axe de tangage.
12. Drone (1) selon la revendication précédente, dans lequel :
• les volets latéraux (130) présentent par rapport au corps (10) au moins un degré de liberté en rotation autour d'une direction perpendiculaire (y) à une direction de progression (x) du drone (1) lors de sa navigation, de sorte à permettre l'inclinaison du corps (10) selon l'axe de roulis et/ou de tangage, et/ou
• le volet arrière (131) présente par rapport au corps (10) au moins un degré de liberté en rotation autour d'une direction perpendiculaire (y) à ladite direction de progression (x). Drone (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant au moins deux modules de propulsion (15), de préférence montés sur le corps (10). Drone (1) selon la revendication précédente, dans lequel les au moins deux modules de propulsion (15) sont disposés sur une face inférieure (10a) du corps (10). Drone (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre un aileron arrière (14) déporté par rapport au bord de fuite (101) du corps (10) et parallèle au bord de fuite (101). Procédé d'utilisation du drone selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant :
- une phase de navigation en surface, durant laquelle la portion proximale (110) et la portion distale (111) de l'antenne (11) sont émergées,
- une phase de navigation sous-marine, dite peu profonde, durant laquelle le corps (10) et au moins une partie de la portion proximale (110) sont immergés, et la portion distale (111) flotte pour induire son coulissement avec la portion proximale (110) et maintenir émergée au moins une partie de la portion distale (111) au-dessus la ligne de flottaison. Procédé d'utilisation selon la revendication précédente, dans lequel le passage entre la phase de navigation en surface et la phase de navigation sous-marine peu profonde s'effectue, de préférence automatiquement, en réponse à une information relative à l'état de mer.
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