INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Des propulseurs ioniques à grilles sont utilisés dans des véhicules spatiaux tels que des satellites ou des sondes spatiales, pour produire la poussée de propulsion du véhicule spatial. Ces propulseurs ioniques à grilles peuvent être du type à décharge continue, désigné par l’acronyme GIT pour «Gridded-Ion Thruster» en anglais et aussi appelé type Kaufman ou «ring cusp», ou bien du type à décharge radiofréquence, désigné par l’acronyme RIT pour «Radiofrequency Ion Thruster». Ainsi, au moins un propulseur ionique à grilles peut être embarqué à bord d’un véhicule spatial, avec un ensemble d’alimentation électrique qui est destiné à fournir à ce propulseur des tensions et courants électriques appropriés pour que ce dernier produise la poussée de propulsion désirée.
Il est alors nécessaire de vérifier le bon fonctionnement de l’ensemble d’alimentation électrique, non seulement pour que cet ensemble soit capable d’alimenter électriquement le propulseur afin de produire une poussée désirée, mais aussi pour que l’ensemble d’alimentation électrique soit capable de réaliser un test du propulseur qui caractérise une évolution de celui-ci au cours de sa durée d’utilisation à bord du véhicule spatial. En effet, de multiples mécanismes d’usure et de vieillissement affectent le propulseur ionique à grilles pendant sa durée d’utilisation, en altérant progressivement ses caractéristiques. Cette usure ou vieillissement est surveillé(e) et caractérisé(e) pendant que le véhicule spatial est dans l’espace extraterrestre, en faisant réaliser répétitivement un test du propulseur par son ensemble d’alimentation électrique. Les résultats de ce test permettent d’ajuster au moins un point de fonctionnement à utiliser pour le propulseur. Ils permettent aussi de gérer une vitesse de vieillissement du propulseur dans sa durée d’utilisation restante, et notamment d’établir des compromis entre un ralentissement de ce vieillissement et des fonctionnements qui sont plus performants pour la mission du véhicule spatial, mais qui provoquent une usure plus rapide.
Le document US 6,964,396 B2 décrit de réaliser un test de type EBS, pour «Electron Back-Streaming» en anglais ou mesure de rétro-circulation d’électrons, mais ce test est réalisé à bord du véhicule spatial lorsqu’il est dans l’espace extraterrestre.
Pour tester l’ensemble PPU d’alimentation électrique et le propulseur ionique sur Terre, il est nécessaire de connecter le propulseur ionique à grilles à cet ensemble PPU d’alimentation électrique, et de faire fonctionner le propulseur. Pour cela, le propulseur doit être enfermé dans une enceinte à vide qui est capable de reproduire au mieux les conditions environnementales de l’espace extraterrestre. Mais ces exigences opératoires sont très contraignantes, notamment parce qu’elles nécessitent de disposer du propulseur et de l’enceinte à vide pour tester l’ensemble d’alimentation électrique. En outre, l’ensemble d’alimentation électrique est testé en général au moins deux fois sur Terre, avant qu’il soit intégré au véhicule spatial, et après que cette intégration a été effectuée. Ces tests font partie de la procédure AIT, pour Assemblage-Intégration-Tests dans le jargon de l’Homme du métier.
Problème technique L’invention a alors pour but de répondre à ce besoin de tester sur Terre l’ensemble PPU d’alimentation électrique d’un propulseur ionique à grilles, d’une façon qui soit plus facile qu’en mettant en œuvre un fonctionnement du propulseur.
Plus particulièrement, l’invention a pour but de permettre de tester un ensemble d’alimentation électrique pour propulseur ionique à grilles, sans qu’il soit nécessaire de disposer du propulseur ni de le mettre dans des conditions opératoires qui reproduisent l’environnement extraterrestre.
Notamment, l’invention a pour but de vérifier, au sol, la capacité d’un ensemble d’alimentation électrique pour propulseur ionique à grilles à appliquer un test de type EBS au propulseur.
Pour atteindre ce but ou un autre, un premier aspect de l’invention propose un dispositif électrique qui est destiné à se comporter comme un propulseur ionique à grilles lorsque le dispositif est connecté électriquement, par des bornes de ce dispositif, à un ensemble d’alimentation électrique de pilotage du propulseur, le dispositif comprenant au moins : - une première borne pour recevoir une tension électrique positive fournie par l’ensemble d’alimentation électrique, et destinée à remplacer une borne d’alimentation d’une grille d’écran du propulseur ; - une deuxième borne pour recevoir une tension électrique négative fournie par l’ensemble d’alimentation électrique, et destinée à remplacer une borne d’alimentation d’une grille d’accélération du propulseur ; - une troisième borne pour transmettre à un nœud commun de référence de l’ensemble d’alimentation électrique, un courant de retour provenant du dispositif, et destinée à remplacer une borne de retour de courant d’un neutraliseur du propulseur qui a pour fonction de générer un flux d’électrons de neutralisation de faisceau ionique lors d’un fonctionnement du propulseur, le nœud commun de référence formant une référence de potentiel électrique pour la tension électrique positive et pour la tension électrique négative ; - une quatrième borne pour recevoir un courant de maintien de neutraliseur provenant de l’ensemble d’alimentation électrique, et destinée à remplacer une borne d’un système de maintien du neutraliseur du propulseur ayant pour fonction de maintenir une température de ce neutraliseur lors du fonctionnement du propulseur ; - une résistance de simulation de maintien de neutraliseur, qui est connectée entre les troisième et quatrième bornes du dispositif ; - au moins deux cinquièmes bornes pour recevoir une puissance de décharge qui est fournie par un étage d’alimentation de décharge de l’ensemble d’alimentation électrique, et destinées à remplacer au moins en partie des bornes du propulseur qui sont dédiées à recevoir la puissance de décharge pour générer un plasma ayant une fonction de source d’ions lors du fonctionnement du propulseur ; - une unité de mesure, agencée pour mesurer la puissance de décharge reçue ; - une première source de courant dépendante, qui possède une borne positive connectée à la première borne du dispositif et une borne négative connectée à la troisième borne du dispositif, la première source de courant dépendante étant destinée à fixer un courant de faisceau qui s’écoule à travers cette première source de courant dépendante de sa borne positive vers sa borne négative ; - une seconde source de courant dépendante, qui possède une borne positive connectée à la première borne du dispositif et une borne négative connectée à la deuxième borne du dispositif, la seconde source de courant dépendante étant destinée à fixer un courant de grille d’accélération qui s’écoule à travers cette seconde source de courant dépendante de sa borne positive vers sa borne négative ; et - un condensateur, qui est connecté entre les bornes positive et négative de la seconde source de courant dépendante.
Selon une caractéristique supplémentaire du dispositif de l’invention, il est configuré pour déterminer, lorsque le dispositif est alimenté électriquement et connecté à l’ensemble d’alimentation électrique, le courant de faisceau en fonction de la puissance de décharge mesurée par l’unité de mesure et en fonction d’au moins un paramètre de configuration du dispositif, et pour déterminer en outre le courant de grille d’accélération en fonction du courant de faisceau et en fonction d’au moins un autre paramètre de configuration du dispositif.
De façon générale, chaque paramètre caractéristique du propulseur et les paramètres de configuration qui sont utilisés pour le dispositif à l’étape /2/ d’un procédé de test conforme au second aspect de l’invention, peuvent concerner un propulseur ionique à grilles à décharge continue, c’est-à-dire de type GIT, ou un propulseur ionique à grilles à décharge radiofréquence, c’est-à-dire de type RIT.
est diagramme qui montre un propulseur ionique à grilles de type GIT en situation de fonctionnement, en étant connecté à un ensemble d’alimentation électrique, tel que connu de l’art antérieur ;
correspond à pour un propulseur ionique à grilles de type RIT, aussi tel que connu de l’art antérieur ;
correspond à en remplaçant le propulseur ionique à grilles de type GIT par un premier dispositif conforme à l’invention ;
correspond à en remplaçant le propulseur ionique à grilles de type RIT par un second dispositif conforme à l’invention ; et
est un diagramme temporel qui montre un déroulement de test EBS réalisé avec un dispositif qui est conforme à l’invention.
Description détaillée de l’invention Dans ces figures, tous les éléments ne sont représentés que symboliquement, et des références identiques qui sont indiquées dans des figures différentes désignent des éléments identiques ou qui ont des fonctions identiques. En outre, pour raison de clarté de la présente description, les composants des ensembles d’alimentation électrique et des propulseurs qui sont décrits sont limités à ceux concernés par l’invention. En particulier, chacun des propulseurs ioniques à grilles de et comprend un système de gestion de gaz qui n’est pas représenté, et chaque ensemble d’alimentation électrique comprend des unités d’alimentation additionnelles et des interfaces dédiées au système de gestion de gaz, qui ne sont pas représentées non plus.
Dans , la référence 1 désigne un ensemble d’alimentation électrique, communément désigné par l’acronyme PPU pour «Power Processing Unit» en anglais, et au moins un propulseur ionique à grilles 2 du type propulseur ionique à grilles à décharge continue, désigné par l’acronyme GIT pour «Gridded Ion Thruster». Le propulseur 2 est connecté électriquement à l’ensemble d’alimentation électrique 1 pour être alimenté électriquement par ce dernier, de façon à permettre un fonctionnement du propulseur. Ainsi, les différents composants du propulseur 2 sont alimentés en tensions et courants électriques par l’intermédiaire de l’ensemble d’alimentation électrique 1.
Le propulseur 2 de type GIT de comprend une enceinte à plasma 20, qui est munie d’une anode 21 et d’une cathode 22. L’anode 21 peut être située autour d’une ouverture de sortie de l’enceinte à plasma 20, par laquelle des ions sont destinés à sortir lors du fonctionnement du propulseur 2. Bien que cela n’apparaisse pas sur la figure pour raison de clarté de celle-ci, la cathode 22 peut être située au niveau du fond de l’enceinte à plasma 20, à l’opposé de son ouverture de sortie. L’enceinte à plasma 20 est munie d’un système de confinement magnétique 23, qui est couramment appelé «magnet». Ce système de confinement magnétique 23 est constitué par un électro-aimant dont la géométrie est appropriée pour confiner le plasma à l’intérieur de l’enceinte 20. Pour produire le plasma dans l’enceinte 20, et constituer ainsi une source des ions qui sont éjectés vers l’extérieur d’un véhicule spatial qui est destiné à être équipé du propulseur 2, une décharge électrique continue est générée dans l’enceinte 20 entre l’anode 21 et la cathode 22, en même temps qu’un gaz ionisable y est introduit. Le plasma qui est ainsi généré dans l’enceinte 20 possède la fonction de source des ions qui sont éjectés vers l’extérieur lors du fonctionnement du propulseur 2.
Le propulseur ionique à grilles 2 comprend en outre au moins deux grilles conductrices électriquement, qui sont disposées parallèlement et à distance l’une de l’autre devant l’ouverture de sortie de l’enceinte à plasma 20. La première grille, appelée grille d’écran et désignée par la référence 24 a pour fonctions principales de contrôler la quantité d’ions qui sortent de l’enceinte à plasma 20 et de participer à accélérer ces ions. Pour cela, la grille d’écran 24 est portée à une tension électrique positive qui est notée V PHV . La seconde grille, appelée grille d’accélération et désignée par la référence 25, contribue à accélérer les ions qui sortent de l’enceinte à plasma 20, en coopération avec la grille d’écran 24, et crée simultanément une barrière de potentiel électrique entre la grille d’écran 24 et le neutraliseur 27 décrit plus loin, pour des électrons qui sont émis par ce dernier. Pour cela, la grille d’accélération 25 est portée à une tension électrique négative qui est notée V N HV . La grille d’écran 24 est intermédiaire entre l’ouverture de sortie de l’enceinte à plasma 20 et la grille d’accélération 25. Possiblement, le propulseur 2 peut comprendre en outre au moins une troisième grille additionnelle. Une telle troisième grille, dite grille de décélération, peut être destinée à être connectée électriquement à une masse électrique du véhicule spatial.
Le propulseur 2 de type GIT comprend en outre les deux composants suivants, qui sont associés à la cathode 22 : une résistance de chauffage de cathode, désignée par la référence 26, et un système de maintien 220 qui est distinct de l’anode 21 dont la fonction est de conduire la décharge électrique de génération du plasma dans l’enceinte 20. Dans , la notation CATH. désigne l’ensemble de cathode qui est formé par la cathode 22 elle-même, sa résistance de chauffage 26 et son système de maintien 220.
Le neutraliseur 27, noté NEUTR., a pour fonction lors du fonctionnement du propulseur 2, d’émettre vers l’extérieur un faisceau d’électrons pour neutraliser le faisceau des ions qui sortent de l’enceinte à plasma 20 à travers les grilles 24 et 25. Il comprend un émetteur d’électrons 271, un système de maintien de neutraliseur 272 et une résistance de chauffage de neutraliseur 273.
L’ensemble d’alimentation électrique 1 comprend plusieurs unités d’alimentation séparées qui sont dédiées à alimenter respectivement en tensions et courants électriques les composants du propulseur 2. Pour cela, chacune de ces unités d’alimentation possède une première borne de sortie qui est connectée électriquement au composant correspondant, et une seconde borne de sortie qui est connectée à un nœud commun de référence communément désigné par CRP pour «Cathode Return Potential» en anglais, ou parfois NRP pour «Neutralizer Return Potential». Ce nœud commun de référence CRP est lui-même connecté électriquement à une masse électrique 10 de l’ensemble d’alimentation électrique 1 par un système conducteur de charges 17, parfois appelé «bleed resistor» en anglais. L’ensemble d’alimentation électrique 1 comprend notamment les unités d’alimentation suivantes : - une unité d’alimentation de plasma 11, notée ANODE et dédiée à alimenter l’anode 21 de l’enceinte à plasma 20 en courant électrique, cette unité d’alimentation 11 constituant l’étage d’alimentation de décharge de l’ensemble d’alimentation électrique 1 pour le cas GIT ; - une unité d’alimentation de confinement magnétique 110, notée MAGNET et dédiée à alimenter électriquement le système de confinement magnétique 23 ; - une unité d’alimentation 12 qui est dédiée à la polarisation de la grille d’écran 24, et notée PHV pour «positive high voltage» en anglais ; - une unité d’alimentation 13 qui est dédiée à la polarisation de la grille d’accélération 25, et notée NHV pour «negative high voltage» ; - un ensemble d’alimentation de neutraliseur 15, qui est dédié à alimenter le système de maintien 272 du neutraliseur 27 en courant électrique. Cet ensemble d’alimentation de neutraliseur 15 peut lui-même comprendre une unité d’alimentation d’allumage du neutraliseur 27, notée NEUTR. IGNITOR, et une unité d’alimentation de maintien du neutraliseur 27, notée NEUTR. KEEPER, qui sont connectées en parallèle ; et - une unité d’alimentation de chauffage de neutraliseur 16, notée NEUTR. HEATER et dédiée à alimenter électriquement la résistance de chauffage de neutraliseur 273.
Pour le propulseur 2 du type GIT de , l’ensemble d’alimentation électrique 1 comprend en outre les unités d’alimentation supplémentaires suivantes qui sont dédiées à l’ensemble de cathode : - un ensemble d’alimentation de cathode 111, qui est dédié à alimenter le système de maintien 220 en courant électrique. Cet ensemble d’alimentation de cathode 111 peut lui-même comprendre une unité d’alimentation d’allumage de la cathode 22, notée CATH. IGNITOR, et une unité d’alimentation de maintien de la cathode 22, notée CATH. KEEPER, qui sont connectées en parallèle ; et - une unité d’alimentation de chauffage de cathode 112, notée CATH. HEATER et dédiée à alimenter électriquement la résistance de chauffage de cathode 26.
Par ailleurs, l’ensemble d’alimentation électrique 1 comprend en outre un dispositif d’asservissement qui est associé à l’unité d’alimentation de plasma 11, et qui est adapté pour varier en temps réel la puissance de décharge délivrée par celle-ci de façon à maintenir constant un courant de faisceau I beam pendant un fonctionnement nominal du propulseur 2. Ce dispositif d’asservissement, appelé BCC pour «beam current control», peut comprendre un module de mesure 12m qui est agencé pour mesurer le courant I PHV transmis par l’unité d’alimentation 12 à la grille d’écran 24, un module de mesure 13m qui est agencé pour mesurer le courant I NHV reçu par l’unité d’alimentation 13 en provenance de la grille d’accélération 25, et un module 18 qui est adapté pour contrôler la puissance électrique qui est délivrée en sortie par l’unité d’alimentation de plasma 11. Les modules de mesure 12m et 13m transmettent en temps réel au module 18 les valeurs mesurées des courants I PHV et I NHV , afin que le module 18 ajuste le courant de décharge I d pour maintenir constante une valeur de la différence I PHV – I NHV . Cette valeur de différence I PHV – I NHV correspond au courant de faisceau I beam pour un fonctionnement nominal du propulseur 2, c’est-à-dire en l’absence de rétro-circulation d’électrons qui proviennent du neutraliseur 27 et qui sont collectés par la grille d’écran 24. Le mode de fonctionnement du propulseur 2 pour lequel la différence I PHV – I NHV est constante, est obtenu en activant le dispositif d’asservissement BCC, et le mode de fonctionnement pour lequel la puissance de décharge est constante, est obtenu en désactivant le dispositif d’asservissement BCC.
Ensemble pour un accessoire de diffusion de vapeur Le présent exposé concerne le domaine électroménager. Plus précisément, le présent exposé porte sur un appareil électroménager de diffusion de vapeur.
ETAT DE LA TECHNIQUE Certains appareils électroménagers utilisent de la vapeur. Pour ce faire, un conduit est généralement prévu pour alimenter l’accessoire permettant de projeter de la vapeur à la base qui génère la vapeur. Le raccord entre le conduit et la base est critique car il existe un risque d’arrachage suite à une traction trop importante de l’utilisateur sur l’accessoire. Un tel arrachage est susceptible de mettre en péril la sécurité de l’utilisateur car de la vapeur brûlante pourrait alors être projetée hors de la base, au niveau du raccord endommagé.
Sur ces deux figures, la broche 1A et les languettes 1B.3 du connecteur 1 sont configurées pour passer à travers le circuit imprimé 3, de manière à ce que le connecteur 1 puisse former le dissipateur thermique des composants de puissance (lesdits composants n’étant pas représentés sur les figures 3a et 3b). Le passage des languettes 1B.3 et de la broche 1A est permis grâce à la présence d’un ensemble d’orifices 3B prévu à cet effet dans le circuit imprimé 3.
Un ensemble d’orifices 3B est prévu pour chaque connecteur 1 à installer sur le circuit imprimé 3. Ainsi, chaque ensemble d’orifices 3B comprend un orifice central 3B.1 et au moins trois orifices excentrés 3B.2 par rapport audit orifice central 3B.1. L’orifice central 3B.1 permet plus spécifiquement l’emmanchement de la broche 1A du connecteur 1. Chacun des orifices excentrés 3B.2 est configuré pour permettre le passage protubérant de l’une des languettes 1B.3 du connecteur 1 correspondant. Alternativement, si le nombre de languettes 1B.3 prévu est de deux, seuls deux orifices excentrés 3B.2 seront prévus à proximité de l’orifice central 3B.1.
Sur les figures 3a et 3b, la tête 1B de connecteur 1 est positionnée sur la première face 3A.1 (visible à la ) du circuit imprimé 3, la broche 1A et au moins une des languettes 1B.3 étant protubérantes vers la deuxième face 3A.2 (visible à la ) dudit circuit 3. Avantageusement, au moins une des languettes 1B.3 traverse le circuit imprimé 3 de manière protubérante. La protubérance de l’au moins une des languettes 1B.3 est avantageusement d’au moins 1.2mm. Préférentiellement, toutes les languettes 1B.3 sont protubérantes.
Ainsi, lorsque le connecteur 1 est monté sur le circuit imprimé 3, la ou les zones d’appui 1B.2bi des branches 1B.2 sont configurées pour venir en butée contre ledit circuit 3, et, plus particulièrement, contre la première face 3A.1 du circuit imprimé 3. Cette configuration améliore la stabilité du connecteur 1 sur le circuit imprimé 3.
La montre une vue en coupe du connecteur selon le premier mode de réalisation de l’invention, monté sur le circuit imprimé.
Lorsque le connecteur 1 est monté sur le circuit imprimé 3, la tête 1B dudit connecteur 1 est positionnée à une distance dc dudit circuit 3, et plus particulièrement, à une distance dc de la première face 3A.1 dudit circuit 3. Cette distance dc entre la portion centrale plane 1B.1 de la tête 1B du connecteur 1 et le circuit imprimé 3 est préférentiellement comprise entre 0.5mm et 5mm, et plus préférentiellement entre 2mm et 4mm.
La distance dc minimale permet la circulation d’air entre la tête 1B de connecteur 1 et le circuit imprimé 3, et permet donc la dissipation thermique des composants de puissance situés à proximité du connecteur 1 (lesdits composants n’étant pas visibles à la ). Une distance dc maximale permet de limiter l’épaisseur totale du circuit imprimé 3.
La montre une vue des connecteurs selon un premier mode de réalisation de l’invention, montés sur le circuit imprimé, et avant le soudage.
Différentes méthodes peuvent être utilisées pour fixer les connecteurs 1 sur le circuit imprimé 3. La méthode préférée est le soudage par brasage, et de manière plus préférentielle, la méthode de brasage à la vague. Alternativement, d’autres méthodes connues de l’homme du métier peuvent être envisagées.
Préférentiellement, au moins une des languettes (les languettes n’étant pas visibles sur cette figure) de chaque connecteur 1 est fixée sur le circuit imprimé 3 par soudage. Plus préférentiellement, de manière à permettre une meilleure résistance aux efforts, les trois languettes sont fixées au circuit imprimé 3 par soudage.
Pour réaliser le soudage, au moins deux portions de pâtes à braser 9 par languette sont positionnées sur la première face 3A.1 du circuit imprimé 3. Préférentiellement, ces deux portions 9 de pâte à braser sont positionnées de chaque côté d’une languette. Lors du brasage, la pâte à braser 9 va s’introduire par capillarité dans l’orifice (ledit orifice n’étant pas visible sur cette figure) de manière à souder la languette correspondante au circuit imprimé 3. Les deux sections de pâte à braser 9 permettent à la soudure d’entourer l’intégralité de la languette. De manière préférentielle, le volume de pâte à braser 9 souhaitée par languette est compris entre 5mm 3 et 7mm 3 , et de manière plus préférentielle, le volume est d’environ 6mm 3 . Préférentiellement, le matériau choisi pour la réalisation de la soudure est le cuivre.
De manière additionnelle, un soudage autour de la broche de chaque connecteur 1 peut également être prévu (la broche n’étant pas visible sur cette figure).
Ce type de soudure permet une meilleure fiabilité et une meilleure répétabilité de la procédure de soudage. La soudure est plus efficace, plus durable et sa réalisation mieux maîtrisée.
Alternativement, le soudage peut être réalisé sur la deuxième face du circuit imprimé 3 (la deuxième face n’étant pas visible sur cette figure). Dans ce cas, la protubérance de l’une des languettes est importante pour réaliser un soudage adéquat.