INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
La illustre un dispositif de production d’énergie électrique 1 hybridé dans lequel la première boucle de circulation est formée par une première enceinte fermée 11 comportant les premières structures d’évaporation et de condensation 2 et 3. La première enceinte fermée 11 est une chambre à vapeur, disposée au contact de la source chaude 6, et au sein de laquelle a lieu le passage entre les phases vapeur et liquide du premier élément diphasique. Dans cet exemple, les deuxièmes structures d’évaporation et de condensation 4 et 5 de la deuxième boucle de circulation sont deux structures indépendantes reliées par exemple par un ou plusieurs caloducs 10.
La illustre un dispositif de production d’énergie électrique 1 hybridé dans lequel la deuxième boucle de circulation est formée par une deuxième enceinte fermée 12 comportant les deuxièmes structures d’évaporation et de condensation 4 et 5. La deuxième enceinte fermée 12 est une chambre à vapeur, disposée au contact de la source froide 7, et au sein de laquelle a lieu le passage entre les phases vapeur et liquide du deuxième élément diphasique. Dans cet exemple, les premières structures d’évaporation et de condensation 2 et 3 de la première boucle de circulation sont deux structures indépendantes reliées par exemple par un ou plusieurs caloducs 9.
La illustre un dispositif de production d’énergie électrique 1 dans lequel la première boucle de circulation est formée par une première enceinte fermée 11 comportant les premières structures d’évaporation et de condensation 2 et 3, et la deuxième boucle de circulation est formée par une deuxième enceinte fermée 12 comportant les deuxièmes structures d’évaporation et de condensation 4 et 5. Les première et deuxième enceintes fermées 11 et 12 sont des chambres à vapeur, disposée respectivement au contact de la source chaude 6 et de la froide 7. Un tel dispositif de production d’énergie électrique peut être utilisé sur un circuit d’huile ou d’eau et de gaz d’échappement.
On pourra prévoir que la première structure d’évaporation 2 et la première structure de condensation 3 soient formées par une première enceinte fermée 11 ou une chambre à vapeur englobant des carters moteur.
On pourra également prévoir que la deuxième structure d’évaporation 4 et la deuxième structure de condensation 5 soient formées par une deuxième enceinte fermée 12 ou chambre à vapeur placée en bord d’attaque d’aile ou de pilonne moteur.
Par ailleurs, la illustre un dispositif de production d’énergie électrique 1 dans lequel la première structure d’évaporation 2 et la première structure de condensation 3 sont raccordées par au moins un premier caloduc 9.
En outre, la première boucle de circulation du dispositif de production d’énergie électrique 1 illustré à la comporte au moins une pompe 13 pour la circulation du premier élément diphasique entre la première structure d’évaporation 2 et la première structure de condensation 3.
Un mode de recirculation actif des premier et deuxième éléments diphasiques caloporteurs en phase liquide à l’aide d’une pompe permet de s’affranchir des limites de distance habituelles rencontrées dans les caloducs.
Un mode de recirculation actif des premier et deuxième éléments diphasiques caloporteurs en phase vapeur à l’aide d’une pompe peut également être utilisé afin de s’affranchir des limites de distance habituelles rencontrées dans les caloducs.
Ce distributeur ou électrovanne est rappelé par ressort dans la position correspondant à la première configuration et est alimenté en électricité pour le passage dans la position correspondant à la deuxième configuration.
L'engin 1 comprend encore une unité 292 de commande. Ladite unité 292 de commande se présente sous la forme d’un système électronique et informatique qui comprend par exemple un microprocesseur et une mémoire de travail. Selon un aspect particulier, l’unité de pilotage peut se présenter sous la forme d’un automate programmable. Autrement dit, les fonctions et étapes décrites peuvent être mise en œuvre sous forme de programme informatique ou via des composants matériels (p. ex. des réseaux de portes programmables). En particulier, les fonctions et étapes opérées par l’unité de pilotage ou ses modules peuvent être réalisées par des jeux d’instructions ou modules informatiques implémentés dans un processeur ou contrôleur ou être réalisées par des composants électroniques dédiés ou des composants de type circuit logique programmable (ou FPGA qui est l’acronyme de l’anglais field-programmable gate array, ce qui correspond littéralement à réseau de portes programmable in-situ) ou de type circuit intégré propre à une application (ou ASIC qui est l’acronyme de l'anglais application-specific integrated circuit, ce qui correspond littéralement à circuit intégré spécifique à une application). Il est aussi possible de combiner des parties informatiques et des parties électroniques. Lorsqu’il est précisé que l’unité ou des moyens ou modules de ladite unité sont configurés pour réaliser une opération donnée, cela signifie que l’unité comprend des instructions informatiques et les moyens d’exécution correspondants qui permettent de réaliser ladite opération et/ou que l’unité comprend des composants électroniques correspondants.
L'unité 292 de commande est configurée pour acquérir des données de position du sélecteur 13 et pour commander les organes 28 de commutation en fonction desdites données. Ainsi, chaque organe 28 de commutation, tel que décrit ci-dessus, est alimenté ou non en électricité en fonction de la position du sélecteur 13.
Enfin, pour parfaire l'engin 1, ce dernier comprend un premier dispositif 30 de détection d'au moins un paramètre représentatif de la position dite droite des roues 4 avant et un deuxième dispositif 31 de détection d'au moins un paramètre représentatif de la position dite droite des roues 5 arrière, étant rappelé que la position droite des roues 4 avant, ou respectivement 5, arrière correspond à une position dans laquelle les roues 4 avant, ou respectivement 5 arrière, sont parallèles entre elles et à un axe longitudinal de l'engin pris suivant la direction avant/arrière de l'engin 1.
Ces premier et deuxième dispositifs de détection sont de même nature et peuvent affecter un grand nombre de formes. Ainsi, ci-après, un seul dispositif de détection sera décrit.
Le premier dispositif 30 de détection peut donc être un capteur de position qui détecte un anneau foncé disposé sur la tige 101 du vérin 7. Chaque vérin 7 est équipé d'un tel anneau et d'un capteur optique associé. Lorsque le premier dispositif 30 de détection détecte à l'avant et le deuxième dispositif 31 de détection détecte à l'arrière l'anneau foncé, les roues sont disposées en position droite et un voyant 21 peut être allumé dans le poste de conduite de l'engin pour informer le conducteur de l'engin.
L'engin 1 comprend une unité 291 de commande configurée pour autoriser l'actionnement du sélecteur 13 et son passage de la position correspondant à la première configuration à la position correspondant à la deuxième configuration uniquement en position droite des roues 4 avant et 5 arrière de l'engin 1.
Il doit être noté que cette unité 291 de commande et l'unité 292 de commande décrites ci-dessus sont similaires et peuvent être réalisées par une seule et même unité de commande.
En pratique, le fonctionnement de l'engin 1 est tel que suit.
On suppose que les roues de l'engin 1 sont dans la première configuration comme illustré à la . Dans cette première configuration, le distributeur 19 à trois positions du deuxième circuit 16 de fluide est dans une position dans laquelle aucune chambre de vérin 7 n'est alimentée par la source 18 de fluide sous pression du deuxième circuit 16 de fluide. Les organes 28 de commutation sont dans la première position dans laquelle la portion de circuit commune 26, est en communication fluidique avec une portion individuelle du premier circuit 15.
Dans cette première configuration, l'engin 1 peut fonctionner avec deux roues directrices, quatre roues directrices ou en crabe en fonction de la position du distributeur disposé sur ce premier circuit 15 de fluide, étant entendu qu'à chaque fois les roues d'un même essieu sont parallèles entre elles.
Lorsque le conducteur de l'engin souhaite que les roues avant et arrière de l'engin soient disposées dans la deuxième configuration, c'est-à-dire en "O" comme illustré par les roues en pointillés de la , le conducteur s'assure d'abord que l'organe de commande marche avant/marche arrière/neutre 22, tel qu'un levier de commande encore appelé joystick de l'engin, est en position neutre, que l'engin est à l'arrêt, c'est-à-dire que le frein à main est serré et que les roues sont alignées en position droite ce qui peut être constaté grâce au premier dispositif 30 de détection et au deuxième dispositif 31 de détection, l'éclairage d'un voyant 21 lumineux étant assuré lorsque la position droite est atteinte.
Le conducteur peut alors actionner le sélecteur 13 pour le passage en deuxième configuration. La ou les unités de commande de l'engin pilotent alors simultanément le distributeur 19 à trois positions et les organes 28 de commutation pour permettre l'alimentation de la chambre 11 centrale des vérins 7 en fluide via le deuxième circuit 16 de fluide à partir de la source 18 de fluide.
Le conducteur de l'engin 1 accélère, via la pédale 23 d'accélérateur de l'engin, le moteur 24 pour actionner la pompe constitutive de la source 18 de fluide sous pression du deuxième circuit 16 de fluide et les roues prennent la position en "O" de la .
Dans cette deuxième configuration l'engin 1 peut tourner sur lui-même à l'état entraîné en rotation d'au moins une des roues de l'engin.
Lorsque le conducteur de l'engin souhaite que les roues reviennent dans la première configuration, il amène de nouveau l'organe de commande marche avant/marche arrière/neutre 22 de l'engin en position neutre, actionne le frein à main pour garantir une vitesse nulle de l'engin.
Selon un mode de réalisation, l’énergie thermique convertie en énergie électrique par le dispositif de production d’énergie électrique 1 peut être produite par un turboréacteur d’aéronef.
Le dispositif de production d’énergie électrique 1 comprend une première boucle de circulation pour la circulation d’un premier élément diphasique et une deuxième boucle de circulation pour la circulation d’un deuxième élément diphasique.
Par élément diphasique, on entend dans la présente invention un élément caloporteur, par exemple un fluide diphasique.
Dans l’exemple illustré, l’élément diphasique est un fluide diphasique caloporteur, présent en phase en vapeur et en phase liquide.
En variante, on pourra prévoir que l’élément diphasique soit présent en phase solide ou encore de sublimation.
La première boucle de circulation comprend une première structure d’évaporation 2 et une première structure de condensation 3 fluidiquement connectées.
Selon un autre mode de réalisation, on pourra prévoir que la première structure de condensation 3 soit fluidiquement connectée à une pluralité de premières structures d’évaporation 2.
De plus, la deuxième boucle de circulation comprend une deuxième structure d’évaporation 4 et une deuxième structure de condensation 5 fluidiquement connectées.
Selon un autre mode de réalisation, on pourra prévoir que la une deuxième structure d’évaporation 4 soit fluidiquement connectée à une pluralité de deuxièmes structures de condensation 5.
La première boucle de circulation est connectée à au moins une première source de chaleur dite source chaude 6 et la deuxième boucle de circulation est connectée à au moins une deuxième source de chaleur de température, inférieure à la température de la source chaude 6, dite source froide 7.
L’emplacement de la source chaude 6 et de la source froide 7 peut varier.
Selon un mode de réalisation, la première structure d’évaporation 2 peut être connectée à une première zone d’un turboréacteur d’aéronef formant la source chaude 6 et la deuxième structure de condensation 5 peut être connectée à une deuxième zone du turboréacteur d’aéronef, soumise à une température inférieure à la première zone, formant la source froide 7.
En outre, le dispositif de production d’énergie électrique 1 comprend un ensemble d’éléments thermoélectriques 8, également nommés ThermoElectric Generators (TEG) en langue anglaise.
Dans l’exemple illustré, l’ensemble d’éléments thermoélectriques 8 se présentent sous la forme d’une matrice comportant une pluralité de cellules TEG abritées par une structure parallélépipédique.
Une première face 8a de l’ensemble d’éléments thermoélectriques 8 est connectée à la première structure de condensation 3 de la première boucle de circulation.
Une deuxième face 8b opposée à la première face 8a, dite face froide 8b, est connectée à la deuxième structure d’évaporation 4 de la deuxième boucle de circulation.
Le principe limitant est l’aspect ondulatoire de la lumière. Tout faisceau peut être assimilé à une onde dès lors que sa raie spectrale est étroite (quelques nanomètres de large). Or, si le faisceau est mis en présence d’un second faisceau de nature identique (intensité similaire et longueur d’onde λ 0 identique) mais en opposition de phase, alors, il y aura interférence destructrice. Les faisceaux se recombinant, ils disparaitront totalement ou en partie et l’information véhiculée avec eux également.
Ainsi, du fait que le CWDM autorise jusqu’à 18 longueurs d’onde et compte tenu de ce principe ondulatoire de la lumière, ce chiffre est diminué de moitié pour une utilisation bidirectionnelle. Neuf des longueurs d’onde disponibles peuvent être utilisées pour le « up », et les autres pour le « down ». Au final le nombre d’abonnés utilisables sur la ligne optique est très réduit.
Les conversions passives de longueurs d’onde CWDM (sans apport d’énergie extérieure) ne sont donc pas envisageables.
Il découle de ce principe physique, les deux limitations d’utilisation majeures suivantes en CWDM. Premièrement, un même signal, après duplication, ne peut être émis que sur deux canaux CWDM différentes. Deuxièmement, deux signaux différents mais ayant des caractéristiques optiques identiques, ne peuvent être multiplexés simultanément.
Une autre technologie, dite de multiplexage en longueur d’onde à forte densité ou DWDM pour « Dense Wavelength Division Multiplexing » en anglais, existe également mais avec un espacement plus petit entre les raies. Les raies utilisées étant plus serrées, le peigne spectral qui en résulte est beaucoup dense. Cette approche permet de multiplexer un très grand nombre de signaux optiques, plus d’une centaine, mais elle est complexe à mettre en œuvre compte tenu des asservissements thermiques très précis nécessaires pour les sources. Le DWDM est utilisé dans des installations spécifiques de télécommunication.
Le multiplexage en longueurs d’onde est séduisant mais seul, il n’est pas pour autant directement transposable à l’aérien.
Tout d’abord le multiplexage CWDM n’est pas adapté à la fibre optique multimode qui est, elle, mise en œuvre sur les aéronefs. Qu’il s’agisse des sources émettrices CWDM et surtout des modules de multiplexage/démultiplexages CWDM, les composants utilisés sont principalement conçus pour être dimensionnés et interfacés avec de la fibre monomode. La raison à cela tient dans le fait que les longueurs d’onde CWDM utilisées sont situées entre 1310 et 1610nm. Or, sur cette fenêtre spectrale, seules des sources lasers, monomodes, sont disponibles.
Utiliser la technologie monomode pour un réseau CWDM embarqué n’est pas sans risque. Outre les coûts de développement importants inhérents à une telle démarche, basculer l’intégralité du réseau vers la technologie monomode expose celui-ci à des problèmes de transmission optique au niveau de la connectique. En effet, à l’interface des fibres optiques les faces optiques des fibres monomodes sont exposées. De dimensions très petites (9 µm de diamètre en comparaison aux 50 ou 62,5 µm de diamètre pour une fibre multimode), elles sont particulièrement vulnérables à l’apparition de défauts (dépôts d’impuretés, éclats, …) qui atténuent considérablement l’intensité optique des faisceaux transmis. La taille d’un défaut, qu’il s’agisse d’un impact ou d’un dépôt peut aller jusqu’à 5 µm typiquement et on comprend aisément que sa présence éventuelle au niveau du cœur optique impacte lourdement la transmission optique. N’oublions pas également que l’environnement en embarqué est sale et la contamination peut intervenir rapidement.
A l’inverse, interfacer une fibre multimode à des sources CWDM amènerait des atténuations (pertes) en lignes trop importantes (plusieurs dB à la transition entre la fibre optique multimode et le démultiplexeur monomode), ainsi que de la dispersion modale. Ces deux aspects sont rédhibitoires tant pour l’obtention d’un réseau au budget optique optimisé (réduit) que pour l’obtention d’une transmission à haut débit.
Enfin, le nombre de canaux CWDM utilisables pour une application embarquée est limité : il est au mieux identique à ce qui se fait dans une application au sol, soit 18 longueurs d’onde qui peuvent ainsi être mises en œuvre dans l’absolu, et seulement 9 canaux pour une transmission bidirectionnelle. L’emploi de sources stabilisées en température est certes envisageable mais l’alimentation électrique supplémentaire ainsi que le surcoût induit au niveau du composant rendent cette approche moins compétitive.
L’utilisation de la technologie CWDM embarquée à bord d’un aéronef se heurte donc aux deux nécessités majeures suivantes : la nécessité de continuer à utiliser des fibres multimodes, dans une logique de préservation des technologies existantes (média et connectiques) et celle de minimiser les problèmes liés à la diaphonie thermique tout en augmentant le nombre de canaux disponibles (si possible supérieur ou égal à 16).
L’invention vise à fournir une solution permettant de garantir des transmissions de données à grande capacité de canaux disponibles (supérieur au CWDM), à très faible diaphonie et de complexité réduite (absence d’alimentation électrique, masse optimisée…) dans un réseau optique de communication embarqué à bord d’un véhicule tel qu’un aéronef.
Un premier objet de l’invention propose un multiplexeur optique hybride permettant de combiner une pluralité de signaux lumineux encodés numériquement sur différentes longueurs d’onde et différents modes spatiaux en un unique signal lumineux encodé sur plusieurs longueurs d’onde et plusieurs modes spatiaux, le multiplexeur optique comprenant une pluralité de bornes de communication monomodales configurées pour recevoir une pluralité de signaux lumineux encodés, et une borne de communication multimodale configurée pour délivrer un unique signal lumineux encodé numériquement sur plusieurs longueurs d’onde et plusieurs modes spatiaux.
Selon une caractéristique générale de l’invention, le multiplexeur optique comprend : - un module optique d’association en longueur d’onde configuré pour associer chaque signal lumineux reçu à une longueur d’onde choisie parmi une série discrète et finie de longueurs d’onde, les longueurs d’onde de ladite série de longueurs d’onde étant régulièrement espacées les unes des autres, - un module optique de transformation du profil spatial configuré pour modifier le profil spatial de chaque signal lumineux associé à une desdites longueurs d’onde de la série, chaque signal lumineux associé à une même longueur d’onde ayant un profil spatial différent des autres signaux lumineux associé à la même longueur d’onde, et - un module optique de combinaison des signaux lumineux configuré pour combiner les signaux lumineux associés par le module optique d’association en longueur d’onde et modifiés par le module optique de transformation du profil spatial en un unique signal lumineux multi-longueurs d’onde et multimodal comportant un nombre de canaux de communication correspondant au produit du nombre de longueurs d’onde de ladite série utilisées par le module optique d’association en longueur d’onde par le nombre de profil spatiaux utilisés par le module optique de transformation de profil spatial pour chaque longueur d’onde.
18 Lèvre d’essuyage
20 Capuchon d’extrémité
28 Canal
30 Orifice
32 Installation de distribution de gaz
36 Mouvement ascendant
38 Mouvement descendant/position d’inversion
50 Dispositif d’essuyage
52 Unité d’entraînement
54 Unité d’essuyage
56 Unité de nettoyage
58 Conduite de nettoyage
Dans un autre mode de réalisation, on pourra prévoir que la deuxième boucle de circulation comporte au moins une pompe pour la circulation du deuxième élément diphasique entre la deuxième structure d’évaporation 4 et la deuxième structure de condensation 5.
On pourra également prévoir que la première et la deuxième boucles de circulation comportent au moins une pompe.
Dans le cas où un fort gradient thermique réside entre la source chaude 6 et la source froide 7, dépassant de plusieurs ordres de grandeur celui de l’ensemble d’éléments thermoélectriques 8, une pluralité de dispositifs de production d’énergie électrique peuvent être connectés en série.
Dans un arrangement en série, deux dispositifs de production d’énergie électrique 1 successifs peuvent être connectés par raccordement de la deuxième structure de condensation 5 de l’un avec la première structure d’évaporation 2 du suivant. Les premiers et deuxièmes éléments diphasiques diffèrent selon le dispositif de production d’énergie électrique 1 de la série et sont choisis de façon à former un gradient de température entre les premier et dernier dispositifs de production d’énergie électrique 1 et maintenir un gradient thermique optimal pour chaque ensemble d’éléments thermoélectriques 1.
La illustre un dispositif de production d’énergie électrique 1 de turboréacteur d’aéronef.
La première structure d’évaporation 2 est connectée à la première source de chaleur 6 formée par une première zone du turboréacteur. La deuxième structure de condensation 5 est connectée à la deuxième source de chaleur 7 formée par une deuxième zone du turboréacteur de température inférieure à la température de la première source de chaleur 6 du turboréacteur.
Dans l’exemple illustré, la première structure d’évaporation 2 est formée par un déflecteur d’air d’un premier étage de compresseur basse pression porté par le turboréacteur. Ceci permet d’abaisser la température ainsi que la densité de l’air sur l’étage du compresseur basse pression. Ce gain de compression se traduit par un gain propulsif du turboréacteur.
Le déflecteur d’air de premier étage de compresseur basse pression illustré comporte une pluralité d’ailettes creuses dont la structure interne forme un passage 14 pour la circulation du premier élément diphasique.
Selon un autre mode de réalisation, on pourra prévoir que la première structure d’évaporation 2 soit formée par une tuyère d’évacuation des gaz chauds du turboréacteur.
Dans l’exemple illustré, la première structure de condensation 3 et la deuxième structure d’évaporation 4 comporte une ou plusieurs alvéoles, la structure interne de chaque alvéole comportant une pluralité d’ailettes. Les alvéoles, situées au contact de la face chaude 8a de l’ensemble d’éléments thermoélectriques 8, sont étanches entre elles. La pluralité d’ailettes de chaque alvéole permet d’augmenter la surface d’échange thermique.
De préférence, chaque alvéole est raccordée par un premier caloduc 9 propre à une ailette du déflecteur d’air de premier étage de compresseur basse pression.
Dans l’exemple illustré, la deuxième structure de condensation 5 est formée par un déflecteur d’air disposé en aval d’une soufflante du turboréacteur. Ceci permet d’augmenter le volume d’air en sortie de la soufflante. Le gain de volume résultant se traduit par un gain propulsif.
Le déflecteur d’air disposé en aval de la soufflante illustré comporte une pluralité d’ailettes creuses dont la structure interne forme un passage 15 pour la circulation du deuxième élément diphasique.
Selon un autre mode de réalisation, on pourra prévoir que la deuxième structure de condensation 5 soit formée par une structure d’arrivée de carburant du turboréacteur.