Brevet FR3093100A1 — publié le 20200828

Description Titre de l'invention : Système de largage d'un liquide [0001] La présente invention concerne, de manière générale, le largage d'un liquide contenu dans un réservoir et plus particulièrement un système pour un largage d'un liquide contenu dans un réservoir. [0002] Le largage d'un liquide provenant d'un réservoir est particulièrement avantageux dans diverses applications comme la dispersion au sol par moyens aériens d'un retardant dans le domaine de la lutte contre les incendies, de produits à finalité agricole, météorologique ou encore environnementale, mais également dans le domaine de l'industrie. [0003] Les deux procédés de largage de liquide majoritairement utilisés dans la lutte contre les incendies sont le largage par gravité et le largage pressurisé. [0004] Le procédé de largage par gravité repose sur l'ouverture contrôlée d'une trappe du réservoir depuis laquelle le liquide s'échappe progressivement sous l'effet de la gravité. [0005] La vitesse d'écoulement du liquide sortant du réservoir est variable, puisqu'elle est. fonction de la hauteur du liquide dans le réservoir. Bien que le débit de sortie du liquide puisse être ajusté, dans une certaine mesure, par le contrôle du pourcentage d'ouverture de la trappe, un tel procédé résulte en une empreinte sur la zone à couvrir qui est inhomogène. [0006] Le largage pressurisé consiste quant à lui à utiliser une source d'air comprimé embarquée, accumulateur ou générateur d'air comprimé afin de compresser le liquide dans le réservoir pour permettre un largage plus régulier du liquide. [0007] Cependant, il conduit. à un largage trop violent et, par conséquent, une trop grande dispersion du liquide au sol. [0008] En outre, le largage sous pression pose des problèmes de sécurité liés à la pression élevée de fonctionnement du système qui nécessite une quantité importante d'air comprimé embarquée dans l'avion. [0009] Par ailleurs, la configuration des systèmes de largage de liquide connus conduit à l'apparition de tourbillons de vidange ou vortex au fur et à mesure que la hauteur du liquide dans le réservoir diminue, perturbant l'écoulement du liquide en sortie du réservoir dont la vitesse et le débit diminuent, et transformant le liquide à larguer initialement monophasique en mélange biphasique de gaz et de liquide. [0010] L'invention a donc pour but de remédier à ces inconvénients et de proposer un système de largage de liquide aux performances hydrauliques améliorées, conduisant à un écoulement monophasique et un débit de sortie de liquide constant pour une empreinte au sol efficace et homogène. [0011] 11 est donc proposé un système de largage d'un liquide, comprenant un réservoir de stockage du liquide doté d'une zone de sortie de liquide pourvue d'une tuyère de sortie 2 et d'une trappe de largage. [0012] En outre, le système de largage comporte des moyens pour faire varier la pression de l'air dans le réservoir de stockage en fonction de la hauteur de liquide dans le réservoir. [0013] De préférence, le réservoir de stockage comprend une zone de stockage cylindrique à base ronde et une zone de sortie de liquide conique. [0014] Avantageusement, les moyens pour faire varier la pression de l'air dans le réservoir peuvent comprendre un diffuseur d'air sous pression apte à répartir l'alimentation en air sur la surface du liquide. [0015] Selon un mode de réalisation, le diffuseur d'air comprend un disque disposé dans le réservoir de stockage en aval et à distance d'une arrivée d'air et perpendiculaire à ladite arrivée d'air. [0016] Selon un autre mode de réalisation, le diffuseur d'air peut comprendre au moins un tube disposé perpendiculairement à une arrivée d'air alimentant le diffuseur en air. [0017] Selon un autre mode de réalisation, le diffuseur d'air peut comprendre au moins deux tubes disposés perpendiculairement à une arrivée d'air alimentant le diffuseur en air, les tubes étant disposés de sorte que les axes longitudinaux des tubes forment entre eux un angle non nul. [0018] Selon un mode de réalisation, le diffuseur d'air sous pression a une forme de spirale. [0019] Avantageusement, le système de largage peut comprendre un régulateur de pression agissant sur la pression de l'air dans le réservoir et apte à réguler la pression du liquide en sortie du réservoir autour d'une valeur de consigne. [0020] De préférence, le réservoir de stockage comprend une zone de stockage cylindrique à base ronde et une zone de sortie de liquide conique, la zone de sortie de liquide conique formant un angle avec un axe général du réservoir de stockage compris entre 300 et 50°. [0021] Selon un mode de réalisation, la tuyère de sortie peut être coudée. [0022] Avantageusement, le système de largage peut comprendre un détecteur de gaz en sortie du réservoir de stockage. [0023] De préférence, le système de largage comprend un module de commande agissant sur le régulateur de pression et sur la trappe de largage. [0024] L'invention concerne également un aéronef de lutte contre des incendies, comprenant un système de largage comme décrit précédemment et dans lequel le liquide est un retardant. [0025] D'autres buts, avantages et caractéristiques ressortiront de la description qui va suivre, donnée à titre purement illustratif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : [0026] [fig.1] représente un système de largage d'un liquide selon l'invention, comprenant une trappe de largage en position fermée. 3 [0027] [fig.2] représente le système de largage d'un liquide illustré à la figure 1, comprenant une trappe de largage en position ouverte. [0028] [fig.3] représente un système de largage d'un liquide selon l'invention, comprenant une tuyère de sortie coudée. [0029] [fig.4] illustre un premier mode de réalisation d'un diffuseur d'air sous pression d'un système de largage selon l'invention. [0030] [fig.5] illustre un deuxième mode de réalisation d'un diffuseur d'air sous pression d'un système de largage selon l'invention. [0031] [fig.6] illustre un troisième mode de réalisation d'un diffuseur d'air sous pression d'un système de largage selon l'invention. [0032] [fig.7] illustre un quatrième mode de réalisation d'un diffuseur d'air sous pression d'un système de largage selon l'invention. [0033] [fig.8] illustre une variante du deuxième mode de réalisation du diffuseur d'air sous pression illustré à la figure 5. [0034] On se réfèrera tout d'abord à la figure 1 illustrant un système de largage de liquide selon l'invention, désigné par la référence numérique générale I. [0035] Selon les applications, le liquide est notamment une solution contenant de l'eau. Il peut être un retardant utilisé dans le domaine de la lutte contre les incendies, un produit à finalité agricole, météorologique ou encore environnementale, mais également un produit utilisé dans le domaine de l'industrie. [0036] Dans la suite de la description, l'invention s'applique au domaine de la lutte contre les incendies. Le liquide est ainsi un retardant ou de l'eau. [0037] Le système de largage 1 comprend un réservoir de stockage 2 apte à contenir le liquide en vue de son largage hors du système de largage 1. [0038] Le réservoir de stockage 2 comprend une zone de sortie de liquide 3. La zone de sortie de liquide est pourvue d'une tuyère de sortie 4 et d'une trappe de largage 5. [0039] Dans l'exemple illustré, le réservoir de stockage 2 est surmonté d'un couvercle 6 et comprend avantageusement une arrivée d'air 7 qui peut être disposée, comme représenté, au centre du couvercle 6. L'arrivée d'air 7 est de préférence alimentée en air comprimé. [0040] La trappe de largage 5 peut être associée à un loquet 8 de verrouillage de la trappe de largage 5 en position fermée. [0041] De plus, la section de la trappe de largage 5 est préférentiellement déterminée en fonction des proportions du réservoir 2. [0042] La trappe de largage 5 sera, de préférence, une trappe à ouverture instantanée. [0043] Les figures 1 et 2 illustrent, respectivement, la trappe de largage 5 en position fermée et en position ouverte. [0044] En outre, le système de largage 1 comporte des moyens pour faire varier la pression de l'air dans le réservoir de stockage 2 en fonction de la hauteur de liquide dans le réservoir 2. [0045] A cet égard, le système de largage 1 comprend un régulateur de pression 10 agissant sur la pression de l'air dans le réservoir 2 et apte à réguler la pression du liquide en sortie du réservoir 2 autour d'une valeur de consigne. [0046] Le régulateur de pression 10 agit sur une électrovanne 9 disposée, de préférence, au niveau d'un conduit d'alimentation en air de l'arrivée d'air 7, en amont de l'arrivée d'air 7. La pression du liquide en sortie du réservoir 2 peut ainsi être ajustée en faisant varier la pression de l'air dans le réservoir 2, elle-même régulée en contrôlant l'ouverture de l'électrovanne 9. [0047] De préférence, le système de largage 1 comprend une pluralité de capteurs de pression, non représentés sur les figures. Les capteurs de pression seront avantageusement disposés sur la partie haute, sur la partie centrale et sur la partie basse du réservoir de stockage 2 mais également sur la zone de sortie de liquide 3 et au niveau de la tuyère de sortie 4 et permettront de calculer la pression dans les différentes zones du réservoir 2. [0048] Avantageusement, le réservoir de stockage 2 peut comprendre une zone de stockage 11 cylindrique à base ronde. [0049] De plus, la zone de sortie de liquide 3 est quant à elle choisie, de préférence, conique. [0050] Cette configuration du réservoir de stockage 2 permet de minimiser les perturbations sur le flux de liquide sortant et permet, par conséquent, d'éviter un écoulement di-phasique air et liquide, au profit d'un écoulement monophasique. [0051] De manière encore plus avantageuse, et afin de minimiser encore les perturbations, la zone de sortie de liquide 5 conique peut former un angle avec un axe général du réservoir de stockage 2 compris entre 30° et 50°, de préférence 30°C. [0052] Dans l'expression « compris entre », les bornes du domaine de valeurs sont comprises dans ce domaine. [0053] Lorsque le système de largage 1 est, par exemple, monté sur un aéronef pour un largage du liquide par voie aérienne il pourra être nécessaire, selon les dimensions du réservoir de stockage 2, de disposer le réservoir de stockage 2 au niveau du centre de gravité de l'aéronef afin de diminuer l'impact du largage qui pourrait entraîner la perte de contrôle de l'aéronef [0054] Tel qu'illustré à la figure 3, la tuyère de sortie 4 peut ainsi être coudée ce qui permet de réaliser un déport de la trappe de largage 5 par rapport au réservoir de stockage 2 et de positionner la trappe de largage 5 à un emplacement déterminé en fonction des contraintes architecturales de l'aéronef [0055] Avantageusement, les moyens pour faire varier la pression de l'air dans le réservoir comprennent en outre un diffuseur d'air sous pression apte à répartir l'alimentation en air sur la surface du liquide et ainsi empêcher la formation de tourbillons de vidange lors du largage du liquide. [0056] Le diffuseur d'air sous pression est de préférence disposé en partie haute du réservoir de stockage 2, en amont du liquide et en aval de l'arrivé d'air 7. [0057] La figure 4 représente le réservoir de stockage 2 comprenant un premier mode de réalisation dans lequel le diffuseur d'air sous pression comporte un disque 12 disposé en aval, à distance l'arrivée d'air 7 dans le réservoir 2. Le disque 12 est disposé de façon perpendiculaire à l'arrivée d'air 7 et donc perpendiculaire au flux d'air pénétrant le réservoir de stockage 2 via l'arrivée d'air 7. [0058] La figure 5 illustre un deuxième mode de réalisation dans lequel le diffuseur d'air sous pression comprend un tube 13 disposé perpendiculairement à l'arrivée d'air 7 alimentant le tube 13 en air. [0059] La figure 6 illustre un troisième mode de réalisation dans lequel le diffuseur d'air comprend deux tubes 14 et 15 disposés perpendiculairement à l'arrivée d'air 7 qui alimente le diffuseur en air. Les tubes 14 et 15 sont disposés de façon que leurs axes longitudinaux forment entre eux un angle non nul, de préférence 90°C. [0060] On pourra prévoir que le diffuseur d'air comprenne un nombre de tubes supérieur à deux. [0061] Les axes longitudinaux des deux tubes 14 et 15 se croisent en un point de connexion situé au centre des tubes 14 et 15, formant une croix. L'arrivée d'air 7 alimente les tubes 14 et 15 au niveau dudit point de connexion. [0062] La figure 7 représente un quatrième mode de réalisation dans lequel le diffuseur d'air sous pression a une forme de spirale. Dans l'exemple illustré, un conduit 16 s'étend de façon à former une spirale et est alimenté en air par l'arrivée d'air 7 au centre de la spirale. [0063] De préférence, et comme cela est illustré sur les figures 5, 6 et 7, le diffuseur d'air sous pression peut comprendre une pluralité de trous disposés préférentiellement de façon homogène sur le diffuseur. [0064] La pluralité de trous est ainsi orientée de façon à créer une forte et homogène agitation à la surface du liquide, notamment dans la zone centrale du réservoir de stockage 2, afin d'empêcher la formation de tourbillons de vidange qui pourrait augmenter au fur et à mesure que la hauteur du liquide diminue. [0065] La figure 8 représente un diffuseur d'air sous pression comprenant un tube 17 disposé perpendiculairement à l'entrée d'air? comme cela est illustré à la figure 5. En variante, le tube 17 comporte une pluralité de trous dont la taille augmente progressivement au fur et à mesure que l'on s'éloigne du centre du tube et que l'on approche des extrémités, de manière à perturber plus encore la surface du liquide. L'exemple est illustré sur un diffuseur comportant un tube. Bien entendu, on pourra appliquer cette configuration à 6 tout type de forme du diffuseur d'air. [0066] Comme cela est représenté sur les figures 1 à 3, le système de largage 1 comprend un module de commande 18 intégrant le régulateur de pression 10 et agissant sur la trappe de largage 5. [0067] Par exemple, le régulateur 10 est un régulateur de type proportionnel-intégral-dérivé (PID) apte à réguler la pression régnant dans le réservoir 2 autour d'une valeur de consigne, à partir de valeur de pression mesurée, en agissant sur l'électrovanne 9. [0068] Dans l'exemple illustré, le module de commande 18 est relié aux capteurs de pression. [0069] Lorsque la pression mesurée en bas du réservoir de stockage 2 s'écarte de la valeur de consigne, le module de commande 18 pourra ajuster le débit d'air entrant dans le réservoir de stockage 2 via le régulateur de pression 10 qu'il commande. Le régulateur de pression 10 contrôlera en conséquence l'ouverture de l'électrovanne 9. [0070] Le débit de sortie du liquide est directement proportionnel à la pression du liquide en sortie du réservoir 2. En maintenant la pression du liquide en sortie du réservoir 2 autour d'une valeur de consigne il est possible de maintenir le débit de sortie du liquide constant. [0071] Ainsi, la pression de l'air dans le réservoir de stockage 2 est ajustée, dans l'exemple illustré par le module de commande 18, de manière à compenser la diminution de la pression en bas du réservoir 2 provoquée par la diminution de la hauteur du liquide lors du largage. Cette régulation permet de maintenir une pression constante en sortie de réservoir 2 et, par conséquent, de maintenir un débit de sortie et une vitesse de sortie de liquide constants. En assurant une vitesse et un débit de largage constant, on assure une largeur de largage et par conséquent une empreinte de largage constante. [0072] L'empreinte résultante faite par le liquide sur la zone à couvrir par le liquide sera par conséquent homogène et régulière. [0073] Un tel système de largage 1 permet également de compenser les variations de facteur de charge subit par un aéronef en mouvement dans le cas où le système de largage 1 de liquide est installé sur un aéronef. [0074] Lorsque la pression en sortie du réservoir 2 s'écarte de façon importante de la valeur de consigne, le module de commande 18 pourra être configuré pour refermer la trappe de largage 5. On évite ainsi le largage inutile du retardant dont le coût est relativement important. [0075] Un détecteur de gaz 19 peut être prévu en sortie du réservoir de stockage 2 afin de détecter un écoulement diphasique du liquide résultant du mélange de l'air avec le liquide. [0076] Par ailleurs, le réservoir de stockage peut comprendre un clapet de surpression. [0077] Comme indiqué précédemment, on pourra prévoir que le système de largage 1 de 7 liquide soit mis en place sur un aéronef de lutte contre des incendies, dans lequel le liquide sera un retardant. [0078] On pourra également prévoir que le système de largage 1 de liquide soit utilisé pour une application autre que la lutte contre les incendies. [0079] Le système de largage 1 pourra par exemple être utilisé en industrie, ou dans le largage, par voie aérienne ou non, de produit agricole, météorologique ou encore environnemental. [0080] Le liquide à larguer pourra alors être, par exemple, un pesticide, un dissolvant ou encore un liquide de traitement de nappes pétrolière. [0081] Dans le système de largage 1 de liquide, la source principale pour le largage est la gravité. Le système de largage reposant ainsi sur des moyens simples, offre en outre la possibilité de maintenir un débit et une vitesse d'écoulement du liquide constants. L'apparition de perturbations de l'écoulement du liquide est écartée et la fin du largage est effectué sans perte d'efficacité conduisant à un taux de recouvrement par le liquide sur la zone à couvrir amélioré. 8