INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Le présent exposé concerne également un procédé d’optimisation de fonctionnement d’un aéronef multi-moteur utilisant un ensemble propulsif selon l’un quelconque des modes de réalisation précédents, dans lequel, lors d’une phase de démarrage de l’un du premier ou du deuxième moteur, la première machine électrique et/ou la deuxième machine électrique entrainent le générateur de gaz dudit premier moteur ou deuxième moteur sans entrainer la turbine libre, et après la phase de démarrage, la turbine libre dudit premier ou deuxième moteur entraine l’une de la première machine électrique ou de la deuxième machine électrique afin de générer de l'énergie électrique, la première machine électrique ou la deuxième machine électrique générant de l’énergie électrique étant apte à transmettre de l’énergie électrique à l’autre de la première ou de la deuxième machine électrique couplée uniquement au générateur de gaz.
Dans certains modes de réalisation, l’un du premier ou du deuxième moteur est apte à fonctionner seul, l’autre moteur fonctionnant alors dans un mode veille en étant entrainé au ralenti par la première ou la deuxième machine électrique, le moteur fonctionnant dans le mode veille étant redémarré par la première machine électrique au moins lors d’une phase de redémarrage rapide.
La représente un schéma fonctionnel de l’ensemble propulsif de la selon un mode de réalisation.
Une architecture d’un ensemble propulsif 100 selon un mode de réalisation de l’invention va être décrite dans la suite de la description, en référence aux figures 1 et 2.
Pour éviter que la turbine libre 11 n'entraîne en rotation l'arbre 14 du générateur de gaz 12, il faut que la première roue libre 312 ne soit pas engagée. Pour ce faire, les coefficients de réduction K1, K2 du premier réducteur 314 et du deuxième réducteur 324 sont choisis de manière appropriée. Par exemple, mais non nécessairement, les coefficients de réduction K1, K2 suivent les rapports décrits dans le document FR2929324.
La turbomachine 1 comprend également une deuxième machine électrique 32 couplée mécaniquement à l'arbre 14 du générateur de gaz 12 uniquement, de préférence par l’intermédiaire d’une troisième roue libre 33 permettant à la deuxième machine électrique 32 de ne pas être entrainée par le générateur de gaz lorsqu’elle n’est pas utilisée.
Dans cet exemple, alors que la première machine électrique 30 est une machine électrique de forte puissance, notamment de plusieurs centaines de kilowatts, la deuxième machine électrique 32 peut être un démarreur habituellement utilisé, d’une puissance de l’ordre de 10kW. On notera cependant que cette configuration n’est pas limitative, les première et deuxième machines électriques pouvant être inversées sans sortir du cadre de l’invention.
En outre, La turbomachine 2 peut être équipée d’une troisième machine électrique 40, de préférence également de plus faible puissance que la première machine électrique 30, par exemple un démarreur équivalent à la deuxième machine électrique 32. La troisième machine électrique 40 est couplée uniquement au générateur de gaz 22, et est apte à entrainer le générateur de gaz 22 lors d’une phase de démarrage, et à être entrainée par ledit générateur de gaz 22 après la phase de démarrage afin de générer de l'énergie électrique.
La présence des deux turbomachines 1, 2 permet un fonctionnement en mode SEO (pour « Single Engine Operative » en anglais), dans lequel seule la deuxième turbomachine 2 est en fonctionnement, assurant l’intégralité de la fourniture de puissance au rotor principal 62, la première turbomachine 1 étant volontairement arrêtée. Lorsque le mode SEO est engagé, le générateur de gaz 12 est mis en veille (ou en super-ralenti assisté), c’est-à-dire qu’il ne fournit plus de puissance. En revanche, pour être démarré le plus vite possible, le générateur de gaz 12 est entrainé dans la fenêtre d’allumage (dans une plage de 5 à 30% de sa vitesse de rotation nominale) par la première machine électrique 30 ou par la deuxième machine électrique 32.
A partir de ce fonctionnement en mode SEO, il est possible de redémarrer la première turbomachine 1 dans le cadre d’un redémarrage normal, c’est-à-dire hors situation d’urgence nécessitant un redémarrage rapide, en optimisant le fonctionnement de l’aéronef. Un tel procédé d’optimisation comprend dans un premier temps, lors de la phase de démarrage de la première turbomachine 1, le fait d’entrainer le générateur de gaz 12 par la première machine électrique 30 et/ou la deuxième machine électrique 32, sans entrainer la turbine libre 11. En effet, compte tenu de la présence de la deuxième roue libre 322, montée en opposition avec la première roue libre 312, la première machine électrique 30 ne peut entrainer la turbine libre 11 en rotation. Par ailleurs, la deuxième machine électrique 32 est couplée au générateur de gaz 12 uniquement, et ne peut donc pas entrainer la turbine libre 11.
La première et la deuxième machine électrique 30, 32 peuvent être pilotées par une unité de contrôle (non représentée). Ainsi, la première et/ou la deuxième machine électrique 30, 32 entraînent le générateur de gaz 12 par l’intermédiaire des roues libres 312, 33 respectivement, permettant le démarrage du générateur de gaz 12. Lors du démarrage du générateur de gaz 12, les gaz chauds entrainent la turbine libre 11, cette dernière étant reliée au rotor principal 62 via la première roue-libre 312, le réducteur de vitesse 51 et la roue libre du premier moyen de couplage principal 510.
Dans un deuxième temps, après la phase de démarrage, la turbine libre 11 entraine la première machine électrique 30 par l’intermédiaire de la deuxième roue libre 322 afin de générer de l'énergie électrique. La première machine électrique 30 peut être reliée électriquement à un réseau électrique de l’ensemble propulsif 100 afin d’alimenter différents équipements électriques (non représentés). On notera que les étapes ci-dessus s’appliquent également à un démarrage normal (et non un redémarrage depuis le mode SEO) de la turbomachine 1, et hors situation d’urgence.
En outre, après la phase de démarrage et lorsque les deux générateurs de gaz 12, 22 sont en fonctionnement (par exemple après le rallumage de la turbomachine 1 pour sortir du mode SEO), la troisième machine électrique 40 peut générer de l’énergie électrique en redondance avec la première machine électrique 30.
On notera que dans l’exemple illustré sur la , compte tenu de la présence de la troisième roue libre 33, la deuxième machine électrique 32 ne peut pas être entrainée pour fonctionner en mode génératrice, et par conséquent seule la première machine électrique 30 peut générer de l’énergie électrique. Cependant, en l’absence de la troisième roue libre 33, les première 30 et deuxième 32 machines électriques générer chacune de l’énergie électrique mutuellement sans sortir du cadre de l’invention.
Une architecture d’un ensemble propulsif 100’ selon un deuxième mode de réalisation de l’invention va être décrite dans la suite de la description, en référence aux figures 3 et 4.
Les caractéristiques de l’ensemble propulsif 100’ selon ce deuxième mode de réalisation sont en grande partie identiques à l’ensemble propulsif 100 selon le premier mode de réalisation, et ne seront pas répétées. Les modes de fonctionnement décrits plus haut en référence au premier mode de réalisation sont également applicables au deuxième mode de réalisation.
L’ensemble propulsif 100’ selon le deuxième mode de réalisation diffère toutefois de l’ensemble propulsif 100 selon le premier mode de réalisation en ce qu’il ne comprend pas de deuxièmes moyens de couplage désactivables. En d’autres termes, la première machine électrique 30 est en prise directe avec l’arbre 13 de la turbine libre 11, et est donc liée en permanence à celle-ci, y compris lors des phases de démarrage.
Compte tenu de cette architecture, lors d’un fonctionnement en mode SEO, le générateur de gaz 12 de la turbomachine 1 peut être maintenu au ralenti par la deuxième machine électrique 32 de manière à ne pas entrainer la turbine libre 11, ou par la première machine électrique 30. Dans ce deuxième cas, l’arbre 13 de la turbine libre 11 est également entrainé. Toutefois, le rotor principal 62 est entrainé par la turbomachine 2 et tourne à une vitesse plus élevée que l’arbre 13 de la turbine libre 11, de telle sorte que le moyen de couplage principal, et notamment la roue libre 510, est désactivée.
De manière connue, la pile à combustible doit être alimentée avec un flux d’oxygène sous pression. Aussi, il est connu de prévoir un compresseur pour fournir un flux d’air sous pression à la pile à combustible et l’alimenter en dioxygène.
Cependant, un tel compresseur est lourd et encombrant, ce qui présente un inconvénient important dans un contexte aéronautique qui vise à limiter la masse des aéronefs pour permettre de limiter leur consommation énergétique et ainsi leur impact environnemental. De plus, le compresseur nécessite d’être alimenté en énergie pour fonctionner. Une telle énergie est généralement fournie par la pile à combustible elle-même, ce qui limite son efficacité puisqu’elle fournit moins d’énergie aux autres équipements de l’aéronef. L’autonomie de la pile à combustible est également affectée puisqu’elle doit fournir plus d’énergie pour alimenter le compresseur en parallèle.
L’invention vise ainsi à éliminer au moins certains de ces inconvénients en proposant un ensemble propulsif qui soit efficace et dont l’autonomie est accrue, tout en s’assurant de limiter à la fois sa masse et son encombrement. L’ensemble propulsif selon l’invention permet également de conserver un niveau de sûreté de fonctionnement optimal tout en limitant les émissions de gaz à effet de serre.
PRESENTATION DE L’INVENTION L’invention concerne un ensemble propulsif pour aéronef comprenant : au moins une machine électrique de propulsion , au moins une pile à combustible configurée pour générer de l’énergie électrique pour alimenter la machine électrique de propulsion , la pile à combustible comprenant une entrée d’air , et une turbomachine à gaz comportant : un générateur de gaz comprenant un arbre de propulsion principal relié à au moins un étage de compression principal et à au moins un étage de turbine , l’étage de compression principal étant configuré pour accélérer un flux d’air principal issu d’une entrée d’air principale , un étage de compression auxiliaire monté sur un arbre de propulsion auxiliaire relié mécaniquement à l’arbre de propulsion principal , l’étage de compression auxiliaire étant configuré pour accélérer un flux d’air auxiliaire entre une entrée d’air auxiliaire et une sortie d’air auxiliaire , la sortie d’air auxiliaire étant reliée à l’entrée d’air de la pile à combustible de manière à l’alimenter avec un flux d’air sous pression.
L’ensemble propulsif selon l’invention permet d’alimenter le générateur de gaz et la pile à combustible en parallèle avec deux flux d’air distincts accélérés par deux étages de compression distincts intégrés à la turbomachine à gaz. Grâce à l’invention, la pile à combustible est alimentée avec un flux d’air sous pression en s’affranchissant de l’ajout d’un compresseur extérieur, ce qui permet de limiter la masse et l’encombrement de l’ensemble propulsif.
Grâce à la machine électrique de propulsion en complément de la turbomachine à gaz, l’ensemble propulsif présente également une autonomie accrue, ce qui permet d’optimiser ses performances.
La pile à combustible qui fonctionne à l’hydrogène alimente la machine électrique de propulsion avec de l’énergie électrique, ce qui permet un ensemble propulsif dont les émissions de gaz à effet de serre sont fortement limitées.
Dans une forme de réalisation, l’entrée d’air auxiliaire est confondue avec l’entrée d’air principal. La turbomachine à gaz comprend ainsi une unique entrée d’air commune pour l’étage de compression principal et l’étage de compression auxiliaire, ce qui permet de simplifier l’architecture de la turbomachine à gaz.
Dans une forme de réalisation, la turbomachine à gaz comprend un système de débrayage reliant mécaniquement l’arbre de propulsion principal et l’arbre de propulsion auxiliaire, le système de débrayage étant configuré pour évoluer entre une position embrayée, dans laquelle l’arbre de propulsion principal est solidaire de l’arbre de propulsion auxiliaire, et une position débrayée, dans laquelle l’arbre de propulsion principal est désolidarisé de l’arbre de propulsion auxiliaire. Un tel système de débrayage permet avantageusement de désolidariser en rotation les deux arbres de propulsion permettant à chaque étage de compression de fonctionner indépendamment. Un niveau de sureté de fonctionnement optimal est ainsi garanti.
Le système de débrayage permet à la pile à combustible d’être alimentée avec le flux d’air auxiliaire même lorsque le générateur de gaz ne fonctionne pas, par exemple en cas de panne de celui-ci. Dans ce cas, l’étage de compression auxiliaire est de préférence entrainé par un moteur électrique.
Dans une forme de réalisation, l’ensemble propulsif comprend un système de supervision configuré pour détecter lorsque le générateur de gaz fonctionne, ce qui permet de placer le système de débrayage dans la position débrayée de manière automatique. La continuité de l’alimentation de la machine électrique de propulsion est ainsi garantie.
Dans une forme de réalisation, l’étage de turbine du générateur de gaz étant configuré pour tourner autour de l’arbre de propulsion principal selon une vitesse de rotation, le système de débrayage est configuré pour évoluer entre la position embrayée et la position débrayée de manière automatique en fonction de la vitesse de rotation de l’étage de turbine du générateur de gaz, permettant de s’assurer du fonctionnement de l’ensemble propulsif.
Dans une forme de réalisation, le système de débrayage est configuré pour évoluer de la position débrayée et la position embrayée lorsque la vitesse de rotation de l’étage de turbine du générateur de gaz est supérieure à une vitesse seuil, en particulier, lorsque la vitesse de l’arbre de propulsion principal est supérieure à celle de l’arbre de propulsion auxiliaire.
De manière préférée, le système de débrayage est une roue libre, permettant l’utilisation d’un système simple, facilement intégrable dans l’enceinte de la turbomachine à gaz.
Lorsque l’étage de turbine du générateur de gaz fonctionne à un régime trop bas, par exemple lorsqu’il est en cours d’arrêt, le système de débrayage peut passer automatiquement dans la position débrayée pour permettre avantageusement à la pile à combustible de fonctionner.
De manière préférée, l’arbre de propulsion principal et l’arbre de propulsion auxiliaire sont coaxiaux, permettant une intégration simple dans la turbomachine à gaz.
Une telle méthode permet d’adapter la rétroaction à des variations de rythme de respiration et de volume d’inspiration du porteur du masque 30, en particulier lorsque les conditions extérieures évoluent, notamment lors de phases de stress.
De plus, la délivrance de l’oxygène au cours de la phase initiale P i permet de pallier les pertes d’oxygène dans un volume mort d’inspiration comprenant uniquement du gaz diluant.
Un facteur limitant du procédé de contrôle, et donc de la dilution par phase, est l’existence d’un débit maximum Dmax respectif de la vanne d’admission de mélange gazeux 13 et de la vanne d’entrée de gaz diluant 32. Un tel débit maximum Dmax empêche de délivrer suffisamment d’oxygène ou de gaz diluant pour satisfaire le débit d’inspiration pendant une partie de l’inspiration.
Cela apparaît notamment lorsque l’inspiration est courte et présente un pic de débit élevé, par exemple au cours d’une phase de stress. Cela apparait également lorsque la respiration est rapide et provoque une gêne à l’inspiration.
Pour pallier un tel problème, comme représenté sur la qui est une représentation graphique des gaz délivrés au cours d’un cycle de respiration lorsque le débit maximal d’une des vannes devient limitant, le système de contrôle 40 déclenche une phase intermédiaire P r , au cours de laquelle la vanne limitée en débit délivre son débit maximum. Dans une telle configuration, l’autre vanne délivre le complément de débit pour satisfaire le débit d’inspiration.
Dans l’exemple présenté en , la vanne d’admission de mélange gazeux 13 est limitée en débit et délivre son débit maximum Dmax. Ainsi, la vanne d’entrée de gaz diluant 32 est ouverte afin de délivrer le complément de débit, représenté par l’aire située au-dessus de la ligne discontinue correspondant à la valeur Dmax, délimitant le débit maximum de la vanne d’admission de mélange gazeux 13, et la courbe continue représentant le débit D en fonction du temps t.
Le calcul de la proportion d’oxygène délivrée est fait géométriquement en additionnant les aires correspondant à l’oxygène dans la courbe de débit D au cours de la phase initiale P i et de la phase intermédiaire P r , afin de mettre en œuvre la rétroaction comme décrit précédemment.
Dans l’exemple décrit, l’information relative à la proportion de gaz respirable est un rapport des volumes passant par la vanne d’admission de mélange gazeux 13 et la vanne d’entrée de gaz diluant 32.
D’autres types d’informations peuvent être obtenus en mettant en œuvre des capteurs, différents. Par exemple, il est possible de mesurer directement la fraction d’oxygène dans le mélange gazeux délivré en utilisant un capteur d’oxygène monté sur le masque 30. Alternativement, le capteur d’oxygène put être positionné de façon à mesurer la proportion d’oxygène dans les gaz expirés par le porteur. L’information peut alors être avantageusement complétée par une mesure de la proportion de CO 2 dans les gaz expirés, obtenue avec un capteur de CO 2 .
Par ailleurs, au cours d’un même cycle respiratoire, il peut être envisagé qu’une pluralité de phases initiales P i et une pluralité de phases finales P f se produisent, notamment en alternance les unes avec les autres.
Les figures 5a et 5b présentent deux représentations graphiques des gaz délivrés au cours d’un cycle de respiration comportant une pluralité d’alternances de distribution d’un mélange gazeux et d’un gaz diluant.
Ainsi, selon le nombre d’alternances et/ou en fonction d’une durée du cycle de respiration, notamment d’une inspiration de l’occupant, porteur du masque 30, le cycle respiratoire est susceptible de se terminer par :
une phase finale P fm de distribution de gaz diluant, telle que présenté par la ;
une phase initiale P im+1 , de distribution du mélange gazeux comprend majoritairement du gaz respirable, telle que présenté par la .
Une telle alternance permet de fournir de l’oxygène pur en début de respiration tout en permettant de reboucler plusieurs fois par cycle inspiratoire sur la qualité du mélange air/oxygène fourni. Il est ainsi possible de réagir plus rapidement en cas de variations rapides d’un schéma inspiratoire, tant en fréquence qu’en amplitude.
Pour la préparation de compositions à partir de produits conditionnés séparément, il est connu d’utiliser des robots permettant de réaliser plusieurs prélèvements de produits dans des conditionnements distincts pour les accumuler dans un récipient afin qu’ils y soient mélangés.
C’est notamment le cas dans les domaines de l’automobile et de la décoration où les peintures sont obtenues à partir de différents pigments qui sont ajoutés à une base contenue dans un pot qui, après fermeture, est alors secoué pour que les pigments se dissolvent dans la base et la colorent.
Toutefois, ce type de robot n’est pas efficace pour la création de composition obtenues à partir de produits visqueux ou semi-visqueux contenus dans des tubes. D’une manière générale, compte-tenu de la nature des produits qu’ils contiennent, les tubes sont généralement des tubes en aluminium.
En effet, la viscosité rend difficile le dosage des produits et donc l’obtention de la composition.
Pour répondre à cet inconvénient, plusieurs solutions ont été développées.
Une première solution, décrite dans le document de brevet publié sous le numéro EP 3 094 206, consiste en un système intégrant une pluralité de conditionnements contenant chacun un produit, et une seringue venant prélever dans des conditionnements la quantité souhaitée de produit nécessaire à la création de la composition.
Une deuxième solution, décrite dans le document de brevet publié sous le numéro EP 3 022 149, consiste en un système intégrant une pluralité de conditionnements contenant chacun un produit, et une pompe péristaltique utilisée pour prélever la quantité souhaitée de produit nécessaire à la création de la composition.
Si ces deux solutions permettent un prélèvement précis de la quantité de produit dans un conditionnement, ils présentent un inconvénient majeur.
En effet, le même organe est utilisé pour le prélèvement des différents produits.
L’organe de prélèvement présente une partie au moins qui est introduite dans le conditionnement. Ainsi, il est nécessaire de nettoyer l’organe de prélèvement entre chaque prélèvement sous peine d’obtenir une composition dégradée.
Un tel nettoyage s’avère obligatoire pour des machines utilisées pour l’obtention de compositions cosmétiques, notamment les colorations capillaires.
En effet, un mélange des produits pourrait nuire à la qualité et/ou à la précision de la coloration.
Une autre solution décrite dans le document de brevet publié sous le numéro FR 2 694 540, comprend un système de pinces destiné à réduire le volume interne de tubes pour extraire le produit qu’ils contiennent.
Si ce système permet de gagner du temps en supprimant l’étape de rinçage, il présente un inconvénient majeur.
En effet, les pinces peuvent ne pas être adaptées à différentes tailles de tubes. Par ailleurs, les tubes étant scellés par pliage d’une extrémité de remplissage, ce pliage engendre une surépaisseur qui gêne au pincement complet du tube.
Il en résulte qu’il reste une quantité importante de produit dans le tube, et donc un gaspillage de produit.
Certains échangeurs de chaleur, par exemple des dispositifs de refroidissement de batterie peuvent comprendre des plaques planes assemblées ensemble qui comprennent une pluralité de canaux pour le fluide. La surface plane de tels échangeurs de chaleur permet un meilleur échange de chaleur entre la batterie et la substance circulant à l’intérieur de l’échangeur de chaleur. De telles plaques assemblées ensemble peuvent également être utilisées pour offrir des unités de climatisation ou de chauffage compactes. Cependant, les canaux formés sur les plaques peuvent être sujets à la surchauffe. En outre, ces mêmes canaux peuvent comprendre des milieux de température et/ou de pression différentes qui peuvent amener des zones adjacentes de l’unité à une vitesse de contraction ou d’expansion différente. Ceci peut endommager les sous–composants de l’unité et par conséquent, ceci peut conduire à la fuite.
La présente invention a pour but d’atténuer les effets négatifs d’une surchauffe potentielle de l’unité.
Il serait désirable de fournir une isolation thermique à l’intérieur de l’unité permettant de compenser des différences de température de zones adjacentes.
L’objet de l’invention est, parmi d’autres, un module de gestion de fluide destiné à un véhicule, comprenant : un bloc destiné à la distribution du fluide dans le module, ledit bloc comprenant au moins une vanne, une unité destinée à la circulation du fluide dans le module (1), l’unité comprenant au moins une plaque, nommée plaque de transfert, façonnée de manière à former au moins un canal destiné à recevoir le fluide, et une plaque, nommée plaque de support, le bloc et l’unité étant raccordés ensemble de manière fluidique, la vanne étant configurée pour distribuer le fluide dans le canal de l’unité, caractérisé en ce que l’unité comprend au moins une zone de refroidissement configurée pour compenser l’expansion thermique de la plaque de transfert relativement à la plaque de support.
Avantageusement, la zone de refroidissement est située sur la plaque de transfert.
Avantageusement, la zone de refroidissement est située sur la plaque de support.
Le véhicule est, par exemple, un véhicule terrestre, marin ou aérien.
Le siège 10 comprend au moins un élément de support 12. Notamment, le siège 10 comprend une pluralité d’éléments de support 12.