IT202300024318A1

IT202300024318A1 - UNMANNED AERIAL VEHICLE SYSTEM

Info

Publication number: IT202300024318A1
Application number: IT102023000024318A
Authority: IT
Inventors: Alice Antonelli
Original assignee: Competence Industry Mfg 4 0 S C A R L
Priority date: 2023-11-16
Filing date: 2023-11-16
Publication date: 2025-05-16

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

del brevetto per invenzione industriale dal titolo: of the patent for industrial invention entitled:

SISTEMA PER VEICOLO AEREO SENZA EQUIPAGGIO UNMANNED AERIAL VEHICLE SYSTEM

SETTORE TECNICO DELL?INVENZIONE TECHNICAL SECTOR OF THE INVENTION

La presente invenzione ? relativa in generale al settore dei veicoli, in particolare velivoli, senza equipaggio, anche noti come UAV (Unmanned Aerial Vehicles). Ancor pi? in particolare, la presente invenzione trova vantaggiosa applicazione nel campo dei droni, ancor pi? in particolare per il trasporto di differenti carichi (payload) ad esempio a seconda dell' ambito di applicazione per cui il suddetto drone ? impiegato e/o dalla missione di trasporto da svolgere. The present invention relates in general to the field of vehicles, in particular unmanned aircraft, also known as UAVs (Unmanned Aerial Vehicles). Even more specifically, the present invention finds advantageous application in the field of drones, even more specifically for the transport of different loads (payloads), for example depending on the field of application for which the aforementioned drone is used and/or the transport mission to be performed.

STATO DELL?ARTE STATE OF THE ART

Come ? noto, un veicolo aereo senza equipaggio (UAV) ? un velivolo privo di pilota umano, equipaggio o passeggeri a bordo; a titolo esemplificativo, un drone ? un UAV. As is well known, an unmanned aerial vehicle (UAV) is an aircraft without a human pilot, crew, or passengers on board; for example, a drone is a UAV.

Un noto problema che affligge i droni ? l' autonomia di volo. In particolare, ? noto che una delle principali limitazioni ? relativa all'impiego di batterie al litio come sorgente per l' alimentazione del drone stesso; nello specifico, le batterie al litio hanno una densit? energetica limitata, che limita in modo non trascurabile il tempo di volo di un drone. Ci? comporta che i droni necessitino di essere ricaricati frequentemente, potenzialmente quindi riducendo il ciclo di vita delle batterie. A well-known problem affecting drones is flight autonomy. In particular, one of the main limitations is the use of lithium batteries as a power source for the drone itself; specifically, lithium batteries have limited energy density, which significantly limits a drone's flight time. This means that drones need to be recharged frequently, potentially reducing the battery's lifespan.

Un ulteriore problema per un drone (e, in generale, un UAV) ? legato all'efficienza energetica dei sistemi di propulsione dei droni commercialmente disponibili; inoltre, tale efficienza energetica ? ulteriormente influenzata dal peso del drone stesso e dal carico utile trasportabile. Tale problematica impedisce ai droni di poter trasportare determinate tipologie di carichi, in particolare quelli eccessivamente pesanti per tempi di volo predeterminati. A further problem for a drone (and, in general, a UAV) is related to the energy efficiency of commercially available drone propulsion systems; furthermore, this energy efficiency is further influenced by the weight of the drone itself and the payload it can carry. This issue prevents drones from carrying certain types of loads, particularly those that are excessively heavy for predetermined flight times.

Nello specifico, la Richiedente osserva che la massa totale di un sistema di volo comprendente un drone e un carico ? inversamente proporzionale al tempo o durata di volo dello stesso sistema di volo; l?aggiunta di un ulteriore carico, quale, ad esempio, una videocamera, comporta la riduzione della durata di volo del medesimo sistema di volo rispetto al caso in cui non vi sia tale carico aggiuntivo, assunto che il movimento delle eliche del drone generi una trazione tale da consentire il volo dell?intero sistema di volo. Specifically, the Applicant observes that the total mass of a flight system comprising a drone and a payload is inversely proportional to the flight time or duration of the flight system; the addition of an additional payload, such as, for example, a video camera, results in a reduction in the flight duration of the same flight system compared to the case in which there is no such additional payload, assuming that the movement of the drone's propellers generates enough traction to allow the flight of the entire flight system.

A titolo esemplificativo, considerato un drone di piccole dimensioni con massa pari a 0,5 kg, l?applicazione di un carico aggiuntivo, ad esempio una videocamera, da ad esempio 5 kg determinerebbe l?incapacit? del drone di poter sollevare tale videocamera, nello specifico a causa di un dimensionamento strutturai e-propul sivo non adeguato; il volo potrebbe invece essere eseguito qualora, ad esempio, sia applicato un aerostato opportunamente dimensionato (ad esempio, con 5 m<3 >di volume) sul drone. For example, considering a small drone with a mass of 0.5 kg, the application of an additional load, such as a video camera, of for example 5 kg would determine the drone's inability to lift the video camera, specifically due to inadequate structural and propulsion sizing; however, the flight could be performed if, for example, a suitably sized aerostat (for example, with a volume of 5 m<3 >) was attached to the drone.

Inoltre, ad ulteriore titolo esemplificativo, si possono considerare i seguenti scenari: - con un drone con massa pari a 0,5 kg e un carico aggiuntivo con massa pari a 0,35 kg, il tempo di volo ? compreso tra 5 e 15 minuti; Furthermore, as a further example, the following scenarios can be considered: - with a drone with a mass of 0.5 kg and an additional load with a mass of 0.35 kg, the flight time is between 5 and 15 minutes;

- con un drone con massa pari a 2 kg e un carico aggiuntivo con massa pari a 1,8 kg, il tempo di volo ? compreso tra 20 e 30 minuti; e - with a drone with a mass of 2 kg and an additional load with a mass of 1.8 kg, the flight time is between 20 and 30 minutes; and

- con un drone con massa pari a 5 kg e un carico aggiuntivo con massa pari a 5 kg, il tempo di volo ? compreso tra 20 e 30 minuti senza la presenza di un motore aggiuntivo a combustibile, estendibile a circa due ore in caso di presenza di motore a combustibile. - with a drone with a mass of 5 kg and an additional payload with a mass of 5 kg, the flight time is between 20 and 30 minutes without the presence of an additional fuel-powered engine, extendable to approximately two hours in the presence of a fuel-powered engine.

Tenuto conto delle sopracitate limitazioni, i droni commercialmente disponibili sono ulteriormente limitati in termini di distanza percorribile, sia a causa della limitata capacit? dei sistemi di alimentazione (tipicamente batterie al litio) sia a causa delle limitazioni relative al sistema di propulsione indicate sopra. Given the above limitations, commercially available drones are further limited in terms of range, both due to the limited capacity of their power systems (typically lithium batteries) and due to the propulsion system limitations mentioned above.

Al fine di risolvere o mitigare le suddette limitazioni, ? noto l?impiego di sistemi di alimentazione avanzati, in particolare batterie al litio ad alta densit?, celle a combustibile oppure batterie ibride, in modo tale da migliorare l?autonomia dei droni, consentendogli di volare per un lasso di tempo maggiore e quindi potenzialmente percorrere distanze maggiori senza la necessit? di ricaricare i sistemi di alimentazione stessi. To address or mitigate the aforementioned limitations, advanced power systems are being used, particularly high-density lithium batteries, fuel cells, or hybrid batteries, to improve the autonomy of drones, allowing them to fly for longer periods of time and therefore potentially travel greater distances without needing to recharge the power systems themselves.

Ulteriori soluzioni note prevedono l?impiego di pannelli solari sulle ali o sulla fusoliera dei droni, in modo che questi possano ricaricare le batterie al litio utilizzando l?energia solare durante il volo del drone stesso. Other known solutions include the use of solar panels on the wings or fuselage of drones, so that they can recharge their lithium batteries using solar energy during flight.

Ulteriori soluzioni note prevedono adattamenti dell?aerodinamica del drone, in particolare impiegando materiali leggeri e resistenti come, ad esempio, materiali compositi o materiali innovativi realizzati attraverso tecnologia di additive manufacturing , quali, ad esempio, Carbon PEEK, Carbon PA, alluminio, ed altri materiali sia plastici che metallici che sono tali da consentire una riduzione sensibile del consumo energetico del drone durante il volo dello stesso. Other known solutions include adaptations to the drone's aerodynamics, in particular by using lightweight and resistant materials such as, for example, composite materials or innovative materials made through additive manufacturing technology, such as, for example, Carbon PEEK, Carbon PA, aluminum, and other plastic and metallic materials that are capable of significantly reducing the drone's energy consumption during flight.

Ulteriori soluzioni note in letteratura sono riportate e descritte brevemente di seguito. Further solutions known in the literature are reported and briefly described below.

Il brevetto statunitense US 11,352, 134 B2 descrive un drone con una coppia di sporgenze sagomate accoppiate meccanicamente al drone, nello specifico un palloncino riempito con un gas pi? leggero dell?aria, in modo da generare portanza, e un palloncino riempito d?aria, non generante portanza. In particolare, le sporgenze sagomate sono posizionabili alle estremit? opposte di un supporto, preferibilmente sufficientemente sottile. U.S. Patent No. 11,352, 134 B2 describes a drone with a pair of shaped protrusions mechanically coupled to the drone, specifically a balloon filled with a gas lighter than air, so as to generate lift, and an air-filled balloon, which does not generate lift. Specifically, the shaped protrusions can be positioned at opposite ends of a support, preferably sufficiently thin.

Ulteriori soluzioni note sono descritte nelle domande di brevetto internazionale WO 2019/146112 Al e giapponese JP 2020-087898 A e nel brevetto giapponese JP 6168248 Bl. Further known solutions are described in international patent applications WO 2019/146112 A1 and Japanese patent application JP 2020-087898 A and in Japanese patent application JP 6168248 Bl.

Ulteriori considerazioni inerenti ai droni, in particolare per uso professionale, in aggiunta alla durata ed al payload trasportabile, sono relative a emissione acustica, versatilit? e modularit?. E infatti noto che gli elevati regimi di rotazione dei motori di droni in particolare di tipo multicottero provocano inquinamento acustico nel contesto dell?impiego di droni all?interno di ambienti confinati quali edifici, tunnel e gallerie. Further considerations regarding drones, particularly for professional use, in addition to durability and transportable payload, include noise emissions, versatility, and modularity. It is well known that the high rotation speeds of drone engines, particularly multicopters, cause noise pollution when drones are used in confined spaces such as buildings, tunnels, and galleries.

OGGETTO E RIASSUNTO DELL?INVENZIONE OBJECT AND SUMMARY OF THE INVENTION

La Richiedente ha potuto osservare che le soluzioni note, seppur soddisfacenti sotto certi aspetti, sono passibili di miglioramenti, in particolare per ottimizzare il consumo energetico per il mantenimento dell?altezza di volo e fornire un velivolo senza equipaggio che sia facilmente adattabile a diversi contesti applicativi. The Applicant was able to observe that the known solutions, although satisfactory in certain aspects, are open to improvement, in particular to optimize energy consumption for maintaining flight altitude and to provide an unmanned aircraft that is easily adaptable to different application contexts.

Scopo della presente invenzione ? quindi mettere a disposizione un sistema per un veicolo aereo senza equipaggio e un relativo sistema di volo che risolva almeno in parte le soluzioni dell?arte nota. The aim of the present invention is therefore to provide a system for an unmanned aerial vehicle and a related flight system that at least partially solves the solutions of the prior art.

Secondo la presente invenzione vengono messi a disposizione un sistema per un veicolo aereo senza equipaggio e un relativo sistema di volo come rivendicato nelle rivendicazioni allegate. According to the present invention, a system for an unmanned aerial vehicle and a related flight system as claimed in the appended claims are provided.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Le Figure 1 A e 1B mostrano viste prospettiche di un sistema di volo secondo una forma di realizzazione della presente invenzione. Figures 1A and 1B show perspective views of a flight system according to one embodiment of the present invention.

La Figura 2 mostra una vista prospettica di un sistema di volo secondo un?altra forma di realizzazione della presente invenzione. Figure 2 shows a perspective view of a flight system according to another embodiment of the present invention.

La Figura 3 mostra una vista prospettica di un sistema di volo secondo un?ulteriore forma di realizzazione della presente invenzione. Figure 3 shows a perspective view of a flight system according to a further embodiment of the present invention.

La Figura 4 mostra una vista prospettica e con parti in trasparenza di una porzione di un sistema di volo secondo una forma di realizzazione della presente invenzione. Figure 4 shows a perspective view with parts shown in transparency of a portion of a flight system according to an embodiment of the present invention.

DESCRIZIONE DI FORME DI REALIZZAZIONE PREFERITE DELL?INVENZIONE DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS OF THE INVENTION

La presente invenzione verr? ora descritta in dettaglio con riferimento alle figure allegate per permettere ad una persona esperta di realizzarla ed utilizzarla. Varie modifiche alle forme di realizzazione descritte saranno immediatamente evidenti alle persone esperte ed i generici principi descritti possono essere applicati ad altre forme di realizzazione ed applicazioni senza per questo uscire dall?ambito protettivo della presente invenzione, come definito nelle rivendicazioni allegate. Pertanto, la presente invenzione non deve essere considerata limitata alle forme di realizzazione descritte ed illustrate, ma gli si deve accordare il pi? ampio ambito protettivo conforme con le caratteristiche descritte e rivendicate. The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying figures to enable a skilled person to construct and use it. Various modifications to the described embodiments will be immediately apparent to those skilled in the art, and the general principles described may be applied to other embodiments and applications without departing from the scope of the present invention, as defined in the appended claims. Therefore, the present invention should not be considered limited to the described and illustrated embodiments, but should be accorded the broadest scope of protection consistent with the features described and claimed.

Ove non definito in altro modo, tutti i termini tecnici e scientifici qui utilizzati hanno lo stesso significato comunemente utilizzato da persone di ordinaria esperienza nel settore di pertinenza della presente invenzione. In caso di conflitto, la presente descrizione, comprese le definizioni fomite, risulter? vincolante. Inoltre, gli esempi sono fomiti a puro scopo illustrativo e come tali non devono essere considerati limitanti. Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used herein have the same meanings commonly used by persons of ordinary skill in the art pertaining to the present invention. In the event of a conflict, this specification, including the definitions provided, shall prevail. Furthermore, the examples are provided for illustrative purposes only and as such should not be considered limiting.

In particolare, gli schemi a blocchi inclusi nelle figure allegate e descritti in seguito non sono da intendersi come rappresentazione delle caratteristiche strutturali, ovvero limitazioni costruttive, ma devono essere interpretati come rappresentazione di caratteristiche funzionali, propriet? cio? intrinseche dei dispositivi e definite dagli effetti ottenuti ovvero limitazioni funzionali e che possono essere implementate in modi diversi, quindi in modo da proteggere le funzionalit? dello stesso (possibilit? di funzionare). In particular, the block diagrams included in the attached figures and described below are not to be understood as representing structural characteristics, or construction limitations, but must be interpreted as representing functional characteristics, i.e. intrinsic properties of the devices and defined by the effects obtained, or functional limitations, and which can be implemented in different ways, therefore in such a way as to protect the functionality of the device itself (ability to function).

Al fine di facilitare la comprensione delle forme di realizzazione qui descritte, si far? riferimento ad alcune specifiche forme di realizzazione e un linguaggio specifico sar? utilizzato per descrivere le stesse. La terminologia utilizzata nel presente documento ha lo scopo di descrivere solo particolari realizzazioni, e non ? destinata a limitare l'ambito della presente invenzione. To facilitate understanding of the embodiments described herein, specific embodiments will be referenced and specific language will be used to describe them. The terminology used herein is intended to describe specific embodiments only and is not intended to limit the scope of the present invention.

Le Figure 1 A e 1B mostrano un sistema di volo 10 secondo una forma di realizzazione della presente invenzione e comprendente: Figures 1A and 1B show a flight system 10 according to one embodiment of the present invention and comprising:

- un sistema per veicolo aereo senza equipaggio 1, indicato brevemente nel seguito come sistema 1; e - an unmanned aerial vehicle system 1, hereinafter referred to briefly as system 1; and

- un veicolo aereo senza equipaggio 2, anche denominato UAV (in particolare, un drone), accoppiato al sistema 1. - an unmanned aerial vehicle 2, also called UAV (in particular, a drone), coupled to system 1.

In particolare, il sistema di volo 10 ? progettato per essere impiegato in differenti ambiti applicativi tra cui, a titolo esemplificativo e non limitativo, il trasporto di merci, il volo ad uso amatoriale, la sorveglianza di un?area industriale al coperto, il monitoraggio della qualit? dell'aria, l?ispezione di infrastrutture outdoor (ad esempio, ponti, strade ed edifici) o indoor (ad esempio, magazzini, tunnel, serre ed interni di edifici), effettuare ricerche in zone remote o difficilmente raggiungibili, effettuare osservazioni dall?alto di aree boschive e simili. In particular, the flight system 10 is designed to be used in various application areas including, but not limited to, the transport of goods, amateur flying, surveillance of an indoor industrial area, air quality monitoring, inspection of outdoor (e.g., bridges, roads, and buildings) or indoor (e.g., warehouses, tunnels, greenhouses, and building interiors) infrastructure, conducting research in remote or hard-to-reach areas, and conducting aerial observations of wooded areas and the like.

Inoltre, il UAV 2 ? qui un mezzo di piccole-medie dimensioni progettato per essere utilizzabile in operazioni quotidiane; nel complesso, il sistema di volo 10 pu? operare in modo analogo a un drone a sostentazione dinamica, in particolare consentendo un volo statico con basso consumo energetico e mantenendo, come anche descritto in maggior dettaglio nel seguito, l?altezza di volo. Furthermore, the UAV 2 is here a small-medium sized vehicle designed to be usable in daily operations; overall, the flight system 10 can operate in a similar manner to a dynamically hovering drone, in particular allowing for static flight with low energy consumption and maintaining, as also described in more detail below, the flight altitude.

In particolare, il sistema 1 comprende almeno un pallone 3 aerostatico contenente un gas pi? leggero dell?aria (ad esempio, elio), accoppiabile al UAV 2 e configurato per fornire al UAV 2 una spinta di sollevamento lungo almeno una direzione (ad esempio, lungo l?asse Z di un sistema di riferimento Cartesiano XYZ) perpendicolare al UAV 2 stesso. In particular, system 1 comprises at least one hot-air balloon 3 containing a gas lighter than air (e.g., helium), coupleable to UAV 2 and configured to provide UAV 2 with a lift thrust along at least one direction (e.g., along the Z-axis of a Cartesian XYZ reference system) perpendicular to UAV 2 itself.

Il sistema 1 comprende una struttura modulare 4 di contenimento dell?almeno un pallone 3 accoppiabile in maniera rimovibile al UAV 2 e progettata per alloggiare l' almeno un pallone 3. In particolare, come mostrato nelle Figure 1 A e 1B, il sistema 1 comprende un solo pallone 3, di forma ellissoidale oppure sferica. Inoltre, secondo un aspetto della presente invenzione, la struttura modulare 4 ? rigida. System 1 comprises a modular structure 4 for containing the at least one balloon 3 that can be removably coupled to the UAV 2 and designed to house the at least one balloon 3. In particular, as shown in Figures 1A and 1B, system 1 comprises a single balloon 3, of ellipsoidal or spherical shape. Furthermore, according to an aspect of the present invention, the modular structure 4 is rigid.

La struttura modulare 4 di contenimento dell? almeno un pallone 3 ? di tipo smontabile e/o ripiegabile, in particolare per agevolare il trasporto e l?utilizzo del sistema 1 da parte di un utente. Pertanto, il pallone 3 ? facilmente estraibile per eventuali interventi di manutenzione, nonch? ? possibile collegarlo alla struttura modulare 4 per chiuderlo correttamente ed eventualmente consentirne il refill in caso di rabbocco del gas in esso contenuto. The modular structure 4 containing the at least one balloon 3 is removable and/or foldable, in particular to facilitate the transport and use of the system 1 by a user. Therefore, the balloon 3 is easily removable for any maintenance interventions, and it is also possible to connect it to the modular structure 4 to close it correctly and possibly allow it to be refilled in the event of a refill of the gas contained therein.

In maggior dettaglio, la struttura modulare 4 comprende una pluralit? di elementi modulari 6, anche indicati nel seguito come bracci 6, che circondano a distanza l?almeno un pallone 3 e sono disposti, ciascuno, su un rispettivo piano di estensione, in particolare paralleli a rispettivi piani del sistema di riferimento Cartesiano XYZ. Ancor pi? in particolare, la struttura modulare 4 ? tale per cui coppie di bracci 6 sono disposte in modo tale da formare strutture toroidali parallele ad un rispettivo piano di estensione e perpendicolari ad altre strutture toroidali formate da ulteriori coppie di bracci della pluralit? di bracci 6. In altre parole, coppie di bracci 6 formano strutture di forma sostanzialmente circolare intersecanti con corrispondenti strutture formate da corrispondenti coppie di bracci 6 in modo tale che la struttura modulare 4 ingabbi il pallone 3 nello spazio, indicato con il riferimento 20, definito dalle strutture intersecanti formate dalle coppie di bracci 6. Pertanto, la struttura modulare 4 ha una struttura a gabbia in cui i bracci 6 rappresentano una pluralit? di travi e/o pannelli e/o connettori. In greater detail, the modular structure 4 comprises a plurality of modular elements 6, also referred to below as arms 6, which remotely surround the at least one balloon 3 and are each arranged on a respective extension plane, in particular parallel to respective planes of the Cartesian reference system XYZ. Even more specifically, the modular structure 4 is such that pairs of arms 6 are arranged in such a way as to form toroidal structures parallel to a respective extension plane and perpendicular to other toroidal structures formed by further pairs of arms of the plurality. of arms 6. In other words, pairs of arms 6 form structures of substantially circular shape intersecting with corresponding structures formed by corresponding pairs of arms 6 in such a way that the modular structure 4 cages the ball 3 in the space, indicated by the reference 20, defined by the intersecting structures formed by the pairs of arms 6. Therefore, the modular structure 4 has a cage structure in which the arms 6 represent a plurality of beams and/or panels and/or connectors.

Secondo un aspetto della presente invenzione, i bracci 6 sono realizzati con un materiale tra compositi, materiale a nido d?ape ( honeycomb ), e compensato aeronautico. In accordance with one aspect of the present invention, the arms 6 are made of a composite material, honeycomb material, and aircraft plywood.

Secondo un aspetto della presente invenzione, qui non illustrato e descritto in dettaglio, la struttura modulare 4 ? provvista di rivestimento ad esempio realizzabile con un materiale plastico od un tessuto, convenientemente una rete e/o un materiale plastico. According to an aspect of the present invention, not illustrated or described in detail here, the modular structure 4 is provided with a covering which can be made, for example, of a plastic material or a fabric, conveniently a mesh and/or a plastic material.

Secondo un ulteriore aspetto della presente invenzione, la struttura modulare 4 ? progettata in modo tale da poter essere adatta a trasportare un payload predeterminato, in particolare aumentando o diminuendo il numero di moduli da unire per realizzarla all? aumentare o al diminuire del payload da trasportare. According to a further aspect of the present invention, the modular structure 4 is designed in such a way that it can be adapted to carry a predetermined payload, in particular by increasing or decreasing the number of modules to be joined to create it as the payload to be carried increases or decreases.

Inoltre, la struttura modulare 4 ? configurata per alloggiare e/o ? configurata per essere accoppiabile ad almeno un payload da trasportare, ad esempio una scatola di materiale preferibilmente plastico per il contenimento del materiale da trasportare o, in generale, una merce da trasportare per una distanza medio-breve. Inoltre, la struttura modulare 4 comprende uno o pi? attacchi di carichi utili, ad esempio videocamere, sensori, merce da trasportare o altri strumenti simili, (qui non illustrati) per il trasporto di carichi utili, ad esempio scatole di contenimento di merce da trasportare, fotocamere, sensori di vario tipo, o ali (nel caso di missioni in cui siano necessarie). In particolare, l?uno o i pi? attacchi di carichi utili sono progettati per essere disposti in diverse posizioni predefinite della struttura modulare 4 in modo da portare i carichi utili in tali posizioni; secondo un aspetto della presente invenzione, qui non mostrato nel dettaglio, l?uno o pi? attacchi sono disposti in posizioni predefmite disposte in un livello inferiore, in un livello superiore e/o in zone laterali della struttura modulare 4. Secondo un aspetto della presente invenzione, i payload sono ad esempio telecamere e sensori. Furthermore, the modular structure 4 is configured to house and/or is configured to be coupled to at least one payload to be transported, for example a box of preferably plastic material for containing the material to be transported or, in general, a good to be transported over a medium-short distance. Furthermore, the modular structure 4 comprises one or more payload attachments, for example video cameras, sensors, goods to be transported or other similar instruments, (not illustrated here) for the transport of payloads, for example boxes containing goods to be transported, cameras, sensors of various types, or wings (in the case of missions in which they are necessary). In particular, the one or more payload attachments are designed to be arranged in different predefined positions of the modular structure 4 so as to carry the payloads in such positions; according to an aspect of the present invention, not shown here in detail ... attachments are arranged in predefined positions arranged in a lower level, in an upper level and/or in lateral areas of the modular structure 4. According to one aspect of the present invention, payloads are for example cameras and sensors.

Il sistema di volo 10 comprende inoltre un giunto di attacco 5, mostrato in Figura 4, in particolare con diversi gradi di libert? (qui di tipo rotazionale attorno agli assi X, Y, Z del sistema di riferimento Cartesiano XYZ) nello spazio definito dal sistema di riferimento Cartesiano XYZ, ancor pi? in particolare a sfera girevole, progettato per consentire l?accoppiamento del sistema 1 e il UAV 2 e per far s? che il sistema 1 sia in grado di eseguire movimenti angolari in direzioni trasversali rispetto al UAV 2. The flight system 10 also comprises an attachment joint 5, shown in Figure 4, in particular with different degrees of freedom (here of rotational type around the X, Y, Z axes of the Cartesian XYZ reference system) in the space defined by the Cartesian XYZ reference system, even more specifically of a rotating sphere, designed to allow the coupling of the system 1 and the UAV 2 and to ensure that the system 1 is able to perform angular movements in directions transverse to the UAV 2.

Secondo un aspetto della presente invenzione, il giunto di attacco 5 ? a sfera girevole e comprende: According to one aspect of the present invention, the coupling joint 5 is a swivel ball joint and comprises:

- una carcassa 5A fissata al telaio del UAV 2; e - a 5A casing fixed to the UAV 2 frame; and

- una porzione mobile 5B, alloggiata almeno in parte all?interno della carcassa 5 A e comprendente uno stelo 5C. - a movable portion 5B, housed at least in part inside the casing 5A and comprising a stem 5C.

In particolare, la carcassa 5A definisce un?apertura 5D in cui lo stelo 5C ? passante ed ? in grado di muoversi entro un predeterminato intervallo angolare, qui definito dai suddetti gradi di libert?, lungo gli assi X, Y, Z. Inoltre, lo stelo 5C e la porzione mobile 5B sono qui vantaggiosamente realizzati in un sol pezzo. Convenientemente, la carcassa 5A e la porzione mobile 5B sono sagomate a sfera. In particular, the casing 5A defines an opening 5D in which the stem 5C passes and is able to move within a predetermined angular range, here defined by the aforementioned degrees of freedom, along the X, Y, Z axes. Furthermore, the stem 5C and the movable portion 5B are advantageously made in a single piece. Conveniently, the casing 5A and the movable portion 5B are spherically shaped.

Ancor pi? in particolare, il giunto di attacco 5 ? caratterizzato dal fatto di generare spostamenti relativi nulli tra la struttura modulare 4 ed il UAV 2 sottostante, comunque garantendo un movimento angolare, in particolare per variazioni di assetto sui tre assi per consentire beccheggio, rollio, imbardata. Even more specifically, the attachment joint 5 is characterised by the fact that it generates zero relative displacements between the modular structure 4 and the underlying UAV 2, whilst still guaranteeing angular movement, in particular for changes in trim on the three axes to allow for pitch, roll and yaw.

Come anche mostrato nelle Figure 1 A e 1B, la struttura modulare 4, e quindi anche l?almeno un pallone 3, ? disposta al di sopra del UAV 2, ovvero in posizione rialzata lungo l?asse Z rispetto al piano di estensione principale del UAV 2, in modo tale che, quando in uso, il sistema 1 sia in grado di fornire una spinta di sollevamento al UAV 2 mentre quest?ultimo ? in volo. As also shown in Figures 1A and 1B, the modular structure 4, and hence also the at least one balloon 3, is arranged above the UAV 2, i.e. in a raised position along the Z-axis with respect to the main extension plane of the UAV 2, so that, when in use, the system 1 is able to provide a lifting thrust to the UAV 2 while the latter is in flight.

La struttura modulare 4 ? inoltre realizzata almeno in parte con un materiale tale da proteggere l?almeno un pallone 3 da raggi ultravioletti; in particolare, nel caso in cui la struttura modulare 4 abbia una copertura, quest?ultima comprende almeno uno tra pellicole protettive, tessuti trattati o vetri a bassa emissivit? progettati per bloccare i raggi UV. In particolare, l?almeno un pallone 3 ? formato da un materiale stratificato, convenientemente tessuti quali, ad esempio, Ripstop, Oratex ? Air, Octax ?, Spinnaker, disposti in particolare in una conformazione a doppio strato, con permeabilit? ridotta per ridurre perdite del gas contenuto nell?almeno un pallone 3. Inoltre, l?almeno un pallone 3 ? inoltre intercambiabile in modo da consentirne la manutenzione; in aggiunta, l?almeno un pallone 3 ? configurato per essere riempito e/o svuotato dal gas e sigillato in modo ermetico in modo da limitare il pi? possibile fuoriuscite di gas dallo stesso pallone 3. The modular structure 4 is also made at least in part of a material that protects the at least one balloon 3 from ultraviolet rays; in particular, if the modular structure 4 has a cover, the latter comprises at least one of protective films, treated fabrics, or low-emissivity glass designed to block UV rays. In particular, the at least one balloon 3 is made of a layered material, conveniently fabrics such as, for example, Ripstop, Oratex ? Air, Octax ?, Spinnaker, arranged in particular in a double-layer configuration, with reduced permeability to reduce leaks of the gas contained in the at least one balloon 3. Furthermore, the at least one balloon 3 is also interchangeable to allow for maintenance; in addition, the at least one balloon 3 is configured to be filled and/or emptied of gas and hermetically sealed to limit gas leaks from the balloon 3 as much as possible.

Un sistema a terra comprende inoltre A ground system also includes

- una pompa a vuoto (non mostrata); e - a vacuum pump (not shown); and

- un serbatoio (non mostrato) accoppiato alla pompa a vuoto e al sistema 1. - a tank (not shown) coupled to the vacuum pump and system 1.

In particolare, la pompa a vuoto ? progettata per recuperare il gas contenuto nell?almeno un palloncino 3 del sistema 1; inoltre, il serbatoio ? progettato per immagazzinare, almeno in parte, il gas recuperato dalla pompa a vuoto. In particular, the vacuum pump is designed to recover the gas contained in the at least one balloon 3 of system 1; furthermore, the tank is designed to store, at least in part, the gas recovered by the vacuum pump.

Secondo un aspetto della presente invenzione, al fine di permettere che il sistema di volo 10 sia controllabile in condizioni metereologiche avverse e sia configurato per effettuare lunghi tempi di sorveglianza e/o permanere in un unico punto, il sistema di volo 10 comprende uno o pi? componenti configurati per contrastare condizioni metereologiche avverse, in particolare per contrastare folate di vento, che possono investire il sistema di volo 10. A tal proposito, il sistema di volo 10 comprende uno strumento (non mostrato), in particolare un argano, per l?ancoraggio a terra comprendente un filo, convenientemente in nylon, ed accoppiato meccanicamente oppure magneticamente con la struttura modulare 4 progettato per consentire l?ancoraggio a terra del sistema di volo 10 e, convenientemente, il trasporto di carichi utili di differenti volumi. According to one aspect of the present invention, in order to allow the flight system 10 to be controllable in adverse weather conditions and to be configured to perform long surveillance times and/or remain in a single point, the flight system 10 comprises one or more components configured to counter adverse weather conditions, in particular to counter gusts of wind, which may affect the flight system 10. In this regard, the flight system 10 comprises a tool (not shown), in particular a winch, for anchoring to the ground comprising a wire, conveniently made of nylon, and coupled mechanically or magnetically with the modular structure 4 designed to allow the anchoring to the ground of the flight system 10 and, conveniently, the transport of payloads of different volumes.

In aggiunta, sempre al fine di contrastare condizioni metereologiche, il sistema di volo 10 comprende inoltre un rotore, qui un motore con elica, (non mostrato) accoppiato al UAV 2, convenientemente in modo mobile (in particolare, al fine di essere ruotato oppure movimentato lungo direzioni parallele o perpendicolari al piano di estensione del UAV 2), e progettato per generare una forza di contrasto nel caso in cui il sistema di volo 10 sia investito da una forza esterna, ad esempio quella generata da una folata di vento. Nello specifico, il rotore ? accoppiato al telaio del UAV 2, in particolare tramite una staffa a barra (non mostrata), e progettato per generare una forza di contrasto ad un vento che investe il sistema di volo 10. In addition, again for the purpose of countering weather conditions, the flight system 10 also comprises a rotor, here a motor with a propeller, (not shown) coupled to the UAV 2, conveniently movable (in particular, in order to be rotated or moved along directions parallel or perpendicular to the extension plane of the UAV 2), and designed to generate a counterforce in the event that the flight system 10 is hit by an external force, for example that generated by a gust of wind. Specifically, the rotor is coupled to the frame of the UAV 2, in particular via a bar bracket (not shown), and designed to generate a counterforce to a wind hitting the flight system 10.

Le Figure 2 e 3 mostrano altre forme realizzative del sistema di volo, indicato rispettivamente con i numeri di riferimento 100 e 1000, secondo la presente invenzione; in particolare, elementi comuni a quelli descritti con riferimento alle Figure 1 A e 1B sono indicati in Figura 2 con i medesimi numeri di riferimento e non verranno descritti ulteriormente nel seguito. Figures 2 and 3 show other embodiments of the flight system, indicated respectively by the reference numerals 100 and 1000, according to the present invention; in particular, elements common to those described with reference to Figures 1A and 1B are indicated in Figure 2 with the same reference numerals and will not be described further below.

In particolare, il sistema di volo 100, 1000 comprende una pluralit? di palloni 30, 300 aerostatici, rispettivamente due e quattro, analoghi all?almeno un pallone 3 delle Figure 1 A e 1B; inoltre, la struttura modulare 4 ? configurata per alloggiare i palloni 30, 300 aerostatici in modo tale che coppie di palloni 30, 300 aerostatici siano disposte lungo un rispettivo asse A, A?, A?, in particolare parallelo all?asse Y del sistema di riferimento Cartesiano XYZ. Pertanto, nelle forme realizzative delle Figure 2 e 3, la struttura modulare 4 definisce una o pi? sottostrutture 40, una mostrata in Figura 2 e due mostrate in Figura 3, progettate per alloggiare le coppie di palloni 30, 300 disposte lungo i rispettivi assi A, A? e A?. In particolare, le sottostrutture 40 di Figura 3 sono rigide e sono accoppiate meccanicamente tra loro; inoltre, secondo un aspetto della presente invenzione, le sottostrutture 40 sono di forma sostanzialmente ellissoidale. Inoltre, secondo un aspetto della presente invenzione, anche le sottostrutture 40 sono smontabili e/o ripiegabili separatamente. In particular, the flight system 100, 1000 comprises a plurality of balloons 30, 300, two and four respectively, similar to the at least one balloon 3 of Figures 1A and 1B; furthermore, the modular structure 4 is configured to house the balloons 30, 300 in such a way that pairs of balloons 30, 300 are arranged along a respective axis A, A?, A?, in particular parallel to the Y-axis of the Cartesian reference system XYZ. Therefore, in the embodiments of Figures 2 and 3, the modular structure 4 defines one or more substructures 40, one shown in Figure 2 and two shown in Figure 3, designed to house the pairs of balloons 30, 300 arranged along the respective axes A, A? and A?. In particular, the substructures 40 of Figure 3 are rigid and are mechanically coupled to each other; furthermore, according to an aspect of the present invention, the substructures 40 are substantially ellipsoidal in shape. Furthermore, according to an aspect of the present invention, the substructures 40 are also removable and/or foldable separately.

Si noti che maggiore ? il carico da trasportare, maggiore ? il numero di moduli che devono essere uniti e/o montati al fine di ottenere la struttura modulare 4. Note that the greater the load to be transported, the greater the number of modules that must be joined and/or assembled in order to obtain the modular structure 4.

Secondo un aspetto della presente invenzione, la struttura modulare 4 ? assemblabile effettuando l?assemblaggio di bracci 6 di circa 1,5 m di diametro; conseguentemente, i palloni 3, 30, 300 sono inseribili nella struttura modulare 4, in particolare allocando il collo di ciascun pallone 3, 30, 300 in una valvola (qui non illustrata) bloccabile. Inoltre, il sistema 1 ? accoppiabile con il carico utile richiesto (qui non illustrato), ovvero il payload , ed ? calibrabile con una ballonette (qui non illustrata) affinch? il sistema 1 e, quindi, finter? sistema di volo 10, 100, 1000 sia in equilibrio. A tal proposito, la struttura modulare 4 comprende inoltre valvole integrate per l?attacco dell?almeno un pallone 3. According to one aspect of the present invention, the modular structure 4 can be assembled by assembling arms 6 of approximately 1.5 m in diameter; consequently, the balloons 3, 30, 300 can be inserted into the modular structure 4, in particular by placing the neck of each balloon 3, 30, 300 in a lockable valve (not shown here). Furthermore, the system 1 can be coupled with the required payload (not shown here), i.e. the payload , and can be calibrated with a ballonette (not shown here) so that the system 1 and, therefore, the entire flight system 10, 100, 1000 are in equilibrium. In this regard, the modular structure 4 also includes integrated valves for the attachment of the at least one balloon 3.

Al fine di compensare variazioni di temperatura, pressione e di perdite del gas pi? leggero dell?aria contenuto nell?almeno un pallone 3, il sistema di volo 10, 100, 1000, convenientemente l? almeno un pallone 3, comprende inoltre una sacca di contenimento di aria (qui non illustrata) oppure un ulteriore palloncino, in particolare la ballonette, comprendente una valvola ed una pompa accoppiata a tale valvola; in particolare, si noti che il volume iniziale di aria presente implica un sovradimensionamento del sistema di volo 10, 100, 1000, per avere una maggiore durata del tempo di volo del sistema di volo 10, 100, 1000; di fatto, in tali condizioni, il volume di gas contenuto nell?almeno un pallone 3, in particolare elio, ? tale da sollevare una massa superiore a quella trasportabile in condizioni ottimali di volo, ovvero in occasione di giornate con bassa temperatura, alta pressione, bassa umidit? e a bassa altitudine o quota rispetto allo standard delle condizioni atmosferiche internazionali ( International Standard Atmosphere, ISA). Con riferimento alle suddette condizioni ottimali di volo, in Italia, si considerano una pressione standard di 1 atm sul livello del mare, una densit? dell?aria di 1.225 kg/mc, una temperatura di 25?C e un?umidit? dello 0% come condizioni standard; si noti che vi possono essere delle variazioni significative rispetto a tali condizioni standard al livello del mare, ad esempio si pu? registrare una diminuzione della pressione atmosferica a 950 mbar o un aumento della stessa pressione atmosferica a 1030 mbar, una variazione della temperatura da -5?C in inverno a 40?C in estate o anche di 10?C in una medesima giornata, nonch? un?umidit? che arriva fino al 90%. Si noti inoltre che tali variazioni rispetto alle condizioni standard comprendono inoltre variazioni di densit? dell?aria, pressione e temperatura dovuti a variazioni di altitudine. Al fine di favorire la comprensione della presente invenzione, senza che questo rappresenti una limitazione per la presente invenzione, si assume che le suddette condizioni ottimali di volo siano delle condizioni atmosferiche sostanzialmente prossime alle condizioni standard sopracitate. In order to compensate for variations in temperature, pressure and losses of the lighter-than-air gas contained in the at least one balloon 3, the flight system 10, 100, 1000, conveniently the at least one balloon 3, also comprises an air containment bag (not illustrated here) or an additional balloon, in particular the ballonette, comprising a valve and a pump coupled to this valve; in particular, it should be noted that the initial volume of air present implies an oversizing of the flight system 10, 100, 1000, in order to have a greater duration of the flight time of the flight system 10, 100, 1000; in fact, under such conditions, the volume of gas contained in the at least one balloon 3, in particular helium, is such as to lift a mass greater than that transportable in optimal flight conditions, that is, on days with low temperatures, high pressure, low humidity. and at low altitude or altitude compared to the international standard atmospheric conditions (International Standard Atmosphere, ISA). With reference to the aforementioned optimal flight conditions, in Italy, a standard pressure of 1 atm above sea level, an air density of 1,225 kg/m3, a temperature of 25°C and a humidity of 0% are considered standard conditions; it should be noted that there may be significant variations compared to these standard conditions at sea level, for example, a decrease in atmospheric pressure to 950 mbar or an increase in the same atmospheric pressure to 1030 mbar, a variation in temperature from -5°C in winter to 40°C in summer or even 10°C in the same day, as well as a humidity of up to 90%. It should also be noted that these variations compared to standard conditions also include variations in air density, pressure and temperature due to variations in altitude. In order to facilitate the understanding of the present invention, without this representing a limitation for the present invention, it is assumed that the aforementioned optimal flight conditions are atmospheric conditions substantially close to the standard conditions mentioned above.

Quanto detto nel precedente paragrafo vale anche quando si hanno variazioni di tali parametri dopo aver preparato il sistema di volo 10, 100, 1000 all?utilizzo e averlo messo in equilibrio. Pertanto, il sistema di volo 10, 100, 1000 cos? progettato consente di avere una struttura generale in equilibrio in determinate condizioni di altezza e condizioni atmosferiche. Tuttavia, nel caso in cui le condizioni operative cambino, la Richiedente ha osservato che, al fine di riportare nuovamente in equilibrio il sistema di volo 10, 100, 1000, in particolare di bilanciare la forza di Archimede (legata al volume di gas nell'almeno un pallone 3) e la forza peso dell?intero sistema di volo 10, 100, 1000, eventualmente comprensivo di carichi, il volume di gas nell'almeno un pallone 3 e/o la massa del sistema di volo 10, 100, 1000, in particolare del sistema 1, possono essere variati per ridurre la forza di Archimede ed aumentare la massa e, quindi, la forza peso. A tal fine, la Richiedente ha osservato che aumentando il volume di gas nell' almeno un pallone 3 iniziale e gonfiando l?ulteriore palloncino, qui la ballonette, con aria, ? possibile mantenere in modo semplice ed efficace l?operativit? del sistema di volo 10, 100, 1000. What was said in the previous paragraph also applies when these parameters vary after the flight system 10, 100, 1000 has been prepared for use and balanced. Therefore, the flight system 10, 100, 1000, thus designed, allows for an overall structure to be balanced under certain altitude and atmospheric conditions. However, in the event that the operating conditions change, the Applicant has observed that, in order to restore the flight system 10, 100, 1000 to equilibrium again, in particular to balance the Archimedean force (related to the volume of gas in the at least one balloon 3) and the weight of the entire flight system 10, 100, 1000, possibly including loads, the volume of gas in the at least one balloon 3 and/or the mass of the flight system 10, 100, 1000, in particular of system 1, can be varied to reduce the Archimedean force and increase the mass and, therefore, the weight. To this end, the Applicant has observed that by increasing the volume of gas in the at least one initial balloon 3 and inflating the additional balloon, here the ballonette, with air, it is possible to simply and effectively maintain the operation of the flight system 10, 100, 1000.

Secondo un aspetto della presente invenzione, il sistema di volo 10, 100, 1000 comprende inoltre un modulo batteria elettrica (non mostrato) configurato per immagazzinare energia elettrica ed alimentare dispositivi elettronici accoppiabili al UAV 2, ad esempio per alimentare un controllore elettronico (non mostrato) del UAV 2 ed ulteriori dispositivi elettronici analoghi; a titolo esemplificativo, il suddetto modulo batteria elettrica ? disposto all?intemo del UAV 2. According to an aspect of the present invention, the flight system 10, 100, 1000 further comprises an electric battery module (not shown) configured to store electrical energy and power electronic devices coupleable to the UAV 2, for example to power an electronic controller (not shown) of the UAV 2 and further similar electronic devices; by way of example, said electric battery module is disposed inside the UAV 2.

Secondo un aspetto della presente invenzione, il sistema di volo 10, 100, 1000 comprende uno o pi? pannelli solari (qui non illustrati) disposti su superfici esposte del sistema di volo 10, 100, 1000, in particolare sulla struttura modulare 4, in modo tale da consentire l?immagazzinamento dell?energia elettrica nel modulo batteria elettrica del UAV 2. According to one aspect of the present invention, the flight system 10, 100, 1000 comprises one or more solar panels (not illustrated herein) arranged on exposed surfaces of the flight system 10, 100, 1000, in particular on the modular structure 4, in such a way as to enable the storage of electrical energy in the electric battery module of the UAV 2.

Il sistema di volo 10, 100, 1000 comprende inoltre uno o pi? sensori (qui non illustrati), in particolare almeno sensori di distanza, configurati per generare uscite relative a grandezze relative ad uno o pi? tra la presenza e/o posizione di ostacoli, la distanza del sistema di volo 10, 100, 1000 rispetto al terreno, la velocit? di marcia del sistema di volo 10, 100, 1000, lo stato di carica del modulo batteria elettrica, nonch? intensit?, direzione e verso di una folata di vento che investe il sistema di volo 10, 100, 1000. The flight system 10, 100, 1000 further comprises one or more sensors (not illustrated here), in particular at least distance sensors, configured to generate outputs relating to quantities relating to one or more of the presence and/or position of obstacles, the distance of the flight system 10, 100, 1000 from the ground, the speed of the flight system 10, 100, 1000, the charge status of the electric battery module, as well as the intensity, direction and direction of a gust of wind hitting the flight system 10, 100, 1000.

Al fine di contrastare condizioni metereologiche avverse, sistema di volo 10, 100, lOOOcomprende un controllore elettronico, in particolare un microprocessore, alimentato da una corrispondente sistema di alimentazione (ad esempio, una batteria, non mostrata), configurato per memorizzare ed eseguire un software di controllo del sistema di volo 10, 100, 1000 e progettato, quando il software viene eseguito, per comunicare con l?uno o pi? sensori al fine di ricevere le uscite da essi generate per controllare uno o pi? componenti del sistema di volo 10, 100, 1000 in funzione di tali uscite generate. Il controllore elettronico ? inoltre configurato per ricevere dati da dispositivi esterni al sistema di volo 10, 100, 1000 e per controllare quest?ultimo sulla base dei dati ricevuti da un dispositivo esterno. Secondo un ulteriore aspetto della presente invenzione, il rotore di contrasto del vento ? progettato per poter essere controllato dal controllore elettronico in modo da comandare il UAV 2 in modo tale che questo si movimenti per generare una forza di contrasto del vento che investe il sistema di volo 10, 100, 1000 sulla base di un comando ricevuto dal controllore elettronico. In order to counter adverse weather conditions, flight system 10, 100, 1000 comprises an electronic controller, in particular a microprocessor, powered by a corresponding power supply (e.g., a battery, not shown), configured to store and execute a control software for the flight system 10, 100, 1000 and designed, when the software is executed, to communicate with the one or more sensors in order to receive the outputs generated by them to control one or more components of the flight system 10, 100, 1000 as a function of such generated outputs. The electronic controller is further configured to receive data from devices external to the flight system 10, 100, 1000 and to control the latter based on the data received from an external device. According to a further aspect of the present invention, the wind counter rotor is designed to be controlled by the electronic controller so as to command the UAV 2 to move to generate a force to counter the wind that hits the flight system 10, 100, 1000 based on a command received from the electronic controller.

Inoltre, secondo un aspetto della presente invenzione, il controllore elettronico ? configurato per determinare una potenziale condizione di instabilit? in cui non ? possibile controllare completamente o almeno in parte il sistema di volo 10, 100, 1000 in funzione di tali grandezze e/o di dati ricevuti; pertanto, il controllore elettronico ? configurato per comandare l?apertura, in particolare per un intervallo di tempo predeterminato, della valvola e pompa del ballonette nel caso in cui avesse determinato la potenziale condizione di instabilit?. Furthermore, according to an aspect of the present invention, the electronic controller is configured to determine a potential condition of instability in which it is not possible to completely or at least partially control the flight system 10, 100, 1000 as a function of such quantities and/or received data; therefore, the electronic controller is configured to command the opening, in particular for a predetermined time interval, of the ballonette valve and pump in the event that it has determined the potential condition of instability.

Al fine di contrastare le condizioni metereologiche avverse, il controllore elettronico ? configurato per determinare la presenza di una folata di vento che investe il sistema di volo 10, 100, 1000 in funzione delle uscite generate dai sensori, in particolare relative ad intensit?, direzione e verso della folata di vento che investe il sistema di volo 10, 100, 1000; nel caso in cui il controllore elettronico avesse determinato la presenza di tale vento, tale controllore elettronico ? configurato per controllare il rotore per far s? che il rotore produca in uscita una forza di contrasto atta a contrastare la forza impressa dalla folata di vento sul sistema di volo 10, 100, 1000. In order to counter adverse weather conditions, the electronic controller is configured to determine the presence of a gust of wind hitting the flight system 10, 100, 1000 based on the outputs generated by the sensors, in particular relating to the intensity, direction, and direction of the gust of wind hitting the flight system 10, 100, 1000. If the electronic controller has determined the presence of such wind, the electronic controller is configured to control the rotor so that the rotor produces an output of a counterforce capable of counteracting the force imparted by the gust of wind to the flight system 10, 100, 1000.

Inoltre, secondo un aspetto della presente invenzione, il controllore elettronico ? configurato per controllare lo strumento per l?ancoraggio a terra in modo tale da movimentarlo per ancorare il sistema di volo 10, 100, 1000 in condizioni metereologiche avverse, in particolare in funzione delle uscite generate dai sensori, in particolare relative ad intensit?, direzione e verso di un vento che investe il sistema di volo 10, 100, 1000. Secondo un aspetto della presente invenzione, al fine di proteggere il sistema di volo 10 da corpi estranei, il controllore elettronico ? configurato per determinare la presenza di una potenziale collisione con un corpo estraneo al sistema di volo 10, 100, 1000 sulla base delle uscite generate dai sensori, in particolare relative alla presenza e/o posizione di ostacoli, e per trasmettere un corrispondente comando indicativo del pericolo rappresentato dalla potenziale collisione al sistema di volo 10, 100, 1000, in particolare controllando l?operativit? dei rotori 7 del UAV 2 in modo da movimentarlo per prevenire tale potenziale collisione. Furthermore, according to an aspect of the present invention, the electronic controller is configured to control the ground anchoring instrument to move it to anchor the flight system 10, 100, 1000 in adverse weather conditions, in particular as a function of the outputs generated by the sensors, in particular relating to the intensity, direction and direction of a wind hitting the flight system 10, 100, 1000. According to an aspect of the present invention, in order to protect the flight system 10 from foreign bodies, the electronic controller is configured to determine the presence of a potential collision with a body foreign to the flight system 10, 100, 1000 based on the outputs generated by the sensors, in particular relating to the presence and/or position of obstacles, and to transmit a corresponding command indicative of the danger represented by the potential collision to the flight system 10, 100, 1000, in particular by controlling the operation of the flight system 10, 100, 1000. of the rotors 7 of the UAV 2 in order to move it to prevent such a potential collision.

Si noti inoltre che, qualora il controllore elettronico consenta un controllo open con, ad esempio, API o SDK dell?UAV 2, l?ottimizzazione del volo e della sua durata sono gestiti a mezzo di relativi plug-in hardware e software. Please also note that if the electronic controller allows open control with, for example, the UAV 2 API or SDK, flight optimization and duration are managed by means of relevant hardware and software plug-ins.

Il presente sistema 1 e il sistema di volo 10, 100, 1000 presentano diversi vantaggi. In particolare, il sistema 1 pu? essere utilizzato per svolgere missioni dove ? richiesta elevata autonomia di volo, volo stazionario, decolli ed atterraggi verticali. The present system 1 and the flight systems 10, 100, and 1000 offer several advantages. In particular, system 1 can be used to carry out missions requiring long flight range, hovering, and vertical takeoffs and landings.

Inoltre, il sistema 1 ? adatto per svolgere missioni solitamente non sicure per gli operatori e anche per uso ludico o amatoriale. Di fatto, la Richiedente ha osservato che la forza peso del UAV 2 viene bilanciata dalla forza di Archimede generata dal volume di elio contenuto in uno o pi? palloni 3, 30, 300 del sistema di volo 10, 100, 1000; conseguentemente, le eliche del UAV 2 non hanno necessit? di generare trazione ai fini del mantenimento della posizione di volo e devono unicamente controllare e bilanciare il UAV 2 in caso di azione di forze esterne. Furthermore, system 1 is suitable for carrying out missions that are usually unsafe for operators and also for recreational or amateur use. In fact, the Applicant has observed that the weight of UAV 2 is balanced by the Archimedean force generated by the volume of helium contained in one or more balloons 3, 30, 300 of the flight system 10, 100, 1000; consequently, the propellers of UAV 2 do not need to generate traction for the purpose of maintaining the flight position and must only control and balance UAV 2 in the event of the action of external forces.

Inoltre, la struttura modulare 4 di contenimento del pallone 3, 30, 300 del sistema 1 ha funzione protettiva del pallone 3, 30, 300 stesso e/o di carichi da trasportare, in particolare da raggi UV e da corpi esterni al sistema di volo 10, 100, 1000 ed ha funzione strutturale per il trasferimento dei carichi e di parti propulsive del sistema 1. Inoltre, la struttura modulare 4 ? facilmente trasportabile ed assemblabile in quanto essa ? smontabile e/o ripiegabile. La struttura modulare 4 ? inoltre adatta per poter essere impiegata per la produzione industriale, in quanto ? possibile adattarla facilmente in funzione dell?applicazione desiderata. Inoltre, la struttura modulare 4 ? progettata per proteggere il pallone 3, 30, 300 da danneggiamenti esterni, ad esempio corpi esterni FOD ( Foreign Object Debris), nonch? per mantenere l?elio all?interno del pallone 3, 30, 300 e per proteggere lo stesso dai raggi UV, Furthermore, the modular structure 4 containing the balloon 3, 30, 300 of system 1 has a protective function for the balloon 3, 30, 300 itself and/or for the loads to be transported, in particular from UV rays and from bodies external to the flight system 10, 100, 1000 and has a structural function for the transfer of the loads and propulsive parts of system 1. Furthermore, the modular structure 4 is easily transportable and assembled as it can be dismantled and/or folded. The modular structure 4 is also suitable for use in industrial production, as it can be easily adapted to the desired application. Furthermore, the modular structure 4 is designed to protect the balloon 3, 30, 300 from external damage, for example external bodies FOD (Foreign Object Debris), as well as to keep the helium inside the balloon 3, 30, 300 and to protect it from UV rays.

L?impiego sul sistema di volo 10, 100, 1000 dello strumento per l?ancoraggio a terra permette al sistema di volo 10, 100, 1000 di ancorarsi a terra in condizioni metereologiche avverse e permette lunghi tempi di sorveglianza e/o permanenza in un unico punto. The use of the ground anchoring tool on flight systems 10, 100, 1000 allows the flight system 10, 100, 1000 to anchor to the ground in adverse weather conditions and permits long surveillance times and/or permanence in a single point.

Inoltre, la Richiedente ha osservato che la presenza dell? almeno un pallone 3, 30, 300 contenente un gas pi? leggero dell?aria consente di conferire al UAV 2 una maggiore autonomia di volo rispetto al caso in cui non sia presente l?almeno un pallone 3, 30, 300, consentendo quindi al UAV 2 di effettuare voli statici senza necessitare di un notevole consumo energetico per il mantenimento dell?altezza di volo. Furthermore, the Applicant observed that the presence of at least one balloon 3, 30, 300 containing a gas lighter than air allows UAV 2 to have a greater flight autonomy than if at least one balloon 3, 30, 300 were not present, thus allowing UAV 2 to perform static flights without requiring significant energy consumption to maintain the flight altitude.

Considerato quanto sopra, la Richiedente osserva che la struttura modulare 4, nonch? le sottostrutture 40, ? progettata per far s? che il sistema 1 sia facilmente impiegato in operazioni quotidiane: in particolare, la modularit? della struttura modulare 4 consente al sistema 1 di adattarsi al trasporto di diversi carichi e la possibilit? di smontarlo consente di ovviare al problema degli elevati ingombri e volumi tipici di questi mezzi; in particolare di dirigibili, aerostati e mezzi a sostentazione statica. In light of the above, the Applicant observes that the modular structure 4, as well as the substructures 40, are designed to allow system 1 to be easily used in daily operations: in particular, the modularity of the modular structure 4 allows system 1 to adapt to the transport of different loads and the possibility of dismantling it allows for the solution of the problem of the large dimensions and volumes typical of these means; in particular airships, balloons and static lift vehicles.

La Richiedente ha inoltre osservato che, se applicato come sistema integrato, il sistema di volo 10, 100, 1000 opera come un drone singolo ma con un?autonomia di volo maggiore a parit? di payload. Inoltre, qualora il sistema 1 sia impiegato come add-on per droni commerciali, ovvero come elemento distinto dal resto degli elementi del sistema di volo 10, 100, 1000, il sistema 1 consente di aumentare l?autonomia di volo oppure il carico di payload per il medesimo drone commerciale. The Applicant further observed that, when applied as an integrated system, the flight system 10, 100, 1000 operates like a single drone but with a greater flight autonomy for the same payload. Furthermore, if the system 1 is used as an add-on for commercial drones, or as an element distinct from the rest of the elements of the flight system 10, 100, 1000, the system 1 allows for an increase in the flight autonomy or payload for the same commercial drone.

Claims

1. An unmanned aerial vehicle system (1) comprising at least one balloon (3, 30, 300) containing a lighter-than-air gas, coupleable to an unmanned aerial vehicle (2) and configured to provide the unmanned aerial vehicle with lift along at least one direction perpendicular to the unmanned aerial vehicle;

characterised by the fact that it also comprises a modular structure (4) for containing the at least one balloon (3, 30, 300) which can be removably coupled to the unmanned aerial vehicle (2) and designed to house the at least one balloon (3, 30, 300).

2. Unmanned aerial vehicle system (1) according to claim 1, wherein the modular structure (4) containing the at least one balloon (3, 30, 300) is of a removable and/or foldable type.

3. Unmanned aerial vehicle system (1) according to claim 2, wherein the modular structure (4) comprises a plurality of modular elements (6) that remotely surround at least one balloon (3, 30, 300) and are each arranged on a respective extension plane.

4. An unmanned aerial vehicle system (1) according to claim 3, wherein the modular structure (4) is such that pairs of modular elements (6) of the plurality of modular elements (6) are arranged so as to form toroidal structures parallel to a respective plane of extension and perpendicular to other toroidal structures formed by further pairs of modular elements (6) of the plurality of modular elements (6).

5. Unmanned aerial vehicle system (1) according to any of the preceding claims, wherein the at least one balloon (3, 30, 300) comprises a plurality of aerostatic balloons (30, 300),

and wherein the modular structure (4) is configured to house the balloons (30, 300) in such a way that pairs of balloons are arranged along an axis.

6. An unmanned aerial vehicle system (1) according to any of the preceding claims, wherein the modular structure (4) is configured to house and/or is configured to be mateable to at least one payload to be transported.

7. Unmanned aerial vehicle system (1) according to any of the preceding claims, wherein:

- the modular structure (4) is at least partly made of a material that protects the at least one balloon (3, 30, 300) from ultraviolet rays; and/or

- the at least one balloon (3, 30, 300) is made of a layered material with reduced permeability to reduce leakage of the gas contained in the at least one balloon (3, 30, 300).

8. Flight system (10, 100, 1000) comprising:

- an unmanned aerial vehicle system (1) according to any of claims 1-7; and

- an unmanned aerial vehicle (2) coupled to the unmanned aerial vehicle system.

9. A flight system (10, 100, 1000) according to claim 8 and further comprising an attachment joint (5) designed to enable coupling of the unmanned aerial vehicle system (1) and the unmanned aerial vehicle (2) and to enable the unmanned aerial vehicle system (1) to be capable of angular movements in directions transverse to the unmanned aerial vehicle.

10. Flight system (10, 100, 1000) according to any of claims 8 or 9 and further comprising:

- a vacuum pump; and

- a tank coupled to the vacuum pump and the unmanned aerial vehicle system (1),

the vacuum pump being designed to recover the gas contained in the at least one balloon (3, 30, 300) of the unmanned aerial vehicle system (1) and the tank being designed to store, at least in part, the gas recovered by the vacuum pump.

11. Flight system (10, 100, 1000) according to any of claims 8-10, wherein the unmanned aerial vehicle (2) is a drone,

and wherein the flight system (10, 100, 1000) further comprises at least one rotor coupled to the unmanned aerial vehicle (2), conveniently movably, and designed to generate a counterforce in the event that the flight system (10) is struck by an external force.