INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
L’invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant un réseau de bord auquel sont connectés des équipements électriques et alimenté en énergie électrique par des première et seconde sources d’énergie électrique, un dispositif de ségrégation propre, en cas de détection d’un court-circuit dans une sous-partie du réseau de bord, à empêcher l’alimentation électrique de cette sous-partie tout en permettant l’alimentation d’un reste du réseau de bord et à communiquer pour signaler cet empêchement, ainsi qu’un dispositif de supervision du type de celui présenté ci-avant.
illustre schématiquement et fonctionnellement un exemple de réalisation d’un véhicule comprenant un réseau de bord associé à un dispositif de ségrégation et un boîtier de distribution comportant un dispositif de supervision selon l’invention,
* un circuit de fluide tiède, ou réseau utile, et
* un ensemble d’au moins un échangeur pour échanger de la chaleur entre l’un au moins des circuits de la pompe à chaleur et l’une au moins parmi la ligne de sortie de l’air de traitement et la ligne de sortie fumées de combustion.
On peut prévoir en outre un ensemble d’au moins un dispositif thermoélectrique, permettant de produire de l’électricité à partir d’une source de chaleur de plus de 150°C et disposé sur l’une au moins parmi la ligne de sortie de l’air de traitement et la ligne de sortie fumées de combustion.
On peut prévoir que le dispositif thermoélectrique est au moins l’un parmi :
- une machine à cycle organique de Rankine;
- un expanseur, notamment un expanseur à vis ;
- une turbine vapeur.
On peut prévoir que le système comprend en outre un ensemble d’au moins un échangeur pour échanger de la chaleur entre au moins l’un parmi : - le circuit de fluide chaud et la ligne de sortie de l’air de traitement, - le circuit de fluide chaud et la ligne de sortie fumées de combustion, - le circuit de fluide tiède et la ligne de sortie de l’air de traitement, - le circuit de fluide tiède et la ligne de sortie fumées de combustion, - le circuit de fluide froid et la ligne de sortie de l’air de traitement, et - le circuit de fluide froid et la ligne de sortie fumées de combustion.
On peut prévoir en outre une enceinte, configurée pour produire de l’énergie thermique et des fumées de combustion, et comprenant ledit foyer et une sortie de fumées de combustion ; ledit ensemble d’au moins un échangeur thermique pouvant être interne ou externe à l’enceinte
On peut prévoir que l’enceinte est l’un parmi :
- une chaudière,
- un four industriel,
Sur la base des équations Math.29 et Math.30, on peut écrire :
Dans cette équation, les termes A, B, A 1 et B 1 sont définis de la manière suivante :
I est la matrice identité.
Pour la prise en compte des contraintes de contrôlabilité telles que définies dans les équations Math.24 à Math.27, on a introduit deux nouvelles fonctions de saturation Ψ 1 (x) et Ψ 2 (x), qui représentent le dépassement des limites de l’entrée de la commande non saturée.
Les deux fonctions de saturation Ψ 1 (x) et Ψ 2 (x) peuvent donc être définies ainsi :
Dans ces deux équations, on utilise une fonction de saturation notée sat f0 (f), qui peut être définie ainsi :
On notera donc que ces deux fonctions de saturation Ψ 1 (x), Ψ 2 (x) présentent des valeurs nulles en mode non saturé et non nulles sinon.
On cherche alors à modéliser les fonctions de saturation via une modélisation par secteurs non-linéaires (de l’anglais « dead-zone nonlinearity »), sur la base de travaux divulgués dans les documents référencés : - « S. Tarbouriech, G. Garcia, J. M. Gomes da Silva Jr., and I. Queinnec, Stability and Stabilization of Linear Systems with Saturating Actuators, 1st ed. London: Springer, 2011 », et - « Alessandra Palmeira, João Manoel Gomes da Silva Jr, Sophie Tarbouriech, I. Ghiggi. Sampled-data control under magnitude and rate saturating actuators. International Journal of Robust and Nonlinear Control, Wiley, 2016, 26 (15), pp.3232 – 3252 ».
Pour modéliser les limites de contrôlabilité du système, on peut définir deux polyèdres, dont l’un, noté S 1 (x,η), modélise le comportement de la saturation en amplitude et l’autre, noté S 2 (x,Ψ 1 ,ν) modélise le comportement de la saturation en vitesse. Ces deux polyèdres peuvent être modélisés sous la forme suivante :
Ces modélisations font intervenir des matrices G 1 , G 2 et G 3 . Ces matrices ont la même dimension que celle du contrôleur K. Elles illustrent l’écart que l’on autorise pour dépasser les contraintes de saturation.
A titre illustratif, la matrice G 1 pourrait être considérée égale au produit de la matrice K par un scalaire α K . Alors l’équation Math.44 pourrait être réécrite sous une forme faisant intervenir le terme (1-α K ), qui constituera donc un réglage du dépassement autorisé. Ce dépassement pourra par exemple être réglé à 10 %. Pour régler ce dépassement, il conviendra de faire des essais routiers.
Toutefois, de préférence, cette matrice G 1 ne sera pas une fonction de la matrice K. Elle devra être optimisée non par des essais routiers, mais par calculs, par exemple par la méthode des inégalités matricielles linéaires. De cette façon, on évitera le conservatisme d’une solution telle que celle décrite au paragraphe précédent.
Dans un premier temps, on peut supposer que pendant le fonctionnement du système en boucle fermée (tel que défini dans l’équation Math.7), les vecteurs d’état x et la variable Ψ 1 se trouvent dans ces deux polyèdres, si bien qu’on peut écrire :
Ces deux polyèdres sont ici représentés sur les figures 6 et 7 et représentent donc, comme cela sera bien décrit supra, les deux espaces au sein desquels la stabilité et la performance du système sont garanties.
On notera à ce stade que ces figures illustrent des graphiques en deux dimensions, simplifiant la solution décrite ci-dessus en vue de la rendre plus compréhensible.
En d’autres termes, cette représentation en deux dimensions ne vaudrait que si le vecteur d’état x comportait deux variables d’état seulement, l’une formant l’abscisse et l’autre l’ordonnée de chacun de ces graphiques.
Une roue d’aéronef est généralement équipée d’un dispositif de freinage comportant des disques rotors, solidaires en rotation de la roue, et des disques stators, immobilisés en rotation vis-à-vis de la roue, les disques rotors et stators étant empilés alternativement sur un tube de couple et formant ainsi une pile de disques. Le dispositif comporte en outre un support d’actionneurs, appelé généralement couronne, fixé à une extrémité du tube de couple au moyen de vis. La couronne présente des cavités dans lesquelles sont disposés des actionneurs de freinage équipés chacun d’un piston coulissant. De plus, la couronne comprend des canaux de circulation d’un fluide hydraulique sous pression pour pousser les différents pistons des actionneurs de freinage et ainsi exercer un effort général sur la pile de disques. Le frottement des disques permet alors de produire un effort de freinage. La pile de disques est donc parfois appelée puits de chaleur du fait qu’elle dissipe l’énergie cinétique de la roue sous forme de chaleur.
Lors du freinage, le frottement des disques entraine généralement un échauffement significatif du dispositif de freinage. Si les matériaux utilisés pour les différents éléments du dispositif de freinage résistent généralement bien à cet échauffement, il en est autrement pour le fluide hydraulique présent dans la couronne et les actionneurs. En effet, sous l’effet de la chaleur dégagée, le fluide hydraulique voit son efficacité se détériorer et sa durée de vie se réduire. Ceci oblige donc à changer le fluide hydraulique relativement fréquemment, augmentant de fait le temps d’immobilisation au sol de l’aéronef.
La problématique décrite ci-dessus est d’autant plus présente que la stratégie actuelle des transporteurs aériens consiste à augmenter le nombre d’atterrissages avant révision (en anglais on parle de LPO pour « Landing Per Overhaul » ) ainsi que la capacité de charge des aéronefs. Or, pour augmenter la capacité de charge des aéronefs, il est nécessaire d’augmenter la masse des puits de chaleur et par conséquent d’accroitre l’échauffement produit lors de l’effort de freinage ce qui détériore encore plus rapidement la qualité du fluide hydraulique.
Pour limiter les échanges thermiques entre la pile de disques et la couronne et ainsi mieux protéger le fluide hydraulique, une approche courante consiste à interposer un écran thermique, typiquement une pièce de tôle fine en matière thermiquement isolante de forme annulaire, entre le tube de couple et la couronne.
Afin de limiter davantage les échanges thermiques entre la pile de disques et la couronne, il a été envisagé par la présente demanderesse d’interposer, en plus de l’écran thermique principal précité, un écran thermique secondaire également en matière thermiquement isolante entre l’écran thermique principal et le tube de couple.
Néanmoins, l’agencement de deux écrans thermiques entre le tube de couple et la couronne ne serait pas sans difficulté pour un opérateur en charge du montage du dispositif de freinage.
En effet, les écrans thermiques étant significativement plus légers que la couronne et le tube de couple, il serait compliqué de stabiliser leurs positions au moment du montage du dispositif de freinage. Une première difficulté pour l’opérateur serait donc d’assurer un alignement précis des différentes pièces pour pouvoir aisément insérer les vis assurant le maintien du tube de couple et de la couronne. Cette difficulté serait d’autant plus grande que la forme de l’écran thermique principal et celle de la couronne empêcherait de corriger la position de l’écran thermique secondaire si ce dernier se déplaçait lors du montage.
En outre, l’opérateur devrait alors se rendre à deux reprises dans un bac de stockage en bord de chaine de production. Plus précisément l’opérateur devrait réaliser au moins cinq étapes consécutives :
Récupérer l’écran thermique secondaire dans le bac de stockage. Disposer l’écran thermique secondaire sur une extrémité du tube de couple. Récupérer l’écran thermique principal dans le bac de stockage. Disposer l’écran thermique principal sur l’écran thermique secondaire. Disposer la couronne.
Cela augmenterait significativement le temps nécessaire au montage du dispositif de freinage.
Un but de l’invention est de proposer une solution pour faciliter un montage d’un dispositif de freinage d’au moins une roue d’aéronef.
En vue de la réalisation de cet objet, on propose un écran thermique principal pour dispositif de freinage d’au moins une roue d’aéronef, l’écran thermique principal étant destiné à être agencé entre un support d’actionneurs et un tube de couple dudit dispositif de freinage.
Selon l’invention l’écran thermique principal comporte au moins un élément de maintien, en service, d’au moins un écran thermique secondaire du dispositif de freinage à l’écran thermique principal, l’élément de maintien étant d’une seule pièce avec l’écran thermique principal.
L’invention permet donc très simplement de réaliser un assemblage préliminaire de l’écran thermique principal et de l’écran thermique secondaire.
L’invention est ainsi particulièrement avantageuse car elle permet à un opérateur en charge du montage du dispositif de freinage d’agencer simultanément les deux écrans thermiques, alors solidarisés l’un à l’autre, entre le support d’actionneurs et le tube de couple. L’opérateur pourra donc plus aisément insérer des vis, assurant la fixation du support d’actionneurs à une extrémité du tube de couple, malgré la présence des deux écrans thermiques.
Le vecteur de sortie y correspond en pratique au vecteur d’état x p introduit précédemment.
L’erreur z présente quant à elle une valeur qu’on cherche à minimiser.
Cette erreur z est ici une fonction de l’erreur de suivi de trajectoire e yL et de l’angle relatif de cap entre l’axe longitudinal A1 du véhicule et la tangente à la trajectoire d’évitement T0 (noté ci-après erreur de cap Ψ L ), dont on sait qu’il convient de les minimiser. On peut alors écrire :
Dans cette équation, le terme α Ψ est un coefficient de réglage qui permet d’ajuster l’erreur que l’on souhaite prioritairement minimiser (erreur de suivi de cap [heading-angle en anglais] ou erreur de suivi de position). On verra dans la suite de cet exposé comment la valeur de ce coefficient de réglage est choisie. Ce choix d’erreur z en sortie permet de garantir à la fois le bon suivi de position et le bon suivi de cap.
L’objectif est alors de déterminer la forme du contrôleur K qui est un régulateur du retour d’état permettant de calculer la consigne de moment de lacet non saturée M zK et la consigne d’angle de braquage non saturée δ K sur la base du vecteur d’état préliminaire x p , compte tenu de la vitesse V du véhicule.
Pour comprendre comment déterminer un contrôleur K qui convienne tant en termes de stabilité que de performance, on peut tout d’abord décrire le système Psys lorsqu’il fonctionne en boucle ouverte, c’est-à-dire en mode linéaire, sans saturation (cas où les consignes saturée et non saturée d’angle de braquage δ ref , δ K sont égales et où les consignes saturée et non saturée de moment de lacet M z_ ref , M z K sont aussi égales).
On peut écrire notre système sous une forme générique :
Compte tenu de l’équation Math.28, la matrice C pz est connue. On notera que les matrices principales A p , de commande B p et de perturbation B w se déduisent de l’équation Math.6.
Le contrôleur K, dont on cherche les gains optimaux qui répondent à nos critères de contrôle, qui est défini comme un régulateur de retour d’état statique, peut quant à lui s’exprimer sous la forme :
Dans cette équation, le terme x est le vecteur d’état augmenté par les consignes d’angle de braquage saturée et de moment de lacet saturé. Ce sera ce vecteur d’état augmenté qui sera considéré dans la suite de cet exposé. On peut l’écrire de la manière suivante.
Pour les raisons évoquées supra en référence à la , le gain du retour d’état à optimiser forme une matrice 2x2 dont les termes dépendent de la vitesse V du véhicule et qui s’exprime ainsi :
Comme cela a été expliqué supra, le contrôleur K peut s’exprimer en fonction de ses valeurs aux sommets ρ 1 , ρ 2 , ρ 3 du polytope. Il peut plus précisément s’écrire sous la forme polytopique suivante :
Dans cette équation, les termes α 1 , α 2 , α 3 sont définis par les équations Math.21 à Math.23.
Les matrices K ρ1 , K ρ2 , K ρ3 , sur la base desquelles on pourra calculer le contrôleur K, doivent quant à elles être déterminées par une optimisation proposée dans les paragraphes qui suivent.
Ici, l’idée consiste donc à synthétiser non pas un nombre infini de contrôleurs K, mais un nombre réduit d’entre eux (égal à trois). Les valeurs des autres contrôleurs pourront alors être interpolées en fonction de celles de ces trois matrices, via la combinaison convexe précitée.
On peut maintenant décrire le système Psys en boucle fermée, c’est-à-dire en mode non linéaire avec saturation (cas où les consignes saturée et non saturée sont inégales).
On prévoit une pompe à chaleur 300.
En l’espèce on prévoit une pompe à chaleur à absorption 300, ou PACA, connue en soi.
La PACA comprend :
un circuit de fluide chaud, en l’espèce une eau surchauffée ; un circuit de fluide froid, en l’espèce une eau froide, et un circuit de fluide à moyenne température, ou réseau utile, en l’espèce une eau tiède.
Le fluide est caloporteur, par exemple de l’eau. L’eau froide est une eau de refroidissement. Les notions de « froid », « tiède » et « chaud » sont relatives. Elles signifient que la température de l’eau froide est inférieure la température de l’eau tiède, elle-même inférieure à la température de l’eau chaude.
Les valeurs de température en entrée et en sortie de la PACA pour chaque circuit de fluide sont des valeurs de consignes prédéterminées. Elles peuvent différer des valeurs de simulation données ici.
Les 3 circuits de fluides ci-dessus sont configurés pour récupérer de la chaleur, grâce à des échangeurs, sur au moins une ligne parmi :
la ligne de sortie de l’air de traitement, la ligne de sortie des fumées de combustion, et le circuit de l’air comburant.
Avantageusement, on met en œuvre une double récupération de chaleur, en l’espèce sur la ligne de sortie de l’air de traitement et sur la ligne de sortie des fumées de combustion, ce qui augmente l’efficacité du procédé ; et ce qui permet d’abaisser la température des fumées de combustion jusqu’à une valeur de 42°C en bout de ligne de sortie des fumées de combustion, et d’abaisser la température de l’air de traitement jusqu’à une valeur de 32°C en bout de ligne de sortie de l’air de traitement, c’est-à-dire des températures quasi ambiantes.
Par construction d’une PACA, la température du circuit de fluide tiède, en entrée et en sortie de la PACA, est fonction de la température du circuit de fluide chaud, en entrée et en sortie de la PACA et de la température du circuit de fluide froid, en entrée et en sortie de la PACA.
En l’espèce :
pour le circuit de fluide chaud, la température du fluide caloporteur en entrée de la PACA est de 170°C, et la température en sortie de la PACA est de 95°C ; pour le circuit de fluide froid, la température du fluide caloporteur en entrée de la PACA est de 35°C, et la température en sortie de la PACA est de 28°C ; pour le circuit de fluide tiède, la température du fluide caloporteur en entrée de la PACA est de 60°C, et la température en sortie de la PACA est de 80°C.
- Circuit de fluide chaud -
En l’espèce, le fluide caloporteur du circuit de fluide chaud est de l’eau surchauffée, à une pression de 12 Bars pour éviter à celle-ci de se transformer en vapeur. Toutefois, on peut également remplacer l’eau surchauffée par de la vapeur d’eau. Dans ce cas, la température du fluide caloporteur en entrée de la PACA peut être 150°C.
On peut prévoir de disposer un premier échangeur du circuit de fluide chaud 1_FC, en l’espèce d’eau surchauffée, sur la ligne de sortie de l’air de traitement, plus particulièrement en aval du troisième échangeur pour l’air comburant décrit ultérieurement.
Grâce au troisième échangeur pour l’air comburant, l’air comburant passe d’une température de 30°C à une température de 195°C, et l’air de traitement passe d’une température de 235°C à une température de 178°C, équivalent à une puissance échangée de 275 kW.
Description détaillée de l’invention Un premier but de l'invention est de proposer une nouvelle composition, en l’occurrence un mélange sous forme de poudre comprenant un polymère superabsorbant et du fer, de préférence sous forme de sels ferreux ou ferriques, permettant d’accélérer le processus de biodégradation de ma matière organique dans des digesteurs anaérobies notamment en vue d'optimiser les procédés de production de méthane.
Un autre but de l'invention est aussi de proposer un procédé de traitement de déchets d’origine organique, notamment agricoles, urbains et agro-industriels, comprenant des résidus lignocellulosiques en mettant en œuvre cette composition pour faciliter ou accélérer leur digestion dans les méthaniseurs.
La présente invention concerne donc l’utilisation conjointe d’un polymère superabsorbant et de fer, de préférence sous la forme d’un mélange, pour accélérer la fermentation des déchets d’origine organique, notamment agricoles, urbains et agro-industriels, comprenant une source de résidus lignocellulosiques, de type paille, résidus ligneux… Cette composition est caractérisée en ce que :
le polymère superabsorbant est un polymère hydrorétenteur, d'origine naturelle ou synthétique qui présente une capacité de rétention d'eau supérieure ou égale à 10 fois son poids en eau déminéralisée, de préférence supérieure ou égale à 20 fois, avantageusement supérieure ou égale à 30 fois, le fer est, de préférence, présent dans la composition sous la forme d’un sel soluble dans l’eau comme les sels ferreux ou ferriques,
et le ratio massique entre le polymère superabsorbant et le fer (SAP/Fe) est compris entre 50 et 2000, de préférence entre 150 et 1000.
On préférera, pour des raisons de coût, les matériaux absorbants d'origine synthétique de type (co)polymère d’acrylate de sodium ou de potassium réticulé avec ou sans post réticulation.
Le SAP peut être obtenu par toutes les techniques de polymérisation bien connues par l'homme de métier : polymérisation en gel, polymérisation par précipitation, polymérisation en émulsion (aqueuse ou inverse) suivie ou non d'une étape distillation, polymérisation en suspension, polymérisation en solution, ces polymérisations étant suivies ou non d'une étape permettant d'isoler une forme sèche du (co)polymère par tous types de moyens bien connus de l'homme de métier. Les matériaux absorbants mentionnés ci-dessus peuvent également être combinés entre eux.
Le fer, utilisé selon l’invention, est de préférence ajouté sous la forme d’un sel ferreux ou ferrique soluble dans l’eau. En effet, suivant leur nombre d'oxydation, les métaux sont plus ou moins solubles dans l'eau. Ainsi, le fer ferreux est beaucoup plus soluble que le fer ferrique. En chimie, l'ion ferreux (Fe 2+ ) est l'ion divalent du fer (état d'oxydation +II), par opposition à l'ion ferrique (Fe 3+ ), ce qui indique un composé de fer trivalent (état d'oxydation +III). Parmi les sels de fer II et/ou III solubles dans l’eau, connus par l’homme de métier, on citera, de façon non limitative, les chlorure, sulfate, citrate, malate, glycérophosphate, lactate, aspartate, gluconate, fumarate de fer et leurs dérivés ainsi que des complexes de fer comme par exemple à base de glycinate ou de bisglycinate. Un mélange de plusieurs sels de fer différents peut être aussi utilisé.
Dans le cadre de l’invention, le SAP et le fer se présentent, de préférence, sous la forme d’un mélange homogène afin d’être introduits simultanément. Il s’agit d’une véritable “ composition ”. La composition de l’invention se présente ainsi sous forme solide, sèche, à savoir une poudre, qui résulte soit d’un mélange de poudres soit de l’enrobage du SAP à l’aide d’une solution de sels de fer pouvant, si besoin, intégrer un agent liant liquide bien connu de l’homme de métier (e.g. : huile, polyéthylène glycol…) afin de permettre à la poudre de fer de mieux adhérer à la surface du polymère superabsorbant. Le ratio massique entre le polymère superabsorbant et le fer (SAP/Fe) est compris entre 50 et 2000, de préférence entre 150 et 1000.
D’un point de vue opérationnel, la quantité de composition, à base d’un polymère superabsorbant et de fer, apportée dans le digesteur chaque jour dépendra de la taille de celui-ci ainsi que de la quantité d’apport en matière organique ligno-cellulosique. Idéalement, elle devra être comprise entre 10 g et 500 g par m 3 d’ajout de cosubstrat organique quotidien dans le digesteur (soit entre 0,01 g/L et 0,5 g/L, de préférence entre 0,05 g/L et 0,2 g/L). L’usage d’une quantité de composition plus élevée est possible sans que cela n’affecte la fermentation, toutefois l’intérêt économique s’en trouvera impacté.
Selon l’invention, la composition à base d’un polymère superabsorbant et de fer est ajoutée dans le digesteur sous forme préhydratée, à savoir qu’elle aura été mise en contact avec de l’eau afin que le polymère superabsorbant soit hydraté au plus proche de sa capacité maximale de rétention d'eau (qui est variable en fonction du superabsorbant employé et de la dureté de l’eau). Nous avons, en effet, pu mettre en évidence que, plus le gonflement du SAP est important, meilleure est la production de méthane.
La composition finale avant injection dans le digesteur ressemble donc à une « gelée » et est composée de SAP gonflé avec une « eau ferreuse ». L’injection peut se faire en mélange ou, de préférence indépendamment avant ou après, l’introduction du cosubstrat. Elle est réalisée par des paliers d’alimentation réguliers, de préférence plusieurs fois par semaine et de manière avantageuse, une ou plusieurs fois par jour ceci afin de préserver les conditions physico-chimiques optimales pour l’activité méthanogène (température, pH).