INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
DESCRIPTION DÉTAILLÉE L’un des problèmes rencontrés avec les systèmes de gonflage alimentés électriquement est l’identification d’une source d’énergie viable. Dans le contexte, les toboggans d’évacuation des avions doivent être déployés extrêmement rapidement. Dans la plupart des cas, un toboggan entier doit être gonflé en six secondes au maximum. Le toboggan d’évacuation de l’avion doit également rester déployé pendant toute sa durée d’utilisation qui, selon la réglementation en vigueur, est d’environ 90 secondes. (Les réglementations gouvernementales exigent qu’un avion ait un nombre suffisant de toboggans d’évacuation et de portes d’évacuation permettant à l’ensemble de l’avion d’être évacué dans les 90 secondes suivant un événement d’urgence.) En conséquence, la source d’alimentation du système de gonflage doit être capable de fournir une puissance de sortie très élevée pendant les 1 à 6 premières secondes de fonctionnement afin de gonfler complètement et rapidement le toboggan. Il devrait également être capable de maintenir le gonflage pendant toute la durée d’utilisation qui, dans la plupart des cas, sera d’au moins 90 secondes. (Bien que cette divulgation soit décrite en relation avec des toboggans d’évacuation d’avions, il faut avoir à l’esprit que les systèmes d’alimentation décrits ici sont utilisables en relation avec tout autre type de dispositif de sécurité gonflable, tel que des toboggans d’évacuation, des toboggans/radeaux d’évacuation, des radeaux de sauvetage, des flotteurs d’urgence, des systèmes de flottaison d’urgence, des gilets de sauvetage, des abris de décontamination gonflables, des abris gonflables, des abris militaires gonflables, des radeaux de sauvetage pour l’aviation, des radeaux de sauvetage marins, des leurres de navires et des cibles militaires gonflables, des applications spatiales des éléments susmentionnés, ou toute combinaison de ceux-ci.)
Pour atteindre un objectif de poids et de taille lors de l’utilisation d’un système de gonflage électrique, une source d’énergie petite, légère mais puissante est nécessaire. Il existe de nombreuses options pour alimenter un système de gonflage électrique, mais la plupart présentent des inconvénients importants, notamment des problèmes de performances, de poids, de charge, de stockage et de sécurité.
Par exemple, l’un des inconvénients de l’utilisation d’une batterie à ions lithium est qu’elle nécessite des électrolytes liquides ou en gel qui peuvent être instables dans certaines gammes de température. Les batteries à ions lithium à électrolyte liquide peuvent également présenter des performances réduites à basse température. La résistance interne de la batterie augmente avec le cycle et l’âge, ce qui réduit la consommation de courant maximale. Finalement, cette résistance interne croissante peut laisser une batterie à ions lithium dans un état tel qu’elle ne peut plus supporter les courants de décharge normaux nécessaires à l’alimentation du moteur de gonflage sans chute de tension ou surchauffe inacceptable. De plus, les batteries à ions lithium contiennent un électrolyte inflammable qui peut exploser ou brûler s’il est surchauffé, endommagé ou sinon exposé à des températures ou des pressions élevées ou basses.
Par conséquent, des modes de réalisation de la présente invention proposent une batterie thermique utilisée pour alimenter un système de gonflage électrique. Une batterie thermique utilise un électrolyte solide qui se transforme en liquide lors de l’activation. Dans un exemple, la batterie thermique peut être appelée ‘batterie à sel fondu’. Ce type de batterie thermique utilise du sel comme électrolyte. Le sel est solide et inactif à température ambiante. Par exemple, le sel est stable dans des gammes de température de fonctionnement d’environ -65 °F jusqu’à environ 160 °F. Le sel doit également rester stable pendant le stockage à des températures allant jusqu’à environ +185 °F. Cela peut être un plus quant à la sécurité et à la capacité de stockage du système de gonflage électrique car un toboggan d’évacuation d’avion peut être soumis à des températures extrêmes lorsqu’il est stocké et non utilisé.
Comme le montrent les figures 3 et 4, la batterie thermique 20 peut incorporer une ou plusieurs cellules 22, montées en série ou en parallèle, en fonction de la tension et de la capacité de sortie souhaitées. En référence maintenant à la , une couche d’isolation 24 vient entourer les cellules 22. La quantité d’isolation 24 utilisée peut être modifiée afin de gérer la chaleur externe subie par la zone entourant la batterie thermique 20. Les cellules 22 et l’isolation 24 de la batterie thermique 20 sont logées dans un boîtier 26. Le long d’au moins une des parois du boîtier se trouve un trou d’allumage 28 par lequel un mécanisme d’activation de la batterie, tel qu’un allumeur ou une source de chauffage à électrolyte peut activer la batterie thermique 20. Le trou d’allumage 28 est représenté le long d’une paroi de fond du boîtier 26, mais il faut avoir à l’esprit que d’autres positions sont possibles et envisagées dans le cadre de cette divulgation. Une pluralité de bornes sont positionnées le long d’une surface supérieure du boîtier de batterie thermique. (De même, les bornes peuvent être positionnées le long de toute autre surface du boîtier.) Les bornes représentées sont une borne positive 30, une borne négative 32 et une borne d’allumage 34. Un canal ou une ouverture 36 s’étend entre le trou d’allumage 28 et la borne d’allumage 34. Le boîtier 26 peut également être muni d’un joint de protection 48.
En référence maintenant à la , la cellule 22 comprend trois composants principaux. Tout d’abord, l’anode 38 ou électrode négative cède des électrons au circuit externe et s’oxyde au cours de la réaction électrochimique. Deuxièmement, la cathode 44 ou électrode positive accepte les électrons du circuit externe. Troisièmement, l’électrolyte 42 fournit le milieu destiné au transfert de charge, sous forme d’ions, à l’intérieur de la cellule et est situé entre l’anode 38 et la cathode 44. L’électrolyte 42 de la batterie thermique 20 est un solide à des températures comprises entre -65 °F et 185 °F. Une source de chaleur 40 est également incluse dans l’empilement de cellules de batterie thermique. L’activation de la source de chaleur 40 fait passer l’électrolyte 42 d’un état solide à un état liquide. Un collecteur de courant 46 peut également être prévu qui a une faible résistance électrique et qui fonctionne comme un chemin pour amener les électrons de la cellule aux bornes de la batterie.
Les cellules 22 peuvent être fournies sous n’importe quelle forme et configuration appropriées. Bien qu’elles soient illustrées sous forme de disques circulaires, il faut voir à l’esprit qu’elles peuvent être rectangulaires, carrées, triangulaires ou de toute autre forme appropriée. De plus, il est possible que la batterie thermique ait un seul empilement, deux empilements de cellules, trois empilements de cellules ou tout autre nombre approprié d’empilements de cellules.
Dans un exemple particulier, la batterie thermique peut fonctionner par réaction chimique d’un mélange de sels de lithium. Tant que l’électrolyte (sel) est solide, la batterie est inerte et reste inactive. L’électrolyte reste solide et inactif à des températures comprises entre -65 °F et 185 °F. Un mécanisme d’activation de batterie (tel qu’un allumeur, une source de chaleur pyrotechnique ou une autre option, décrite plus en détail ci-dessous) déclenche des réactions pyrotechniques dans chaque cellule, ce qui augmente la température jusqu’au point de fusion de l’électrolyte 42. Le mécanisme d’activation de batterie peut être une source de chaleur pyrotechnique qui est utilisée pour chauffer les cellules à la température de fonctionnement typique de 750 à 1025 °F. Une fois activée, la batterie thermique 20 fournit une brusque montée de puissance élevée pendant une durée relativement courte, avec une sortie allant de quelques watts à quelques kilowatts. La puissance élevée est due à la conductivité ionique élevée du sel fondu (entraînant une faible résistance interne), qui est généralement supérieure de trois ordres de grandeur (ou plus) à celle de l’acide sulfurique dans une batterie de voiture au plomb. Il est généralement souhaitable que l’électrolyte reste fondu pendant toute la durée d’utilisation du système de gonflage électrique. Dans les exemples décrits ici, c’est au moins 90 secondes ou plus, mais il faut avoir à l’esprit que cette durée d’utilisation peut changer.
De préférence, la dispersion colloïdale aqueuse de (co)polymères (a) contient un ou plusieurs groupements carboxylés et est caractérisée par une polymérisation anionique.
Par exemple, la dispersion colloïdale aqueuse de (co)polymères peut être choisi parmi les dispersions aqueuses à base de (co)polymères de styrène butadiène carboxylé, de styrène butadiène acrylate carboxylé, de styrène butadiène acrylonitrile carboxylé, de 2-éthyl-hexyl acrylate ou de méthyl méthacrylate ainsi qu’un mélange de chacun de ces copolymères de styrène butadiène carboxylé dans des proportions allant de 0,01 à 99,9%.
La dispersion aqueuse peut également correspondre à un styrène acrylique, un acrylique pur, un acrylique modifié, un butyl acrylate ou un mélange de chacun de ces copolymères dans des proportions allant de 0,01 à 99,9%.
En général, la dispersion colloïdale aqueuse de (co)polymères comprend également un stabilisant, tel que de l’ammoniaque (NH4 + ). Le stabilisant représente, en masse, par rapport à la masse totale de la dispersion, moins de 1%, de préférence moins de 0,5%.
Également, la dispersion colloïdale aqueuse de (co)polymères comprend également un émulsifiant anionique et/ou un initiateur de prise.
L’émulsifiant anionique permet notamment d’accentuer la charge négative de la dispersion colloïdale aqueuse de (co)polymères (a) dans la mesure où il est chargé négativement à sa surface. Un autre rôle de cet émulsifiant anionique est de permettre la copolymérisation de plusieurs monomères différents. L’émulsifiant anionique peut, par exemple être, choisi parmi les tension-actifs de type alkylbenzène sulfonates, comme le dodécylbezènesulfonate de sodium (ou lauryl sulfate de sodium), ainsi que d’autres tensio actifs comme le stéarate de sodium, le lauryléther sulfate de sodium, les acides résiniques déshydrogénés et leurs sels de métaux alcalins, ainsi qu’un de leurs mélanges. De préférence, l’émulsifiant anionique est choisi le dodécylbenzènesulfonate de sodium, dit SBDS (présence de groupements sulfonates (-SO 3 - ) à sa surface).
L’initiateur de prise peut, par exemple, être choisi parmi les initiateurs de prise anionique radicalaire hydrosoluble classique de la polymérisation en solution, tels que les persulfates alcalins, les dérivés diazoïques hydrosolubles ou les systèmes redox à base d’oxydant comme l'eau oxygénée, les peroxydes ou les hydroperoxydes organiques et de réducteurs comme les sulfites et bisulfites alcalins, les amines, les formaldéhylde sulfoxylates métalliques, etc. Ces initiateurs de prises peuvent être utilisés seuls ou en mélange. De préférence, l’initiateur de prise est anionique et comprend notamment des groupements persulfates (-O-SO3 - ).
Par conséquent, l’ensemble de la structure du copolymère de styrène-butadiène/le cas échéant émulsifiant anionique + initiateur de prise est chargé négativement. En outre, la stabilisation électrostatique (mise en suspension en phase aqueuse des (co)polymères) empêche toute floculation ou précipitation éventuelle de la solution de (co)polymères.
Généralement, la concentration en budadiène, en masse, par rapport à la masse totale de la dispersion colloïdale aqueuse de (co)polymères (a) va de 25% à 50%, de préférence de 30% à 45% et typiquement de 35% à 40%, tel que 37%.
Selon ce mode de réalisation, le copolymère styrène-butadiène comprend un rapport [styrène] : [butadiène] allant de 4 :1 à 1 :1 et est typiquement de 2 :1.
En particulier, la dispersion colloïdale aqueuse de (co)polymères (a) comprend une taille moyenne de particules allant de 100 nm à 250 nm, de préférence de 120 nm à 220 nm et en particulier de 150 nm à 190 nm.
Selon l’invention, « une taille moyenne de particules allant de 100 nm à 250 nm » inclut les valeurs suivantes (en nm) et tout intervalle entre ces valeurs : 100 ; 110 ; 120 ; 130 ; 140 ; 150 ; 160 ; 170 ; 180 ; 190 ; 200 ; 210 ; 220 ; 230 ; 240 ; 250.
Typiquement, la dispersion colloïdale aqueuse de (co)polymères (a) comprend un extrait sec en produits actifs incluant les (co)polymères et le cas échéant l’émulsifiant anionique et/ou l’initiateur anionique allant de 30% à 60%, de préférence de 40% à 50%, par rapport à la masse totale de la dispersion colloïdale aqueuse de (co)polymères (a).
Dans le cadre de la présente invention, une plage allant « de 30% à 60% » inclut les valeurs suivantes (en %) et tout intervalle entre ces valeurs : 30 ; 31 ; 32 ; 33 ; 34 ; 35 ; 36 ; 37 ; 38 ; 39 ; 40 ; 41 ; 42 ; 43 ; 44 ; 45 ; 46 ; 47 ; 48 ; 49 ; 50 ; 51 ; 52 ; 53 ; 54 ; 55 ; 56 ; 57 ; 58 ; 59 ; 60.
En général, la viscosité dynamique de la dispersion colloïdale aqueuse de (co)polymères (a) mesurée à 22°C ± 2°C avec un viscosimètre Brookfiled (RV DV II+, 60 tpm) selon la norme ISO 2555:2018 va de 20 à 500 mPa.s, de préférence de 25 à 400 mPa.s et typiquement de 50 à 300 mPa.s. A titre d’exemple, la dispersion colloïdale (a) présentant les caractéristiques illustrées dans le Tableau 1 ci-dessous convient afin de former la liant selon l’invention.
Caractéristique de la dispersion colloïdale (a) Pourcentage d’extrait sec 49,0 ± 1,0% Concentration en butadiène 37% pH 9,0 -10,0 Densité relative (masse volumique de la dispersion (a)/masse volumique de l’eau pure à 4°C) 1,01 Viscosité dynamique 50-300 mPa.sec TMFF 0°C Tg 7°C Taille des particules 170 nm
Les éléments absorbeurs 11, respectivement 12, forment une rangée 21, respectivement 22, et la façade répartitrice 14 comporte une feuille 17 placée contre tous les éléments absorbeurs 11 de la rangée 21, comme illustré sur les figures 2 et 3. Ainsi, les éléments absorbeurs sont disposés suivant deux rangées parallèles 21 et 22, la rangée 21 s’étendant le long de la façade répartitrice 14.
Dans l’exemple décrit, il y a deux étages d’éléments absorbeurs, un premier étage 23 avec deux rangées 21 et 22 décrites plus haut, et un deuxième étage 24 avec également deux rangées 21 et 22. Ainsi, les éléments absorbeurs sont disposés suivant quatre rangées, avec deux rangées 21 et 22 de l’étage 24 superposées sur les deux autres rangées 21 et 22 de l’étage 23.
Dans chaque étage 23, 24, les deux rangées 21, 22 sont séparées par une cloison de séparation commune 26, qui est plane.
Dans l’exemple décrit, le nombre d’éléments absorbeurs 11 est plus grand sur la première rangée 21 adjacente à la façade répartitrice 14 que le nombre d’éléments absorbeurs 12 sur la deuxième rangée 22 adjacente à la première rangée 21, sur un côté opposé à la façade répartitrice 14.
Par exemple, le nombre d’éléments absorbeurs 11 dans la première rangée 21 est le double du nombre d’éléments absorbeurs 12 dans la deuxième rangée 22. Ces nombres sont par exemple respectivement de 16 et de 8. Ceci permet de conférer une plus grande rigidité dans la première rangée 21 que dans la deuxième rangée 22.
La profondeur des éléments absorbeurs 11 est plus petite sur la première rangée 21 adjacente à la façade répartitrice 14 que la profondeur des éléments absorbeurs 12 sur une deuxième rangée 22 adjacente à la première rangée 21, sur un côté opposé à la façade répartitrice 14.
La profondeur est une dimension mesurée sensiblement suivant une direction X perpendiculaire à la façade répartitrice 14 et aux cloisons de séparation 26.
Les éléments absorbeurs 11, 12 présentent une forme en caisson, avec des parois parallèles 27 entre caissons voisins. Les parois 27 sont perpendiculaires aux cloisons 26.
En variante, les éléments absorbeurs 11 et/ou 12 sont en forme de nid d’abeille, avec des contours hexagonaux dans un plan horizontal.
La feuille 17 présente une rigidité mécanique plus grande que la rigidité mécanique des éléments absorbeurs 11, 12 de sorte que, en cas de choc, la feuille 17 puisse provoquer l’écrasement des premiers et deuxièmes éléments absorbeurs 11 et 12.
La feuille 17 contient un matériau de renfort tel que des fibres de carbone et/ou de verre, ce matériau de renfort étant imprégné de matière thermoplastique qui est choisie parmi : du Polypropylène (PP), du Polyéthylène haute densité (PEHD), du Polyamide (PA), un alliage de polycarbonate polytéréphtalate de butylène (PC/PBT), du polycarbonate (PC), un Acrylate, une Polyuréthane.
La façade répartitrice 14 formée par la feuille 17, présente une forme générale galbée, comme on peut bien le voir sur la . Les éléments absorbeurs 11 des rangées 21 sont ainsi moins profonds aux extrémités de la façade répartitrice 14 qu’au milieu de cette façade répartitrice 14.
En variante, la façade répartitrice présente une forme générale plane.
La façade répartitrice 14 présente un bord supérieur 29 et un bord inférieur 28, parallèles entre eux, et la façade 14 présente, entre ces bords inférieur 28 et supérieur 29, un renfoncement 30 s’étendant de manière sensiblement parallèle aux bords inférieur 28 et supérieur 29.
Ainsi, la façade répartitrice 14 présente deux zones sommitales 31 séparées par le renfoncement 30. Un obstacle 50, par exemple la hanche d’un piéton, qui vient percuter la façade répartitrice 14 heurte ces zones sommitales 31.
montre une bride de cellule avec sa porte ouverte et sa chute écartée de l’ouverture vues depuis l’intérieur de la cellule ;
montre une bride de cellule avec sa porte ouverte et sa chute engagée dans son ouverture vue depuis l’intérieur de la cellule ;
montre une bride de cellule avec sa chute repliée qui est prête à être engagée dans l’ouverture centrale de la bride de cellule ;
montre une chute selon l’invention avec son corps déployé et son organe de fixation solidarisé à ce corps ;
montre l’organe de fixation seul ;
montre le corps de la chute et l’organe de fixation séparés l’un de l’autre ;
montre le corps de la chute en cours de repli ;
montre le corps de la chute entièrement replié.
Sur la , une paroi 1 d’une cellule est équipée d’une bride de cellule 2 dans laquelle est engagée une bride de conteneur 3 pourvue d’une porte de conteneur 4. Le conteneur en soi, qui n’est pas représenté, s’étend dans le prolongement de la bride 3, hors de la cellule, ce conteneur pouvant être un sac souple ou un boîtier rigide.
La bride de cellule 2 qui s’étend autour d’un axe de révolution AX est pourvue du côté intérieur de la cellule d’une charnière 6 sur laquelle est montée une porte de cellule 7 visible sur la . Cette porte de cellule 7 s’ouvre vers l’intérieur de la cellule pour libérer l’ouverture centrale 8 de la bride 2, comme dans la situation de la , et elle peut aussi occuper une position rabattue sur l’ouverture 8 pour la fermer, ce qui correspond à la configuration de la . Comme visible sur les figures 1 et 2, la charnière 6 s’étend selon un axe AY qui est parallèle à la paroi 1 et qui est ici orienté verticalement.
La connexion de la bride de conteneur 3 consiste à engager son extrémité dans la bride de cellule 2, puis à la faire pivoter autour de l’axe AX au moyen de deux poignées de préhension 11 et 12 de cette bride 3 qui s’étendent radialement.
Grâce à un système de trois liaisons à baïonnettes non détaillé ici, cette rotation a pour effet de solidariser les deux brides 2 et 3 l’une à l’autre, de solidariser les deux portes 4 et 7 l’une à l’autre, et de désolidariser la porte de conteneur 4 de la bride de conteneur 3.
Une fois que la bride de conteneur 3 est connectée à la bride de cellule 2, l’ouverture de la porte de cellule 7 permet de libérer l’ouverture centrale 8 en emmenant avec elle la porte de conteneur 4, ce qui correspond à la situation de la .
Comme visible sur cette , la bride de cellule 2 est également équipée, du côté intérieur de la cellule, d’une chute 13 ayant ici une forme de portion de cylindre de diamètre externe sensiblement inférieur au diamètre interne qu’a l’ouverture 8 du côté de l’intérieur de la cellule. Cette chute 13 est un élément déplaçable qui est porté par la bride 2.
Cette chute 13 peut occuper une position dégagée correspondant à celle de la , dans laquelle elle est écartée de l’ouverture 8 pour permettre le passage de la porte 7 afin de l’ouvrir ou de la fermer.
Le tube capillaire peut être en partie amovible. En particulier, la partie distale peut être amovible. De préférence, la partie en aval de la zone de génération de plasma est amovible, c’est-à-dire qu’elle peut être désengagée, dévissée de la partie comportant la zone de génération de plasma et l’entrée d’alimentation en gaz rare.
La partie en aval amovible et la partie en amont comportant la zone de génération de plasma et l’entrée d’alimentation en gaz rare peut comporter une complémentarité de forme. En particulier, la partie en amont peut comporter une complémentarité de forme avec plusieurs parties en aval amovibles différentes.
Amorçage Un dispositif selon l’invention peut comporter une électrode haute tension fixée sur la paroi extérieure et/ou sur la paroi intérieure du tube capillaire, le dispositif étant configuré de sorte que l’électrode délivre un premier signal électrique et un deuxième signal électrique ayant deux fréquences distinctes, la fréquence du premier signal électrique étant définie de sorte que lorsque l’électrode délivre ce premier signal électrique, le gaz rare introduit dans le tube capillaire et soumis à la tension du premier signal électrique génère le plasma, la fréquence du deuxième signal électrique étant définie de sorte à générer une impulsion d’amorçage de propagation du plasma vers la sortie de plasma, la fréquence du deuxième signal électrique étant plus faible que la fréquence du premier signal électrique, de préférence dans un rapport fréquence premier signal/fréquence deuxième signal supérieur à 1 et inférieur ou égal à 1000, de préférence compris entre 3 et 100, mieux compris entre 5 et 50.
Le deuxième signal permet avantageusement d’amorcer et/ou d’accélérer la propagation du plasma dans le tube capillaire.
Le deuxième signal permet en particulier d’adapter la dose de plasma éjectée hors du dispositif.
On entend par dose de plasma, la quantité d’énergie plasma transmise sur la cible.
Dans un mode de réalisation de l’invention, le premier signal électrique est une onde porteuse modulée par le deuxième signal. Un tel mode de réalisation permet avantageusement de diminuer sensiblement le bruit électromagnétique d’un dispositif à jet plasma.
Dans un autre mode de réalisation, les premier et deuxième signaux électriques sont délivrés via une première électrode et une deuxième électrode respectivement, la première électrode étant positionnée en amont de la deuxième électrode, dans le sens de propagation du plasma.
La deuxième électrode peut être positionnée en aval de la portion de section transversale élargie dans le sens de propagation du plasma.
La deuxième électrode peut être positionnée dans la partie distale du tube capillaire.
Dans un mode de réalisation particulier, le dispositif peut comporter au moins deux deuxièmes électrodes, par exemple positionnées au goulot d’étranglement d’un dispositif selon l’invention comportant une portion de section transversale élargie et dans la partie distale du tube capillaire.
Les première et/ou deuxième(s) électrodes peuvent être positionnées à l’extérieur ou à l’intérieur de la paroi du dispositif.
Le dispositif peut comporter un interrupteur, le deuxième signal électrique étant émis lorsque l’interrupteur est en position fermée. Ainsi, le deuxième signal électrique peut être délivré uniquement lorsqu’un interrupteur est ouvert, par exemple lorsqu’un bouton poussoir est enclenché.
Le premier signal peut être un signal continu, alternatif ou pulsé ou mixte.
Le deuxième signal peut être un signal continu, alternatif ou pulsé.
Avantageusement, un dispositif selon l’invention permet de mieux contrôler la dose de plasma en sortie du dispositif.