INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
La structure porteuse est de préférence mobile en particulier en translation sur plusieurs axes. Ainsi, les éléments abrasifs juxtaposés 50 sont typiquement mus par rapport à la plaque 40 lors d’une opération de gravure. La plaque 40 peut être disposée sur un support d’accueil 100 par exemple tel qu’un plateau. Durant l’opération de réalisation des sillons, la plaque 40 est de préférence maintenue en position fixe par rapport au plateau 100 par exemple au moyen d’un système de cale(s) ou de brides ou d’un dispositif d’aspiration.
Le dispositif de gravure est configuré pour appliquer l’ensemble des éléments abrasifs 50 concomitamment sur la face 41a de la plaque 40 de sorte à réaliser en même temps une pluralité de sillons. On gagne ainsi en rapidité de fabrication.
Les éléments abrasifs 50 sont, dans cet exemple de réalisation particulier, agencés selon une disposition matricielle en plusieurs rangées 53a, 53b, 53c, 53d, 53e, chaque rangée comportant plusieurs éléments abrasifs 50 juxtaposés.
La disposition des éléments abrasifs 50 et en particulier des pointes 52 est prévue de préférence en fonction de la répartition de cellules ou d’éléments conducteurs de cellules sur la plaque 40. La distance L séparant les éléments abrasifs 50 d’une même rangée 53a les uns des autres peut correspondre en particulier à un écart entre deux sous cellules ou deux portions de cellule solaire.
Un centrage mécanique préalable de la cellule peut être prévu pour permettre de localiser précisément les zones à graver. En variante, un dispositif muni d’au moins une caméra peut être utilisé pour permettre de repérer un ou plusieurs points remarquables de la cellule comportant par exemple une grille métallique, ou une mire de repérage.
Pour effectuer la gravure, un déplacement des éléments abrasifs 50 par rapport à la plaque 40 et au plateau d’accueil 100 est mis en œuvre.
Les éléments abrasifs 50 sont typiquement déplacés tout d’abord selon un premier axe A1 (axe parallèle à l’axe z d’un repère orthogonal [O ;x ;y ;z] sur la ) réalisant un angle non-nul et en particulier orthogonal ou sensiblement orthogonal avec la face supérieure 41a de plaque 40 afin de mettre en contact les éléments abrasifs 50 avec cette face supérieure 41a et d’appliquer une pression P sur cette plaque 40 et la creuser. Un déplacement vertical des éléments abrasifs 50 est ainsi typiquement opéré.
Un déplacement des éléments abrasifs 50 par rapport à la plaque 40 et au plateau d’accueil 100 est à nouveau mis en œuvre. Ce déplacement est réalisé cette fois selon un deuxième axe A2 (axe parallèle au plan [O ;x ;y] du repère orthogonal [O ;x ;y ;z] sur la ) en particulier parallèle ou sensiblement parallèle avec la première face 41a afin d’étendre les sillons.
Un mouvement horizontal d’une distance D est ainsi typiquement réalisé par la structure porte pointes afin de générer les sillons. Cette distance D dépend notamment des dimensions de la plaque 40, du nombre de sillons prévu, du nombre de rangées de pointes dont le dispositif de gravure est pourvu.
Dans un autre exemple de réalisation illustré sur les figures 4A-4B, le dispositif de gravure est pourvu d’une seule rangée 53a d’éléments abrasifs 50.
Des sillons continus sur toute la largeur W de la plaque 40 peuvent être éventuellement réalisés.
Durant l’opération de réalisation des sillons, la plaque 40 est ici maintenue en position fixe par rapport au support 100 au moyen de brides 108.
En variante et de manière avantageuse on peut réaliser des successions discontinues de sillons respectivement le long d’axes A21, A22, A23, A24, A25.
Chaque succession discontinue de sillons étant réalisée de préférence parallèlement aux bords latéraux 41c, 41e de la plaque 40.
Dans ce cas, afin de réaliser de telles successions discontinues de sillons sans devoir nécessairement relever la structure porteuse des éléments abrasifs 50 entre deux sillons successifs, la plaque 40 peut être revêtue d’un masquage 60 comme illustré sur les figures 5A-5B.
Les éléments abrasifs 50 ne gravent alors la plaque 40 que de manière localisée à travers des ouvertures 62 du masquage 60. Le masquage 60 peut être à base d’un matériau résistant à l’abrasion, par exemple tel qu’un matériau céramique, de l’alumine, ou du carbure de silicium.
Selon un mode de réalisation préféré, la composition mise en œuvre dans le procédé selon la présente invention est issue du mélange : ▪ d’une composition (A) comprenant : - un ou plusieurs agents oxydants chimiques choisis parmi le peroxyde d’hydrogène, les systèmes générateurs de peroxyde d’hydrogène différents des sels peroxygénés et leurs mélanges tels que définis précédemment, de préférence du peroxyde d’hydrogène ; et - éventuellement un ou plusieurs acides organiques iv) tels que définis précédemment et/ou un ou plusieurs composés iv’) tels que définis précédemment ; et ▪ d’une composition (B) comprenant : - un ou plusieurs composés choisis parmi les carbonates, les systèmes générateurs de carbonates, les bicarbonates, les systèmes générateurs de bicarbonates et leurs mélanges tels que définis précédemment, de préférence choisis parmi les carbonates, les bicarbonates et leurs mélanges tels que définis précédemment ; et - un ou plusieurs silicates tels que définis précédemment ; et - éventuellement un ou plusieurs agents colorants, de préférence choisis parmi les colorants directs, les colorants d’oxydation et leurs mélanges ; et - éventuellement un ou plusieurs acides organiques iv) tels que définis précédemment et/ou un ou plusieurs composés iv’) tels que définis précédemment ; et ▪ éventuellement d’une composition (C) comprenant : - un ou plusieurs agents colorants, de préférence choisis parmi les colorants directs, les colorants d’oxydation et leurs mélanges ; et - éventuellement un ou plusieurs acides organiques iv) tels que définis précédemment et/ou un ou plusieurs composés iv’) tels que définis précédemment ; étant entendu que : - au moins une des compositions (A) ou (B) ou au moins une des compositions (A) ou (B) ou (C), si la composition (C) est présente, de préférence la composition (C), si la composition (C) est présente, comprend un ou plusieurs acides organiques iv) tels que définis précédemment ; et - au moins une des compositions (A) ou (B) ou au moins une des compositions (A) ou (B) ou (C), si la composition (C) est présente, comprend un ou plusieurs composés iv’). tels que définis précédemment.
Les acides organiques iv) sont présents de préférence dans la composition (A) ou dans au moins une des compositions (A) ou (C), de préférence dans la composition (C), si la composition (C) est présente.
Le faisceau 4 produit par cette source est envoyé vers un circulateur 6 et est ainsi transmis à une fibre 8, de préférence une fibre microstructurée, de préférence monomode (ce qui permet un meilleur contraste sur les interférences), réalisée par exemple dans un verre de composition Te 2 As 3 Se 5 (encore appelé verre « TAS »). Les pertes dans ce type de fibre sont faibles, de l’ordre de 1 dB/m.
Une faible partie (x %) 40, par exemple entre 1% et 10 % (par exemple 5 %), du faisceau 4 émis par la source 2 est prélevé et envoyé vers un dispositif 10 de détection rapide, par exemple une photodiode couplée à un circuit de transimpédance, qui permet d’amplifier le signal et de convertir le courant en tension.
Des moyens 16 formant un coupleur permettent de combiner un faisceau qui revient du matériau 12, après y avoir été réfléchi ou diffusé, avec cette partie 40 de faisceau prélevé sur le faisceau généré par la source 2.
Pour maximiser les interférences, les deux signaux ont de préférence des amplitudes proches. Le faisceau sonde ayant des pertes, on envoie plus de puissance vers la cible pour recevoir un signal de même ordre de grandeur que le signal prélevé 40.
En sortie de la fibre 8, le faisceau est dirigé vers un échantillon 12, par exemple un échantillon de matériau tel que du TNT (ou trinitrotoluène, C 7 H 5 N 3 O 6 ), ou du RDX (ou cyclo-triméthylène-trinitramine, C 3 H 6 N 6 O 6 ), ou du HMX (ou cyclo-tétraméthylène-tétranitramine, C 4 H 8 N 8 O 8 ), lesquels sont tous transparents aux longueurs d’onde envisagées dans le cadre de la présente demande. L’invention peut d’ailleurs être mise en œuvre avec des matériaux très variés, au contraire d’un système de type « VH », à l’aide duquel seuls très peu de matériaux peuvent être étudiés à coeur.
Des moyens 14 formant un collimateur, par exemple une lentille, permettent de focaliser le rayonnement vers une zone d’intérêt à l’intérieur de l’échantillon (solide, liquide, nuage de particules). De préférence, ces moyens de collimation sont munis d’une ou plusieurs couche(s) antireflet à la longueur d’onde de travail. De préférence encore, et comme illustré en , ces moyens 14 sont appliqués directement contre la cible 12 que le faisceau doit pénétrer pour éviter d’avoir une lame d’air et les réflexions parasites à la surface du collimateur et de l’échantillon.
Le faisceau réfléchi ou, a minima, diffusé par l’échantillon est collecté en partie et transmis par la fibre 8 au circulateur 6, qui l’envoie vers le coupleur 16, dans lequel il se combine avec le faisceau 40 prélevé sur le rayonnement laser initial (cas homodyne), puis vers le détecteur rapide 10; ce dernier détecte les interférences entre ces deux faisceaux.
Des moyens 20 de traitement permettent de traiter le signal détecté ; ils sont notamment aptes, à partir du signal d’interférences, à calculer la vitesse d’un front d’onde sur lequel le faisceau incident a été réfléchi. Les moyens 20 comportent par exemple un ordinateur ou un micro-ordinateur apte à, ou programmé pour, traiter les signaux d’interférence et calculer la vitesse de l’objet, par exemple du front d’onde, sur lequel le faisceau incident a été réfléchi. De préférence, le signal ou les signaux d’interférences est/sont traité(s) par transformée de Fourier ou par transformée en ondelettes du signal d’interférences ou par traitement avec deux phases.
La résolution spatiale d’un système selon l’invention est inférieure à celle des systèmes VH (par exemple de l’ordre de 5 à 10 fois inférieure) mais très supérieure à celle des systèmes RIF (par exemple de l’ordre de 300 à 1000 fois supérieure). Cette résolution spatiale est liée à la taille du faisceau à l’endroit où on souhaite détecter la vitesse. Or, cette taille dépend de la longueur d’onde : pour une longueur d’onde environ 10 µm, elle est d’environ 1 mm, alors que pour une longueur d’onde de 3,3 mm (donc bien au-delà de la gamme dans laquelle l’invention est mise en œuvre) cette taille est de plus de 1 cm. L’invention est donc particulièrement adaptée à la réalisation d’une mesure de vitesses, avec une résolution spatiale assez fine. Elle permet, par conséquent, de diriger plusieurs faisceaux de la même source ou à la même longueur d’onde vers le cœur de la cible, afin de réaliser plusieurs mesures simultanées. Le dispositif de la peut d’ailleurs être adapté pour la mise en œuvre de plusieurs faisceaux, chacun généré par une source laser, par exemple du type décrit ci-dessus (source laser QCL ou ICL) ; un exemple de dispositif mettant en œuvre plusieurs faisceaux est donné dans FR3098603.
La résolution temporelle d’un système selon l’invention est également inférieure à celle des systèmes VH (par exemple de l’ordre de 5 à 10 fois inférieure) mais très supérieure à celle des systèmes RIF (par exemple de l’ordre de 300 à 1000 fois supérieure). Cette résolution temporelle est approximée par la vitesse Doppler (égale à 2.V/λ, où V est la vitesse à détecter et λ la longueur d’onde utilisée). L’invention mettant en œuvre des longueurs d’onde comprises entre 3 µm et 14 µm, sa résolution temporelle est bien meilleure que celle des systèmes de type RIF. Cette bonne résolution temporelle permet en outre d’obtenir un grand nombre, typiquement plusieurs milliers, de franges d’interférence, par exemple un nombre de franges compris entre 5000 et 50 000 pour une vitesse de 8000m/s durant 10 µs, très largement supérieur au nombre de franges obtenues en technique RIF (laquelle permet d’en obtenir quelques dizaines, par exemple 50 dans les mêmes conditions). Le nombre de franges obtenues par un dispositif selon l’invention permet donc de réaliser un traitement par transformée de Fourier ou par ondelettes, ou avec deux phases, en vue de mesurer la vitesse d’un choc ou d’une détonation. On peut se reporter par exemple à l’article de Julien Devlaminck et al. « Digital signal processing for velocity measurements in dynamical material's behaviour studies », Rev. Sci. Instrum. 85, 035109 (2014), ou à l’article de de V.M. Bel’skii et al., intitulé “Microwave diagnostics of shock-wave and detonation processes”, paru dans Combustion, Explosion, and Shock Waves, Vol. 47, No. 6, pp. 639–650, (2011). La technique à 2 phases permet d'obtenir une mesure du déplacement ; le signal de déplacement peut ensuite être l'objet d'une dérivation pour obtenir la vitesse.
La fréquence Doppler d’un choc pouvant se propager à 8000 m/s (ordre de grandeur des valeurs couramment rencontrées sur les matériaux énergétiques dans lesquels a lieu un choc) est de 1,6 GHz à une longueur d’onde de 10 µm, ce qui est facilement enregistrable et la détection est possible avec la faible bande passante requise à cette longueur d’onde. Plus généralement, dans le cadre de la présente invention, on cherche à détecter des vitesses de chocs ou de détonations qui se produisent dans un matériau et qui sont comprises entre 5000 m/s et 10000 m/s ou des vitesses de surface entre 100 et 2000 m/s . La relativement faible fréquence Doppler qui est à détecter est due à la mise en œuvre d’une longueur d’onde assez élevée, comprise entre 3 µm et 14 µm.
Lorsqu’une mesure de vitesse est réalisée à l’aide d’un dispositif selon l’un des modes de réalisation de la présente invention, par exemple celui illustré en , un faisceau laser est produit par la source laser 2 et dirigé vers l’intérieur d’un échantillon de matériau 12. Comme expliqué ci-dessus, une partie 40 du faisceau produit par la source est également prélevée et envoyée vers le coupleur en vue d’interférer avec le faisceau qui est réfléchi par l’échantillon.
Par ailleurs, un choc est produit(s) dans ce dernier. Ce choc se propage dans la matière pendant une durée d’environ quelques µs, par exemple entre 1 µs et 10 µs. Le faisceau laser est réfléchi par le front de l’onde qui résulte du choc ou de la détonation et ce faisceau réfléchi est envoyé vers le circulateur 6 par l’intermédiaire de la fibre 8. Le circulateur envoie ce faisceau vers les moyens 16 de couplage où il interfère avec le signal 40, qui a été prélevé directement sur le faisceau en sortie de la source 2. Ces interférences sont détectées par les moyens de détection 10 et traités par les moyens 20 pour en déduire la vitesse du front de l’onde.
La représente une variante 1’ « hétérodyne » du dispositif selon l’invention : il comprend 2 sources laser 2, 2’. Les autres références numériques désignent des éléments identiques à ceux déjà décrits ci-dessus. Ce dispositif, le faisceau réfléchi par l’échantillon 12 interfère avec un faisceau 4’ d’une 2 ème source laser 2’. Les autres aspects et avantages décrits ci-dessus s’appliquent à cette variante du dispositif selon l’invention.
La représente une variante 1’’ d’un dispositif selon l’invention, avec traitement à 2 phases: des références numériques identiques à celles de la y désignent des mêmes éléments ; de plus, une lame demi-onde 18 permet de déphaser les deux signaux qui vont interférer et être détectés par les moyens 10’ (identiques ou similaires aux moyens 10 et déjà décrit ci-dessus). Les moyens 20 permettent ainsi d'obtenir une mesure du déplacement de la cible; le signal de déplacement peut ensuite être l'objet d'une dérivation, par exemple par les mêmes moyens 20, pour obtenir la vitesse; de ce point de vue, cette technique est moins favorable que celles qui mettent en oeuvre une transformée de Fourier ou un traitement par ondelette, lesquelles permettent d’obtenir directement la vitesse ou une estimation de celle-ci.
La représente une application d’un dispositif 1 selon l’invention mesure sur un nuage 22 de particules : des références numériques identiques à celles de la y désignent des mêmes éléments. Les autres aspects et avantages décrits ci-dessus s’appliquent à cette variante du dispositif selon l’invention.
Selon une mise en œuvre de l’invention, au moins un des moyens de séparation (notamment chaque moyen de séparation) peut comprendre un moyen de lestage posé sur le sol. Ce moyen de lestage peut être constitué d’un poids posé au sol. Ce moyen de lestage permet de maintenir le moyen de séparation du système de captage à la position prévue, entourant la sortie de la source considérée d’eau sous-marine et de préférence d’assurer l’étanchéité entre le système de séparation et le sol. Pour assurer l’étanchéité, le moyen de lestage doit être déformable pour suivre les défauts du sol. Pour ce faire, le moyen de lestage peut comprendre un tore constitué d’une toile flexible (déformable sans utiliser d’outillage particulier) et rempli de matériaux de particules solides (billes de béton, sable par exemples). Les particules solides confèrent un poids permettant au système la fonction de lestage posé au sol et la combinaison de la toile flexible et de particules solides permettent une déformation du moyen de lestage pour s’adapter aux variations du sol.
De préférence, le moyen de lestage peut être fixé à l’enveloppe (flexible ou rigide), de préférence étanche, pour assurer une séparation avec le moins de mélange possible entre l’eau de mer et l’eau de la source sous-marine considérée.
Avantageusement, au moins un des moyens de séparation (de préférence, l’enveloppe du moyen de séparation et de manière encore préférée, chaque enveloppe de chaque moyen de séparation) peut comprendre au moins un clapet anti-retour apte à permettre à l’eau de la source de passer par le clapet anti-retour du moyen de séparation considéré pour rejoindre l’eau de mer et à empêcher le passage de l’eau de mer à travers ce clapet anti-retour pour rejoindre l’eau de la source produite. En empêchant le passage de l’eau de mer à travers le moyen de séparation (via le clapet anti-retour), on évite ou on limite l’augmentation de la salinité de l’eau produite par le système de captage. Ainsi, l’eau n’a pas ou peu besoin d’être dessalée avant d’être utilisée pour les besoins des populations, du bétail ou des cultures. De plus, en permettant le passage de l’eau douce vers l’eau de mer, on peut limiter le débit et ainsi, on peut éviter une surpression locale trop importante qui pourrait être induite sur le moyen de séparation, notamment lorsqu’il s’agit d’une enveloppe flexible par exemple, et éventuellement sur la conduite, et éviter un jet d’eau important au niveau du bassin de débordement. Cette surpression locale peut notamment être générée lorsque la source est en crue et que le débit d’eau sortant de la source est supérieur au débit d’eau que l’on peut produire par le moyen de captage (par exemple en raison des pertes de charges induites dans la conduite).
Le clapet anti-retour peut être configuré pour s’ouvrir à partir d’un critère prédéterminé, ce critère prédéterminé peut de préférence correspondre à la valeur de surpression prédéterminée de la colonne d’eau de la source, la valeur de surpression prédéterminée dépendant des conditions de la source. De ce fait, on peut admettre une légère surpression dans la colonne d’eau pour empêcher l’introduction d’eau de mer dans le système de captage.
La limitation du débit par l’utilisation du clapet anti-retour peut s’avérer intéressante également en cas de limitation du volume du moyen de récupération (volume du réservoir par exemple), par exemple pour éviter que le niveau d’eau dans le moyen de récupération dépasse la section de débordement.
Avantageusement, l’au moins un clapet anti-retour (de préférence de chaque moyen de séparation) peut être configuré de manière à ce que leur ouverture soit tarée en pression à une pression supérieure à la pression de l’eau de mer au niveau du clapet anti-retour, de manière à éviter les fuites. Cette configuration permet une ouverture automatique du clapet anti-retour en fonction de la pression, sans intervention humaine, et sans commande électrique ou hydraulique, ce qui simplifie le système.
Selon une mise en œuvre, l’au moins un moyen de séparation (ou chaque moyen de séparation) peut comprendre plusieurs clapets anti-retours régulièrement répartis sur le moyen de séparation considéré (notamment sur l’enveloppe) autour de la sortie de la source sous-marine considérée, de manière à réduire la surpression sur le moyen de séparation ou à l’éliminer.
Avantageusement, le ou les clapets anti-retours peuvent être positionnés sur l’enveloppe rigide ou flexible d’au moins un moyen de séparation (de préférence de chaque moyen de séparation).
Préférentiellement, la section de passage en sortie de chaque bassin de débordement S b peut être déterminée par la formule de Bernoulli suivante en fonction de la hauteur du jet envisagée :
Avec Qc le débit d’eau produite dans le bassin de débordement considéré, g l’accélération de la pesanteur et Hj la hauteur envisagée du jet.
Par exemple, la section de passage en sortie de chaque bassin de débordement S b peut être d’au moins 1,5 fois, de préférence au moins 2 fois, la section de passage de la conduite ou de l’ouverture du bassin de débordement considéré. De ce fait, lorsque l’eau arrive dans le bassin de débordement, la vitesse est ralentie.
Le diamètre de la conduite D c peut être déterminé de manière que les pertes de charges Δh dans la conduite de longueur L c soient inférieures à un critère prédéterminé dépendant du projet dans lequel on souhaite implanter un système de captage (notamment en fonction de la profondeur de la source, de la pression de la source au niveau de sa sortie, de son débit …). Par exemple, on peut déterminer D c de manière que :
Avec v c la vitesse de l’eau dans la conduite, λ un coefficient fonction de la rugosité de la surface interne de la conduite et g l’accélération de la pesanteur.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la paroi de débordement d’au moins un bassin de débordement peut former un bol concave, l’ouverture de ce bassin de débordement étant alors positionnée au fond du bol ou sur un côté du bol à un niveau inférieur à la section supérieure du bol qui constitue la section de débordement. Lorsque ce bassin de débordement est relié par une conduite au moyen de séparation auquel il est connecté, la liaison avec la conduite correspond à la position de l’ouverture, soit au niveau du fond du bol concave (au point le plus bas du bol concave), soit sur un côté du bol à un niveau inférieur à la section supérieure du bol. Ainsi, on obtient un élargissement progressif de la section de passage depuis la conduite jusqu’à la sortie du bassin de débordement. Cela permet de limiter les perturbations du fluide, notamment les turbulences.
Pour ce mode de réalisation, le dispositif de récupération d’eau (unique pour tous les bassins de débordement du système ou celui associé exclusivement au bassin de débordement considéré) peut avantageusement entourer la paroi du bol concave. Ainsi, l’eau qui déborde tout autour du bol concave peut être récupérée dans le dispositif de récupération d’eau en limitant les pertes d’eau produite.
Additionnellement ou alternativement, au moins un bassin de débordement peut être formé par un caisson, de préférence parallélépipédique, comprenant la paroi de débordement. Autrement dit, l’une des parois verticales du caisson peut former la paroi de débordement. La paroi de débordement a un niveau supérieur inférieur au niveau supérieur des autres parois latérales du caisson. En d’autres termes, la paroi de débordement a une hauteur inférieure à la hauteur des autres parois latérales du caisson.