INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Cependant, l’augmentation des dimensions de l’élément calorimétrique 101 entraîne une augmentation de la distance entre la face avant 103 exposée au flux thermique et la face arrière 106 au niveau de laquelle est faite la mesure de température. Ainsi, l’hypothèse d’un élément calorimétrique 101 mince n’est en général plus vérifiée et la précision de la mesure de température est fortement dégradée, ainsi que la précision du flux thermique calculé à partir de ladite température.
Il existe donc un besoin de capteurs pour systèmes de mesure de flux thermique à inertie permettant la mesure précise de flux thermique forts, par exemple des flux thermiques supérieurs ou égaux à quelques MW/m².
Dans la présente description, le terme « comprendre » signifie la même chose que « inclure » ou « contenir », et est inclusif ou ouvert et n’exclut pas d’autres éléments non décrits ou représentés.
En outre, dans la présente description, le terme « environ » ou « sensiblement » est synonyme de (signifie la même chose que) une marge inférieure et/ou supérieure de 10%, par exemple 5%, de la valeur respective.
Selon un premier aspect, la présente description concerne un capteur pour système de mesure de flux thermique à inertie comprenant :
- un élément calorimétrique massif de longueur donnée comprenant une face avant et une face arrière opposée à la face avant, ledit élément calorimétrique ayant une conductivité thermique supérieure ou égale à environ 100 W/(m.K), préférentiellement supérieure ou égale à environ 300 W/(m.K), et une conductivité électrique supérieure ou égale à environ 10 5 S/m, préférentiellement supérieure ou égale à environ 10 7 S/m ;
- un élément isolant thermique recouvrant en partie ledit élément calorimétrique de sorte à définir une première portion non-recouverte de l’élément calorimétrique, sensiblement plane, configurée pour être exposée à un flux thermique à mesurer et faisant partie de ladite face avant, et une deuxième portion recouverte de l’élément calorimétrique isolée thermiquement dudit flux thermique ; et
- deux éléments filaires conducteurs traversant, depuis la face arrière, au moins en partie ledit élément calorimétrique et agencés de telle sorte à ne pas être en contact mécanique l’un avec l’autre mais à être en contact électrique par l’intermédiaire dudit élément calorimétrique sur au moins une partie de la longueur de l’élément calorimétrique, les deux éléments filaires conducteurs étant faits dans deux matériaux thermoélectriques différents.
Dans la présente description, un matériau thermoélectrique est un matériau dont la conductivité électrique varie avec la température. Un tel matériau possède, en particulier, une faculté à convertir une énergie thermique en énergie électrique, ladite faculté étant quantifiée par un coefficient de Seebeck.
Dans la présente description, deux matériaux différents sont des matériaux ayant des compositions chimiques distinctes, avantageusement des coefficients de Seebeck différents.
Les coefficients de Seebeck de la plupart des matériaux sont connus et accessibles à l’homme du métier dans des tables de référence. Par ailleurs, la mesure des coefficients Seebeck peut être effectuée par des méthodes connues de l’état de la technique, dont une méthode consistant à mesurer la différence de potentiel apparaissant entre un élément fait en un matériau à caractériser et un élément servant de référence, par exemple du platine, lorsque ces deux éléments sont mis en contact mécanique et soumis à une température connue.
Le déposant a montré que l’agencement original des deux matériaux thermoélectriques tel que décrit dans le capteur selon le premier aspect permet de mesurer un flux thermique de façon plus précise que dans l’état de l’art, en particulier lorsqu’il s’agit d’un flux thermique supérieur ou égal à quelques MW/m².
- une masse volumique supérieure ou égale à environ 2500 kg/m 3 .
Selon un ou plusieurs exemples, ledit élément calorimétrique comprend du graphite, un métal, ou un alliage métallique, préférentiellement du cuivre ou l’argent.
Selon un ou plusieurs exemples, lesdits deux matériaux thermoélectriques différents sont un couple de matériaux choisis parmi chromel/constantan, fer/constantan, chromel/alumel, nicrosil/nisil, alliage de nickel-molybdène/alliage de nickel-cobalt (nickel-molybdène/nickel-cobalt), alliage de platine-rhodium/platine (platine-rhodium/platine), alliage de tungstène-rhénium/tungstène (tungstène-rhénium/tungstène).
Selon un ou plusieurs exemples, le capteur comprend en outre un matériau de liaison enrobant chacun des deux éléments filaires conducteurs pour assurer un contact mécanique entre chacun desdits deux éléments filaires conducteurs et ledit élément calorimétrique.
Selon un ou plusieurs exemples, ledit matériau de liaison comprend :
- une conductivité électrique supérieure ou égale à environ 10 6 S/m ; et/ou
- une conductivité thermique supérieure ou égale à environ 200 W/(m.K).
Selon un ou plusieurs exemples, ledit matériau de liaison comprend un matériau choisi parmi l’un au moins des matériaux suivants : argent, or, alliage de cuivre et phosphore, alliage de cuivre et d’argent, alliage de cuivre et de zinc.
Selon un ou plusieurs exemples, l’élément isolant thermique comprend une conductivité thermique inférieure ou égale à environ 2 W/(m.K), préférentiellement inférieure ou égale à environ 0.5 W/(m.K).
Selon un ou plusieurs exemples, l’élément isolant thermique est en particulier un solide choisi de préférence parmi les aérogels, les céramiques poreuses, les ciments réfractaires, les composites ciments-céramiques, les résines époxy, les résines phénoliques, les composites résines-céramiques et le liège technique.
Selon un ou plusieurs exemples, le capteur comprend en outre un échangeur thermique en contact avec une partie de l’élément calorimétrique, ledit échangeur thermique étant configuré pour refroidir l’élément calorimétrique.
Dans une telle configuration, une partie du flux thermique emmagasiné par l’élément calorimétrique est dissipée par l’échangeur thermique, de sorte qu’il est possible d’exposer l’élément calorimétrique à un flux thermique fort, par exemple supérieur ou égale à quelques W/m², sans que la température de fusion de l’élément calorimétrique soit atteinte. Cela permet donc la mesure d’un flux thermique fort sans contrainte de temps, le point de fusion du matériau formant l’élément calorimétrique n’étant jamais atteint.
Selon un ou plusieurs exemples, la première portion est recouverte au moins partiellement d’un film réflecteur comprenant une émissivité inférieure ou égale à environ 0.1, préférentiellement inférieure ou égale à environ 0.05, dans une gamme de longueur d’onde comprise entre environ 0,5 micromètres et environ 10 micromètres
Selon un ou plusieurs exemples, la première portion est recouverte au moins partiellement d’un film réflecteur comprenant une émissivité inférieure ou égale à environ 0.1, préférentiellement inférieure ou égale à environ 0.05, dans une gamme de longueur d’onde comprise entre environ 0.8 et environ 3 micromètres.
Selon un ou plusieurs exemples, ladite face avant est recouverte au moins partiellement d’un film absorbant comprenant une émissivité supérieure ou égale à 0.9, préférentiellement supérieure ou égale à environ 0.95, dans une gamme de longueur d’onde comprise entre environ 0.5 micromètres et environ 10 micromètres.
Selon un ou plusieurs exemples, ladite face avant est recouverte au moins partiellement d’un film absorbant comprenant une émissivité supérieure ou égale à 0.9, préférentiellement supérieure ou égale à environ 0.95, dans une gamme de longueur d’onde comprise entre environ 0.8 et environ 3 micromètres.
En effet, le cylindre froid 6 étant commun aux chambres chaudes de volume variable 11 inférieure et supérieure, sa surface vaut ici moins de trente pour cent de la surface interne totale du détendeur 28 qui entre en contact avec le gaz de travail 17.
On observe également que, à puissance maximale identique, le moteur thermique alternatif à culasse chaude et cylindre froid 1 selon l’invention étant doté d’un piston 2 à double effet tel que montré en figures 2 à 7 et en figures 9 et 10, et exécutant un cycle de Brayton à régénération, la surface interne que présente son cylindre froid 6 est plus petite que la surface interne du cylindre d’un moteur à cycle d’Otto ou de Diesel conventionnel.
Ceci, réduit les pertes thermiques relatives imputables audit cylindre froid 6.
De plus, la température maximale atteinte par les gaz dans le cylindre d’un moteur à cycle d’Otto ou de Diesel conventionnel est de l’ordre de deux mille cinq cents degrés Celsius contre seulement environ mille trois-cents degrés Celsius s’agissant du moteur thermique alternatif à culasse chaude et cylindre froid 1 exécutant un cycle de Brayton à régénération.
Toutes choses égales par ailleurs, cette moindre température réduit encore les pertes de chaleur du gaz de travail 17 au contact du cylindre froid 6.
En outre, on remarquera que contrairement aux culasses chaudes 10 et aux calottes chaudes 19, le cylindre froid 6 du moteur thermique alternatif à culasse chaude et cylindre froid 1 selon l’invention est localisé dans une zone de faible turbulence du gaz de travail 17 lors de l’introduction dudit gaz 17 dans l’une ou l’autre chambre chaude de volume variable 11 via la soupape d’admission 31 correspondante, ou lors de l’expulsion dudit gaz 17 hors de ladite chambre 11 via la soupape d'échappement 33.
Cette turbulence de faible intensité limite le forçage convectif et la cession de chaleur par le gaz de travail 17 au cylindre froid 6.
On remarquera d’ailleurs que, contrairement aux moteurs conventionnels à cycle d’Otto ou de Diesel, la turbulence des gaz introduits dans le détendeur 28 n’a pas besoin d’être forcée par des mouvements connus de l’homme de l’art sous les termes anglo-saxons de « tumble », de «swirl » ou de « squish », pour favoriser quelque combustion que ce soit.
En effet, dans la mesure où le moteur thermique alternatif à culasse chaude et cylindre froid 1 selon l’invention exécute un cycle de Brayton à régénération - ce qui est sa vocation première - la combustion ou le réchauffage du gaz de travail 17 s’effectue au moyen d’une source chaude située en amont du détendeur 28 et non dans ledit détendeur 28, ladite source pouvant être constituée d’un brûleur, d’un échangeur de chaleur ou encore et à titre d’exemple non-limitatif, d’un capteur à concentration de rayonnement solaire.
La non nécessité de créer de la turbulence volontaire pour favoriser une combustion réduit donc encore les pertes thermiques du moteur thermique alternatif à culasse chaude et cylindre froid 1 selon l’invention exécutant un cycle de Brayton à régénération par rapport à celles d’un moteur conventionnel à cycle d’Otto ou de Diesel, et ceci, du fait d’un moindre forçage convectif entre le gaz de travail 17 et la paroi interne du cylindre froid 6.
Ceci étant dit, pour bénéficier des avantages du moteur thermique alternatif à culasse chaude et cylindre froid 1, on comprend que ledit moteur 1 nécessite de faire coopérer des pièces chaudes et des pièces froides distantes les unes des autres de seulement quelques millimètres.
Pour démontrer comment le moteur thermique alternatif à culasse chaude et cylindre froid 1 selon l’invention autorise cette coopération de pièces chaudes et de pièces froides très proches les unes des autres, nous supposerons ici que le carter-cylindre refroidi 5 est réalisé en fonte, cependant que les culasse chaudes 10 et les calottes chaudes 19 sont réalisées en carbure silicium 21, le corps du piston 2 étant quant à lui réalisé en acier à hautes caractéristiques mécaniques.
Rappelons que le carbure de silicium conserve ses caractéristiques mécaniques jusqu’à des températures de l’ordre de mille quatre-cents degrés Celsius, et peut être utilisé en milieu oxydant jusqu’à ces températures élevées.
Nous supposerons également ici que le diamètre intérieur du cylindre froid 6 vaut deux cent quarante millimètres.
La proximité des pièces chaudes et froides fait apparaître un double enjeu lié aux dilatations différentielles, et à la limitation des pertes thermiques.
Prenons par exemple le cas de la culasse chaude 10 supérieure du moteur thermique alternatif à culasse chaude et cylindre froid 1 selon l’invention, selon sa configuration particulière montrée en figures 2 à 10.
Selon une autre variante :
- les cinquièmes données correspondent à une partie seulement des deuxièmes données ; ou
- les cinquièmes données comprennent les deuxièmes données et un ensemble de données supplémentaires aux deuxièmes données.
Selon une variante supplémentaire, les troisièmes données appartiennent à un ensemble de données comprenant :
- des données représentatives d’un nombre de réponses et/ou d’absences de réponse à une requête rendue via l’IHM ;
- des données représentatives d’une durée entre le rendu d’une requête et une réponse à la requête via l’IHM ;
- des données représentatives d’un nombre de respects et/ou d’absences de respect d’une consigne fournie par l’IHM.
Selon encore une variante, l’IHM comprend :
- un contenu graphique ; et/ou
- un contenu sonore ou vocal ; et/ou
- un contenu vibratoire.
Selon une variante additionnelle, le système ADAS appartient à un ensemble de systèmes ADAS comprenant :
- un système de changement semi-automatique de voie ;
- un système d’aide au stationnement automatique.
Selon une autre variante, le procédé comprend en outre une étape d’identification de l’utilisateur, l’ensemble de paramètres de contrôle modifié étant associé à un identifiant de l’utilisateur.
Selon un deuxième aspect, la présente invention concerne un dispositif de contrôle d’une interface homme-machine de contrôle d’un système d’aide à la conduite d’un véhicule, le dispositif comprenant une mémoire associée à un processeur configuré pour la mise en œuvre des étapes du procédé selon le premier aspect de la présente invention.
On remarque que la fonction de centrage et d’étanchéité qu’assure le disque élastique de centrage 134 peut être confiée par exemple à un tore fendu ou non et fait d’acier ou d’un superalliage, à une rondelle expansible constituée ou non de multiples plis empilés radialement et faits d’une même pièce de métal ou de céramique, à au moins trois pointeaux poussés par un ressort, répartis tous les cent vingt degrés et coopérant avec un segment d’étanchéité, et de façon générale, à toute solution capable d’assurer un centrage et une étanchéité dans les conditions fonctionnelles recherchées tout en limitant les déperditions de chaleur depuis toute pièce chaude vers toute pièce froide.
Comme le montrent les figures 2 et 7, une liaison anti rotation 149 peut relier directement ou indirectement la culasse chaude 10 inférieure et/ou la culasse chaude 10 supérieure et/ou le carter-cylindre refroidi 5 au portique de centrage 127, ladite liaison 149 pouvant être par exemple constituée d’une goupille ou d’une biellette, et interdisant à l’ensemble que forment lesdites culasses 10 et le carter-cylindre refroidi 5 de tourner autour de l’axe longitudinal du cylindre froid 6.
Le fonctionnement du moteur thermique alternatif à culasse chaude et cylindre froid 1 selon l’invention se comprend aisément à la vue des figures 1 à 10.
Ledit moteur 1 peut comporter un piston 2 à simple effet comme montré en ou à double effet comme l’illustrent les figures 2 à 10. Ledit moteur 1 peut exécuter un cycle de Beau de Rochas, de Miller, d’Atkinson, de Diesel, ou tout autre cycle thermodynamique connu de l’homme de l’art.
Selon le mode particulier de réalisation du moteur thermique alternatif à culasse chaude et cylindre froid 1 selon l’invention montré en figures 2 à 10, le piston 2 est à double effet tandis que ledit moteur 1 exécute un cycle de Brayton à régénération qui est identique à celui qu’exécute le moteur thermique à transfert-détente et régénération selon le brevet N° WO2016120560.
Dans ce contexte particulier, l’invention ne s’applique qu’au détendeur 28 dudit moteur 1, aussi, les autres organes de ce dernier tels qu’un ou des compresseurs, un brûleur ou un échangeur de régénération nécessaires à la mise en œuvre du cycle de Brayton à régénération, ne sont pas représentés.
L’objectif du moteur thermique alternatif à culasse chaude et cylindre froid 1 selon l’invention est de limiter au maximum les pertes de chaleur du gaz de travail 17 en portant le plus de surface de paroi interne possible du détendeur 28 à haute température, ceci tout en permettant au piston 2 de réaliser avec le cylindre froid 6 une étanchéité en recourant à des moyens d’étanchéité de piston 30 conventionnels, en l’occurrence des segments de compression 44 et un segment racleur d'huile 45 similaires à ceux qui équipent les moteurs à combustion interne automobiles produits en grande série.
On remarque, particulièrement en figures 1, 3 et 4, que selon l’exemple de réalisation particulier du moteur thermique alternatif à culasse chaude et cylindre froid 1 selon l’invention qui y est exposé, les moyens de transmission de puissance 3 qui sont logés dans le carter de transmission 42 sont prévus pour transformer les mouvements de va-et-vient qu’effectue un piston 2 à double effet dans le cylindre froid 6, en mouvement continu de rotation d’un vilebrequin 35.
Selon cet exemple non-limitatif de réalisation particulier dudit moteur 1 selon l’invention, le carter de transmission 42 et les moyens de transmission de puissance 3 sont maintenus à une température voisine de cent degrés Celsius.
En figures 3 et 4 et à titre d’exemple de réalisation du moteur thermique alternatif à culasse chaude et cylindre froid 1 suivant l’invention, on remarque ici que les moyens de transmission de puissance 3 sont avantageusement constitués d’une bielle 34 qui est reliée au piston 2 à double effet par une crosse 49 elle-même reliée audit piston 2 par une tige inférieure de piston 46, ladite bielle 34 étant articulée autour d’une manivelle 48 aménagée sur le vilebrequin 35 ce dernier formant un arbre de sortie de puissance 4.
Comme on le voit clairement en figures 3 et 4, le moteur thermique alternatif à culasse chaude et cylindre froid 1 suivant l’invention présenté ici possède pour un même cylindre froid 6 une culasse chaude 10 inférieure qui forme avec le piston 2 à double effet une chambre chaude de volume variable 11 inférieure, et une culasse chaude 10 supérieure qui forme avec ledit piston 2 une chambre chaude de volume variable 11 supérieure.
Comme on le comprend en figures 3 et 4, le carter-cylindre refroidi 5 est maintenu axialement enserré entre les culasses chaudes 10 inférieure et supérieure, tandis que le piston 2 à double effet reçoit une calotte chaude 19 sur chacune de ses faces axiales inférieure et supérieure, lesdites calottes 19 s’interposant entre ledit piston 2 et la chambre chaude de volume variable 11 avec laquelle elles coopèrent.
Nous supposerons ici que le gaz de travail 17 est introduit dans le détendeur 28 via une soupape d’admission 31 à une température de mille trois-cents degrés Celsius, tandis que la température d’équilibre opérationnelle des culasses chaudes 10 et des calottes chaudes 19 est de neuf-cent cinquante degrés Celsius.
On note qu’avantageusement, la soupape d’admission 31 et une soupape d'échappement 33 par laquelle le gaz de travail 17 est expulsé du détendeur 28 après y avoir été détendu peuvent chacune être autoclave, et être pilotée par un actionneur de soupape 50 hydraulique à régénération tel que décrit dans le brevet N° 3071896 en date du 11 octobre 2019 appartenant au demandeur.
Contrairement au moteur thermique à transfert-détente et régénération selon le brevet WO2016120560 dont toutes les parois internes de détendeur sont maintenues à une température élevée de par exemple neuf-cent cinquante degrés Celsius, la paroi interne du cylindre froid 6 du détendeur 28 du moteur thermique 1 selon l’invention est maintenue par les moyens de refroidissement de carter-cylindre 9 à une température relativement basse de seulement cent degrés Celsius, cette température n’étant donnée qu’à titre d’exemple.
et est un arrondi à l’entier (le plus proche, inférieur ou supérieur) dépendant de . Dans le mode de réalisation privilégié, on prend comme l’arrondi à l’entier supérieur, et comme l’arrondi à l’entier le plus proche pour .
On notera que la fonction correspond en fait à un arrondi à un entier pair (plus proche, inférieur ou supérieur), ce qui permet de diviser le résultat par deux pour attribuer la moitié entière à chacun des hémisphères.
On remarquera que par définition .
De plus, on notera que la notation est ici reprise bien qu’elle soit différente de celle utilisée précédemment dans la description d’un format MASA proposé dans l’état de l’art. En effet, ici correspond à la cardinalité cumulative de la grille sphérique jusqu’à la couche d’élévation i incluse (avec les couches dans les hémisphères Nord et Sud) mais sans compter l’équateur. La définition de pour dans la description de l’invention correspond donc à l’équivalent de dans la définition de l’état de l’art.
Dans des variantes où d’autres niveaux de quantification sont définis pour l’élévation, la définition de en fonction de , sera adaptée en remplaçant par d’autres seuils de décision correspondants sous la forme . Ainsi de façon plus générale on pourra écrire :
On donne ci-dessous un exemple de valeurs obtenues pour le mode de réalisation privilégié :
[ 430 423 422 422 422 422 421 421 420 420 419 418 417 417
416 414 414 412 412 409 409 407 406 404 402 401 399 397
395 394 391 389 387 385 383 380 378 375 373 370 368 365
362 359 356 354 350 347 344 341 338 334 331 328 324 321
317 313 310 306 302 299 294 291 287 282 279 274 270 266
262 258 253 249 244 240 235 231 226 222 217 212 208 202
198 194 188 183 179 173 169 163 159 153 148 144 138 133
De préférence, le système de refroidissement comporte un organe de couplage auxiliaire, monté entre la source de puissance auxiliaire et ledit organe de ventilation, configuré, selon une position de couplage, pour coupler la source de puissance auxiliaire et ledit organe de ventilation afin de l’entrainer en rotation et, selon une position de découplage, pour découpler la source de puissance auxiliaire et ledit organe de ventilation afin de ne pas l’entrainer en rotation. Ainsi, l’organe de couplage principal et l’organe de couplage auxiliaire permettent de s’assurer que l’organe de ventilation n’est entrainé que par une source motrice à la fois, ce qui limite le risque d’endommagement.
De manière préférée, le système de refroidissement comprend au moins un organe de multiplication, monté entre l’arbre et l’organe de ventilation, configuré pour entrainer en rotation ledit organe de ventilation à une vitesse différente de celle de la vitesse dudit arbre. De manière préférée, l’organe de multiplication possède un coefficient de multiplication supérieur à 1 de manière à accélérer l’organe de ventilation et obtenir des performances de ventilation améliorées. Cela est particulièrement pertinent lorsque l’arbre est entrainé à une vitesse qui est faible.
De préférence, le système de refroidissement comprend au moins un organe de ventilation monté en aval de la machine électrique. Cela permet avantageusement d’engendrer une aspiration du flux d’air de refroidissement tout en maximisant l’utilisation de l’espace disponible dans l’enceinte « plug ». La machine électrique peut ainsi être montée au plus près de la turbomachine à gaz, avec des lignes aérodynamiques plus avantageuses.
L’invention concerne aussi un procédé d’utilisation d’un ensemble propulsif pour aéronef tel que présenté précédemment, le procédé comprenant des étapes, selon un mode moteur, consistant à : découpler l’arbre de la turbomachine à gaz, et l’organe de ventilation étant couplé à l’arbre, entrainer en rotation l’organe de ventilation par rotation de l’arbre de manière à refroidir la machine électrique.
Ainsi, lorsque la turbomachine à gaz est éteinte, la machine électrique peut être utilisée en mode moteur pour refroidir la machine électrique étant donné que le flux d’air de refroidissement, issu du flux secondaire, possède un débit faible.