A simple way to stop FPV drones and save soldiers’ lives

Project granted with partial authorization for publication by the Department of Defense following a request made to the INPI.

Description

Titre de l’invention : S A D E
 
Système anti drone par enchevêtrement
État de la technique antérieure
Différents systèmes de neutralisation de drones sont connus :
Des brouilleurs de signaux radio, dont l’efficacité est limitée face aux drones autonomes FPV et non pas à ceux a fil.
Des dispositifs de capture par filets déployés à partir de drones ou de projectiles.
Des moyens balistiques classiques (canons, munitions à fragmentation).
Des ballons captifs avec des câbles en acier et des charges explosives, contre les avions volant à basse altitude (principe datant de la deuxième guerre mondiale mais non utilisé à présent)
Ces techniques présentent des limites en termes de portée, de précision, de coût et d’efficacité contre des FPV ou des essaims de drones.
Des brevets décrivent déjà l’emploi de filets projetés ou déployés par drones, mais aucun ne prévoit une saturation de l’espace aérien par des fils multiples ralentis par freinage aérodynamique et déployés en grand nombre depuis des vecteurs variés. Aucun brevet ne prévoit pas des vecteurs munis de crochets dépliables après le lancement et destinés à frapper et agripper les drones.
Il existe un besoin pour un système simple, léger et peu coûteux permettant :
De neutraliser efficacement des drones de petite et moyenne taille, y compris en essaim,
D’être déployé depuis différents vecteurs (obus, roquettes, ballons, drones, lanceurs portatifs ou lancement depuis des plateformes mobiles autonomes,
D’augmenter la probabilité de contact entre le dispositif et la cible par une durée de descente prolongée.
 
Description de l’invention :
Système anti drone par enchevêtrement S.A.D.E.
La présente invention concerne un nouveau dispositif de neutralisation de drones aériens avec plusieurs variantes découlant du même principe ; Dispositifs SADE type 1A, 1B et 1C et SADE type 2A et 2B.
 
SADE type 1 (voir figures 1,2,3,4) , est un système mécanique basé sur l’enchevêtrement volontaire d’un fil muni d’éléments d’accrochage dans les rotors d’un drone, destiné à provoquer son arrêt et sa chute.
Elle s’applique notamment à la protection de zones sensibles, civiles ou occupes par des forces amies, contre des drones isolés ou évoluant en essaim.
(voir figure 5),
SADE type 2  (voir figure 5), (voir figure 6),( voir figure 7) , ajoute au principe du fil accrocheur, un projectile type tige, a grande vélocité, projetée vers le drone, tige avec des ailerons dépliables qui sont censes frapper et s’agripper aux drones en les rendant incontrôlables et inutilisables. Le type 2 s’applique notamment à l’auto protection contre des drones FPV en dernière phase d’attaque, à partir des armes individuelles et des tirs depuis des plateformes automatises. Le type 2 peut être utilisé également contre des drones volants a moins de 800 m, en utilisant des munitions type B de 80 mm ( le double du type SADE 2B) (voir figure 7) ( voir figure 8)
 
L’invention propose des dispositifs comprenant des éléments stoppants par enchevêtrement et par des tiges a crochets dépliables ;
ESPE type 1A (voir Figure 1), type 1B (voir Figure 3), type 2A (voir Figure 5) et type 2B (voir Figure 7) :
Un fil flexible de plusieurs mètres de longueur destiné à s’enchevêtrer dans les rotors d’un drone et à bloquer leur rotation, des crochets ou éléments d’accrochage répartis sur le fil, un dispositif de freinage aérodynamique (pappus, parachute, ailettes, disques perforées, bandes type cerf-volant), destinés à freiner la chute puis s’enchevêtrer dans les rotors d’un drone et à bloquer leur rotation.
 
Des variants peuvent comprendre :
Un poids stabilisateur à l’extrémité du fil, des charges explosives ou de peinture pour neutraliser-aveugler des drones FPV (voir Figure 7) des éléments nécessaires à l’éjection d’un projectile
 
Une pluralité de dispositifs peut être projetée depuis divers vecteurs ; lance grenade (attaché à un fusil d’assaut), obus, mortiers, ballons captifs, tubes de lancement, véhicules AA autonomes (voir Figure 8 ), permettant de saturer un volume aérien de protection.
 
Modes de réalisation
Fil : réalisé en fibres synthétiques haute résistance (aramides, UHMWPE, composites), éventuellement métalliques.
Crochets : polymères rigides, métaux légers ou composites, fixés à intervalles réguliers.
Frein aérodynamique (pappus) : textile léger type nylon Ripstop®, polyester, Mylar®), mini-parachute, bande type cerf-volant.
Poids stabilisateur : aluminium, laiton ou polymère dense, de 5 à 50 g selon la longueur du fil.
Charges optionnelles : explosifs légers ou gaz comprimé et peinture opaque projetée.
 
Exemple : un fil de 9,6 m équipé de crochets espacés tous les 30 à 40 cm et associé à un pappus sphérique de 20 cm de diamètre permet une descente contrôlée de 48 secondes pour 100 m de descente , donc, une probabilité de contact élevée avec un drone en vol. Un ensemble de  22 projectiles, SADE 1A ou SADE 1B, peuvent créer un volume descendant de ratissage anti drone d’environ 1000 mc  R = 5 m. Tout drone pénétrant ou étant pris dans ce volume aura 90% chances d’être abattu. (Figure 2).
 
Applications
Protection de sites sensibles , zones urbaines avec des dispositifs 1A, 1B et 1C exclusivement et P.C.s, bases, dépôts, convois, avec l’ensemble des dispositifs.
Création d’un « dôme » aérien de protection par tirs coordonnés.
Saturation d’une zone aérienne afin de dissuader le survol par des drones hostiles.
Lancement depuis des plateformes mobiles autonomes (voir Figure 8)
Déploiement en continu depuis des ballons captifs pour une protection prolongée
Destruction des drones volant a moins de 800 m distance par rapport au point de tir.
 
Conclusion
L’invention permet de neutraliser des drones par un procédé mécanique simple reposant sur l’enchevêtrement contrôlé d’un fil muni de crochets, associé à un freinage aérodynamique et déployable depuis divers vecteurs.
Cette approche complète les systèmes existants et offre une solution adaptée contre les menaces posées par les drones isolés ou en essaim.
 
Liste des figures
La figure 1 représente une vue du Dispositif SADE 1 A -Système anti drone par enchevêtrement a pappus sphérique ⌀ 20
1.a. La capsule s’ouvre immédiatement après larguage et le dispositif se déployé par chute libre
1.b. Longueur du fil d’enchevêtrement
1.c. Crochets d’agrippement fixées sur le fil enchevêtrement entre 1200 mm et 9650 mm
1.d. Eléments d’accrochage fixés sur le fil  tous les 34.35 cm pour éviter que le fil ne glisse pas sur le drone
 
La figure 2 représente une vue du Dispositif SADE 1 A -Vue d’ensemble, systèmes et principes de larguage
2.a. 22 dispositifs, c.e.a.d. 22 fils SADE 1A ou SADE 1B,  peuvent créer un volume de ratissage anti drone d’environ  1000 mc avec un rayon a la base de 5 m et une hauteur du volume, type entonnoir renversé, de 15 m. La distance entre les fils est d’ environ 1 m.
2.b. De 289 à plus de 1000 capsules SADE 1A ou SADE 1B pourront être largues par un ballon captif . Le ballon comporte 5 volumes de gaz indépendants et peut être monté et descendu à l’aide d’un câble
2.c. Le système fixé au sol avec SADE 1A  a ballon volant captif au lieu du pappus permet de créer des périmètres de sécurité pour l’infanterie par une positionnement tous les 3 mètres
2.d. Les étapes d’enchevêtrement d’un drone dans le fil de SADE 1 A.
 
La figure 3 représente une vue du Dispositif SADE 1 B -Système anti drone par enchevêtrement a pappus hémisphérique ⌀ 20 cm
3.a. À la suite du largage, la demi-capsule se désolidarise instantanément, permettant le déploiement automatique du dispositif SADE 1B sous l’effet de la gravité.
3.b. Longueur du fil d’enchevêtrement
3.c. Crochets d’agrippement fixées sur le fil enchevêtrement entre 1200 mm et 9650 mm
3.d. Eléments d’accrochage  fixés sur le fil  tous les 34.35 cm pour éviter que le fil ne glisse pas sur le drone
 
La figure 4 représente une vue du Dispositif SADE 1 C – Système anti drone par enchevêtrement a pappus conique rayon 4 cm
4.a. À la suite du largage, le dispositif SADE 1C se retourne et se désolidarise de la protection du pappus, permettant le déploiement automatique sous l’effet de la gravité.
4.b. Pappus ou élément multi filaire de freinage aérodynamique
4.c. Longueur du fil d’enchevêtrement
4.d. Eléments d’accrochage fixés sur le fil pour éviter que le fil ne glisse pas sur le drone
4.e. 12 dispositifs-munitions SADE 1C dans 17.8cm – 13.6 cm – 5 cm . 8172 munitions SADE 1C peuvent êtres largues depuis un volume de 1 mc.
4.f. Base concave pour pappus avec orifices pour le passage de l’air en phase descendante
 
La figure 5 représente une vue du Dispositif SADE 2 A -Système anti drone a fil projeté avec action par impact-accrochage et enchevêtrement
5.1.Pointe d’impact et/ou descente
5.2.Tube creux pour la transmission de la force et l’enroulement du fil
5.3.Crochets se déployant après l’éjection
5.4.Fil enroulé
5.5. Base concave pour pappus avec orifices pour le passage de l’air en phase descendante
5.6. Bouclier thermique pour protection lors de la mise à feu
5.A.Le projectile est éjecté
5.B.Les crochets 3 se déploient et libèrent le bouclier thermique 6 et le pappus 5, 6 tombe par gravitation
5.C.Le pappus 5 reste a arrière par inertie inferieure a la pointe 1
5.D.Le pappus 5 entraine le fil 4
5.E.Le fil 4 est tendu par le freinage du pappus 5 et le dispositif commence sa trajectoire avec les crochets pleinement déployés et bloqués
 
La figure 6 représente une vue du Système de déploiement SADE 2A à partir d’un obus de mortier de ⌀120 mm
6. f. Système de contrôle de mise à feu et parachute pour la descente et le larguage
6.g. Munition de 120 mm avec 8 sous munitions concentriques x 7 niveaux = 56 Projectiles SADE 2A-ESPE 2A lancées avec un seul tir
A. Le projectile est éjecté
B. Les crochets 3 se déploient et libèrent le bouclier thermique 6 et le pappus 5, 6 tombe par gravitation
C. Le pappus 5 reste a arrière par inertie inferieure a la pointe 1
D. Le pappus 5 entraine le fil 4
E. Le fil 4 est tendu par le freinage du pappus 5 et le dispositif commence sa trajectoire avec les crochets pleinement déployés et bloqués
 
La figure 7 représente une vue du Dispositif SADE 2B – Système de déploiement SADE 2B à partir d’un projectile de ⌀ 40 mm
1.Lance grenade 40/47 mm ajoute au fusil d’assaut: modelé existant déjà pour AKM47
2.Cartouche 40/47 pour lance grenade ajoutée au fusil d’assaut
3.Poudre pyroxylée
4.Sous munition percutante type 1
5.Sous munition explosive type 2
6.Lamelle métallique sous tension
7.Corps inertiel lourd du 4
8.Tige accrocheur
9.Fil déroulant et accrochant
10.Tube servant à l enroulage du fil
11.Vue face du cône de déploiement du système après 5 mètres du point du tir. Arrêt à 99 % des drones se trouvant dans ce volume
A4.Le projectile est éjecté accroché au 5
B4.Le projectile est éjecté par le 5 puis après 1 seconde les crochets se déployant et libèrent la lamelle 6
C4.La lamelle 6 se détend et enclenche le déroulement du fil 9 
D4.Le fil 9 est tendu par le freinage du 6 et le dispositif commence sa trajectoire avec les crochets pleinement déployés et bloques
A5.Le projectile est éjecté accrochant 21 x munitions type 5
B5.Le projectile perd la protection thermique
C5.La poudre est mise à feu et déclenche la propulsion supplémentaire 
D5.Les munitions type 2 sont éjectes successivement
E5.La charge explosive projeté la poudre – agent opacifiant contre la caméra du drone. Création d’une hémi sphère d’agent obscurcissant la vue par collage des gouttelettes sur l’objectif de la camera
 
La figure 8 représente une vue du Véhicule autonome de tir AA V3A
C. Dispositif vecteur doté d’une propulsion autonome et guidage par fil optique permettant le déploiement contrôlé des SADE 2A
D. Dispositif vecteur doté d’une propulsion autonome et guidage par fil optique permettant le déploiement contrôlé des SADE 1A et ou SADE 1B

 
Revendications
 
Dispositif de neutralisation de drones, caractérisé en ce qu’il comprend un fil flexible muni d’éléments d’accrochage crochets, grappin, éléments d’accrochage répartis sur sa longueur et associé à un frein aérodynamique, ledit dispositif étant destiné, après projection et déploiement, à s’enchevêtrer volontairement dans les rotors d’un drone pour en bloquer la rotation et provoquer sa chute
Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le fil est associé à un dispositif aérodynamique (pappus) de 4 cm à 20 cm diamètre, destiné à prolonger le temps de descente et à augmenter la probabilité de contact avec le drone.
Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le fil présente une longueur comprise entre 0.1 et 50 mètres, de préférence environ 1.2 à 9,6 mètres.
Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le fil est lancé par une charge explosible ou décompression d’une cartouche de gaz comprime, par la mise à feu d’une charge propulsive libérant le dispositif dans la direction de la cible et dans lequel le poids/tige à ailettes et le fil sont projetés directement vers le drone pour l’agripper et le faire tomber à l’aide des crochets, grappins comme éléments d’accrochage.
Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les projectiles sont disposés dans un obus de mortier ou une roquette de manière concentrique et sont lances de manière coordonné et successive après le tir du dit projectile.
Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel  le projectile est muni de charge de projection de marquage/peinture, destinées à neutraliser la caméra vidéo des drones FPV.
Système de défense anti-drones, comprenant une pluralité de dispositifs selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, lancés par grenades de 40 mm, obus, projectiles d’artillerie, tubes, roquettes, drones ou ballons, par largage coordonné, projection successive et déploiement continu

Abrégé
 
Le système S.A.D.E. type 1 (Système Anti-Drones par Enchevêtrement) constitue une innovation de défense contre les drones, basée sur un principe mécanique simple et économique.
Il consiste à projeter des fils longs, légers, résistants à la coupure et munis de crochets, qui s’enroulent autour des rotors des drones pour bloquer leur fonctionnement et provoquer leur chute.
SADE peut être déployé par : projectiles de 40 mm a 200mm ou ballons, ce dispositif permet de neutraliser efficacement des drones FPV et des essaims de drones.
SADE type 2 ajoute au principe de fil accrocheur, une tige projetée vers le drone, tige avec des ailerons dépliables qui sont censes frapper et s’agripper aux drones en les rendant incontrôlables et inutilisables.