INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Le dimensionnement du système propulsif 1 de sorte à obtenir un rapport moyeu-tête respectant la formule (1) et éventuellement les formules (2), (3) et/ou (4), peut être réalisé en fixant tout d’abord la poussée générée par la section de soufflante 2 et en modifiant le diamètre (D 9 ) du rotor de soufflante (et donc le rapport de pression de la section de soufflante 2). Par rapport à un système propulsif avec mécanisme de réduction conventionnel, le diamètre D 9 peut par exemple être augmenté et le rapport de pression de soufflante 2 peut être réduit. L’augmentation du diamètre D9 est toutefois réalisée en tenant compte des critères de masse et de trainée du système propulsif 1. Le nombre d’aubes 14 de soufflante (n) et la vitesse de rotation du rotor de soufflante 9 (ω) (qui peut être ajustée en optimisant par exemple le taux de réduction du mécanisme de réduction 19) et le pas relatif au sommet 21 des aubes 14 (s/c) peuvent par ailleurs être adaptés afin de respecter des exigences de performance, de masse, d’acoustique et d’intégration (paliers, etc.). En fonction des caractéristiques aérodynamiques de la section de soufflante 2, le système propulsif 1 peut être modifié de sorte à intégrer un mécanisme de changement de pas 15, 15a permettant d’adapter le calage des aubes 14 du rotor 9 (et éventuellement des aubes 16 du stator 17) de la section de soufflante 2. Il est alors possible de déterminer le rapport moyeu-tête, en cherchant à optimise la masse de soufflante tout en conservant son efficacité.
Un système propulsif 1 à double corps dont la section de soufflante 2 est dimensionnée de sorte à respecter la formule (1) et, le cas échéant, les formules (2), (3) et/ou (4), peut notamment comprendre une turbine haute pression 7 biétage, un compresseur haute pression 5 comprenant au moins huit étages et au plus onze étages, une turbine basse pression 8 comprenant au moins trois étages et au plus cinq étages et un compresseur basse pression 4 comprenant au moins deux étages et au plus quatre étages.
Pour satisfaire la maitrise du guidage du curseur 13 le long du châssis malgré cette discontinuité d’ailettes 22, il est prévu selon l’invention de dimensionner les pattes 13b de façon qu’elles s’étendent sur une longueur supérieure à la distance maximale mesurée entre deux ailettes successives, à savoir entre deux segments adjacents. Il est compris que les pattes 13b du curseur 13 sont toujours guidées, au moins partiellement, chacune par une ou plusieurs ailettes le long de la course du curseur 13 le long du châssis pour éviter un déchaussement.
En référence aux figures 26 et 27, les moteurs de l’actionneur 40 de pilotage de la géométrie variable du châssis 12 et de l’actionneur électromécanique 55 de déplacement du curseur 13 sont avantageusement fixés au support d’interface 14, dans l’alignement du segment central 20a.
Le moteur électrique de l’actionneur électromécanique 40 de pilotage de la géométrie variable du châssis 12, repéré par 70, entraîne en rotation un arbre de sortie moteur 71. Ce moteur 70 est encastré dans un premier logement 73 du support d’interface 14. Le moteur 70 et le premier logement 73 associé sont dimensionnés de sorte que l’arbre de sortie moteur 71 s’étend dans l’alignement vertical de la tige intermédiaire T0a1 qui porte le pignon 52a1. L‘arbre de sortie moteur 71 est accouplé à la tige intermédiaire T0a1 de manière à entraîner en rotation le pignon 52a1 dans un sens ou dans l’autre lors d’une étape de déploiement/repliement du châssis 12.
Le moteur électrique 56 de l’actionneur électromécanique 55 de déplacement du curseur 13 entraîne en rotation un arbre de sortie moteur 75. De la même manière que le moteur 70 de l’actionneur électromécanique 40 de pilotage de la géométrie variable du châssis 12, le moteur 56 est encastré dans un deuxième logement 76 du support d’interface 14. Le moteur 56 et le deuxième logement 76 sont dimensionnés de sorte que l’arbre de sortie moteur 75 s’étend coaxialement à la tige intermédiaire T0a2 qui porte le pignon 52a2.
L’arrangement des moteurs 56 et 70 décrit sur la base des figures 26 et 27 correspond à l’arrangement préféré selon l’invention. Avec cette solution, les arbres de sortie 71, 75 des moteurs 70, 56 traversent le segment central 20a du châssis 12 au niveau de deux orifices disposés de part et d’autre de la tige centrale T0. Cette particularité permet : - un couplage en rotation du châssis 12 avec le support 14 d’interface sans requérir d’organe de couplage en rotation spécifique ; et - de garantir l’équilibre du dispositif de contrôle tangible 10, dont le centre de masse est centré sur l’axe AZ.
Néanmoins, il est permis selon l’invention un arrangement différent des moteurs électriques 56,70, ce qui induit un emplacement différent de pignon moteur 67 ou encore la mise en rotation par le moteur 70 d’une roue dentée différente. En pareil cas, les moteurs électriques 56,70 peuvent être portés par les segments 20a, 20b, 20c, 20d du châssis 12.
En ce qui concerne le déplacement angulaire automatisé de l’interface 11 autour de l’axe central AZ, le moteur 18 déjà décrit, est avantageusement disposé dans le corps de dispositif 15 pour entrainer en rotation le support d’interface 14 autour de l’axe central AZ. La rotation du support d’interface 14 emporte la rotation de l’interface 11.
En pratique, pour satisfaire la double condition de pilotage manuel et automatique soit de la rotation de l’interface 11 autour de l’axe central AZ, soit de déplacement du curseur 13 le long de l’interface 11, les moteurs qui sont associés à leur actionnement sont équipés chacun d’un encodeur.
Les encodeurs permettent : - de piloter le fonctionnement du moteur associé moyennant l’envoie d’une consigne, et - de mesurer le déplacement linéaire du curseur 13 ou le déplacement angulaire de l’interface 11 selon le moteur considéré, quand une variation de donnée variable est manuellement réalisée par l’utilisateur.
Le dispositif 10 de contrôle tangible selon l’invention coopère avec unité extérieure de commande et de traitement de données, au moyen d’un harnais électrique H visible sur la . Un contact tournant, non représenté, est notamment prévu au niveau du moteur 18, assurant la rotation du support d’interface 14, pour permettre un passage des câbles du harnais sans entraver la rotation.
Le dispositif de contrôle tangible 10 selon l’invention a été décrit sur la base des figures comme comprenant un châssis d’interface 12 doté d’un segment fixe 20 et de segments mobiles constituant des branches analogues B1, B2 qui se déploient linéairement ou se replient pour former un hexagone.
Il est à noter en premier lieu que le châssis 12 selon l’invention n’est pas limité à cet arrangement particulier.
D’une part, il n’est pas restreint à forcer à hexagone en configuration repliée, et par voie de conséquence n’est pas limité au nombre et à la morphologie des segments qui le composent. En pratique, le châssis 12 peut former tout type de polygones, par exemple un carré qui requiert : - des branches à deux segments mobiles ; et - une conformation géométrique différentes des segments pour définir des surfaces d’arrêt autorisant soit un pivotement inter-segments mobiles de 90°, soit un pivotement entre le segment central et le segment mobile directement adjacent de 135°.
Il est à noter que le châssis 12 n’est pas non plus restreint à former un polygone en configuration repliée, toute forme à contour fermé ou ouvert pouvant être retenue par l’homme du métier. En pratique, cela signifie que l’invention n’est pas limitée à la condition de prévoir un pivotement des segments suivant le même sens trigonométrique. Cette particularité suggère l’intégration de roues folles dans la chaine cinématique 41, visant à inverser le sens de rotation de pivotement d’un segment considéré. Comme il est compris, la chaine cinématique n’est pas limitée à l’arrangement décrit sur la base des dessins. Des roues dentées additionnelles peuvent être intégrées le long de la chaines cinématique pour moduler le sens de pivotement des segments mobiles tant qu’une continuité d’engrènement entre les roues dentées est maintenue.
En pratique, tout engrenage de la chaine cinématique 41 peut être motorisé par le moteur 70 de l’actionneur 40. Un des engrenages qui bornent la chaine cinématique 41 peut notamment être utilisé, ce qui conduit à ne pas le rendre fixe en rotation contrairement à l’autre.
Aussi, une forme différente de châssis 12 peut entraîner une longueur des segments, et un diamètre primitif d’engrenages de la chaine cinématique 41, qui sont différents. En effet, les segments et les engrenages ont été décrits de manière à aboutir à une forme hexagonale de châssis 12. D’une manière générale, l’invention n’est pas limitée à l’actionneur 40, ni à la forme des segments décrits sur la base des figures annexées.
Alternativement ou additionnellement, des premier et deuxième moyens d’ouverture/fermeture (qui peuvent également être des troisième et quatrièmes vannes respectivement) peuvent être positionnés en amont et/ou en aval de chaque moyen de stockage de gaz comprimé, de manière à permettre ou non le passage du gaz comprimé dans les moyens de stockage de gaz comprimé et à autoriser ou non ce passage arrivant de la ligne de compression ou partant vers la ligne de détente, les moyens de stockage de gaz comprimé étant utilisés à la fois pour le stockage en phase compression et à la fois pour la récupération d’énergie en phase de détente.
L’invention concerne également un procédé de stockage et de récupération d’énergie par gaz comprimé, dans lequel on utilise un système de stockage et de récupération d’énergie par gaz comprimé selon l’une des variantes ou combinaisons de variantes décrites précédemment. Le procédé peut notamment comprendre une étape de compression, une étape de stockage de gaz comprimé et une étape de détente. De plus, dans ce procédé, on récupère la chaleur du gaz générée lors de l’étape de compression et on utilise la chaleur ainsi récupérée pour réchauffer le gaz avant de le détendre lors de la phase de détente. Dans ce procédé, on réalise au moins les étapes suivantes : - En phase de détente, on détend le gaz comprimé desdits au moins deux moyens de stockage de gaz comprimé et on arrête la phase de détente lorsque la pression de gaz comprimé dans au moins un desdits au moins deux moyens de stockage de gaz comprimé atteint une pression prédéterminée et/ou lorsque la température de sortie d’au moins un des moyens de stockage et de récupération de chaleur atteint une température prédéfinie ; - Au moment du démarrage de la phase de compression, on envoie le gaz comprimé restant dans l’au moins un desdits au moins deux moyens de stockage de gaz comprimé, dans la ligne de détente et, dans chaque étage de détente, on récupère la chaleur restante d’au moins un desdits moyens de stockage et de récupération de la chaleur avant de faire passer le gaz comprimé dans le moyen de détente de cet étage de détente, le moyen de détente étant alors connecté mécaniquement à un moyen de compression d’un étage de compression, par l’intermédiaire d’un moyen de connexion/déconnexion ; l’air comprimé sortant de chaque moyen de compression passe alors dans l’au moins un autre moyen de stockage et de récupération de la chaleur, de manière à ce que chaque moyen de stockage et de récupération de la chaleur soit dédié soit au fonctionnement sur la ligne de détente, soit au fonctionnement sur la ligne de compression puis lorsque la phase de compression a démarré et de préférence une fois que le gaz comprimé est totalement déchargé desdits au moins deux moyens de stockage de gaz comprimé, on active la déconnexion de chaque moyen de connexion/déconnexion de manière à déconnecter mécaniquement le moyen de compression du moyen de détente associé et les moyens de compression sont alors entraînés par un moteur électrique connecté mécaniquement au moyen de compression.
Par ce procédé, on profite d’une partie du gaz comprimé restant dans un des deux moyens de stockage de gaz comprimé et d’une partie de la chaleur restante dans un des deux moyens de stockage et de récupération de la chaleur de chaque étage de compression, pour alimenter les turbines qui vont aider à entraîner la rotation des moyens de compressions pour faciliter leur démarrage et pour l’accélérer.
Avantageusement, avant d’activer mécaniquement la déconnexion de chaque moyen de connexion/déconnexion, on peut décharger la chaleur contenue dans les moyens de stockage et de récupération de la chaleur, de manière à récupérer toute l’énergie thermique issue de la phase de compression.
De préférence, lors du démarrage de la phase de compression, alternativement ou additionnellement à l’utilisation du gaz comprimé sortant des moyens de stockage de gaz comprimé, on peut utiliser chaque machine électrique connectée au moyen de détente, connectée au moyen de compression associé par le moyen de connexion/déconnexion, pour participer au démarrage des moyens de compressions.
La illustre, de manière schématique et non limitative, un système de stockage et de production d’énergie par air comprimé selon l’invention.
Le système comprend une ligne de compression (1), avec plusieurs étages de compression (3), ici trois étages de compression mais un nombre différent pourrait être utilisé, chaque étage de compression (3) comprenant un moyen de compression (100, 101, 102) (qui peuvent être des compresseurs notamment). Le nombre d’étages de compression peut être fonction de la pression de l’air à atteindre ainsi que des recommandations des fournisseurs. Les moyens de compressions (100, 101, 102) peuvent être des compresseurs axiaux ou centrifuges par exemple. Le moyen de compression (100) est ici un compresseur basse pression, le moyen de compression (101) est ici un compresseur moyenne pression et le moyen de compression (102) est ici un compresseur haute pression. Le gaz comprimé (10) dans le procédé est de l’air ambiant, contenant une saturation en eau liée à sa température et sa pression mais un autre gaz pourrait bien entendu être utilisé.
Dans la ligne de compression (1), le gaz est comprimé puis envoyé dans deux moyens de stockage de gaz comprimé (1000A) et (1000B). Ces moyens de stockage de gaz comprimé (1000A) et (1000B) sont disposés en parallèle et ils sont adaptés aux hautes pressions. Ces moyens de stockage de gaz comprimé (1000A) et (1000B) peuvent être des cavités naturelles telles qu’une cavité saline, une ancienne mine ou un aquifère ou encore des stockages artificiels, tel que des réservoirs.
Après chaque moyen de compression (100, 101, 102), au moins deux moyens de stockage et de récupération de la chaleur (200A, 200B, 201A, 201B, 202A, 202B) sont disposés en parallèle afin de refroidir l’air comprimé chaud en sortie de compression tout en stockant cette énergie thermique. Les moyens de stockage et de récupération de la chaleur (200A et 200B) sont adaptés à la basse pression, les moyens de stockage et de récupération de la chaleur (201A et 201B) sont adaptés à la moyenne pression et les moyens de stockage et de récupération de la chaleur (202A et 202B) sont adaptés à la haute pression. L’échange/stockage d’énergie thermique peut s’effectuer par contact direct entre le gaz comprimé chaud et un matériau inerte ou par contact indirect entre l’air comprimé chaud et un fluide, gaz ou liquide, ou un solide. Dans le cas d’un contact direct, le matériau peut être des pierres, du béton, des graviers ou tout autre matériau solide adapté. Dans le cas d’un contact indirect, le fluide d’échange peut être tout fluide de transfert thermique adapté aux conditions de température et de pression.
Des moyens de refroidissement (300, 301, 302) peuvent être disposés à la suite des moyens de stockage et de récupération de la chaleur (200A, 200B, 201A, 201B, 202A, 202B) si nécessaire afin de finir le refroidissement du gaz comprimé avant l’étage de compression suivant ou avant son stockage. Une fois le gaz refroidi et avant l’étage de compression suivant, l’eau condensée, issue de l’humidité du gaz (notamment lorsqu’il s’agit d’air ambiant), est extraite du flux de compression d’air par des moyens de séparations gaz-liquide (400, 401, 402) (des séparateurs par exemple) afin d’avoir en entrée du moyen de compression de l’étage de compression suivant ou du moyen de stockage de gaz comprimé un gaz sans présence de liquide, notamment sans eau liquide. Cette condensation de l’eau peut avoir lieu dans les moyens de stockage et de récupération de la chaleur (200A, 200B, 201A, 201B, 202A, 202B) et/ou dans les moyens de refroidissement (300, 301, 302).
Le système comprend une ligne de détente (2), avec plusieurs étages de détente (4), ici trois étages de détente mais un nombre différent pourrait être utilisé à condition qu’il soit identique au nombre d’étages de compression.
Chaque étage de détente (4) comprend un moyen de détente (700, 701, 702). Le moyen de détente (700) est ici une turbine haute pression, le moyen de détente (701) est ici une turbine moyenne pression et le moyen de détente (702) est ici une turbine basse pression.
Dans la ligne de détente (2), le gaz comprimé est détendu via les moyens de détente (700, 701, 702) des étages de détente (4), afin de produire de l’électricité via des alternateurs, non représentés sur le schéma, un alternateur (une machine électrique) étant connecté à chaque moyen de détente (700, 701, 702). Des moyens de connexion/déconnexion C permettent de coupler ou découpler chaque moyen de compression et chaque moyen de détente associés au même niveau de pression. Ces moyens de connexion/déconnexion C peuvent notamment comprendre un arbre de liaison et un embrayage. Le moyen de compression basse pression (100) est relié par un premier moyen de connexion/déconnexion C au moyen de détente basse pression (702), le moyen de compression moyenne pression (101) est relié par un deuxième moyen de connexion/déconnexion C au moyen de détente moyenne pression (701). Le moyen de compression haute pression (102) est relié par un troisième moyen de connexion/déconnexion C au moyen de détente haute pression (700). Afin d’améliorer le rendement de chaque moyen de détente, l’énergie thermique stockée dans les moyens de stockage et de récupération de la chaleur (200A, 200B, 201A, 201B, 202A, 202B) est restituée au flux de gaz en amont de chaque moyen de détente en accord avec sa gamme de pression.
En fin de la phase de détente précédente à la phase de compression, le moyen de stockage de gaz comprimé (1000A) est déchargé du gaz comprimé qu’il contient et le moyen de stockage de gaz comprimé (1000B) est partiellement déchargé de son gaz comprimé : en d’autres termes, on conserve dans un seulement des deux moyens de stockage de gaz comprimé une réserve de gaz comprimé afin de pouvoir l’utiliser pour le démarrage des moyens de compression lors de la prochaine phase de compression. De la même façon, les premiers moyens de stockage et de récupération de la chaleur (200A, 201A, 202A) sont déchargés de leur énergie thermique et les deuxièmes moyens de stockage et de récupération de la chaleur (200B, 201B, 202B), ceux qui sont en parallèles desdits premiers moyens de stockage et de récupération de la chaleur (200A , 201A, 202A) respectivement, sont partiellement déchargés de leur énergie thermique : en d’autres termes, on conserve dans un seulement des deux moyens de stockage et de récupération de la chaleur en parallèle de chaque étage, une réserve de chaleur à récupérer, afin de pouvoir l’utiliser pour faciliter le démarrage des moyens de compression à la prochaine phase de compression. Le deuxième moyen de stockage de gaz comprimé (1000B) conserve ainsi une réserve de gaz comprimé suffisante et les deuxièmes moyens de stockage et de récupération de la chaleur (200B, 201B, 202B) conservent chacun une réserve d’énergie thermique suffisante pour fournir l’énergie nécessaire pour vaincre l’inertie du démarrage des compresseurs de la phase de compression suivante.
La illustre, de manière schématique et non limitative, la phase de démarrage des moyens de compression avec le système de stockage et de récupération d’énergie par gaz comprimé de la selon l’invention.
Lors du démarrage de la phase de compression suivante, le gaz restant dans le (deuxième) moyen de stockage de gaz comprimé (1000B) est envoyé vers le deuxième moyen de stockage et de récupération de la chaleur haute pression (202B). Le gaz comprimé monte alors en température et entre dans le moyen de détente haute pression (700). En sortie du moyen de détente haute pression (700), le flux de gaz comprimé est envoyé vers le deuxième moyen de stockage et de récupération de la chaleur moyenne pression (201B). Le gaz comprimé monte alors en température et entre dans le moyen de détente moyenne pression (701). Enfin, en sortie du moyen de détente moyenne pression (701), le flux de gaz comprimé est envoyé vers le deuxième moyen de stockage et de récupération de la chaleur basse pression (200B). Le gaz comprimé monte alors en température et entre dans le moyen de détente basse pression (701) pour y être détendu de préférence jusqu’à la pression atmosphérique.
Pour pallier les défauts de l’art antérieur, l’invention propose un système de calculs mis en œuvre par ordinateur, pour déterminer une trajectoire en minimisant la consommation d’énergie d’un véhicule automobile à moteur thermique, le système comprenant : - un module de modèles de dynamique et de consommation énergétique configuré pour définir des paramètres de roulage, - un module d’optimisation configuré pour définir des contraintes de roulage en fonction des paramètres de roulage, - un module de détermination de trajectoire par calculs selon un principe du minimum de Pontryagin minimisant une fonction dite Hamiltonien desdits paramètres de roulage ; le modèle de dynamique étant défini selon les équations : (1) (6) où est la position du véhicule (en m) ; est la vitesse du véhicule (en m/s) ; est le temps (en s) ; est une variable associée au rapport de vitesse du véhicule ; est un coefficient indicateur de l’efficacité de la transmission du véhicule ; est un coefficient indicateur de l’efficacité de la boîte de vitesses du véhicule ; est le rapport de vitesse de la transmission ; est le rapport de vitesse courant sélectionné ; est la masse du véhicule en kg ; est le rayon de la roue (en m). est la commande de couple moteur du véhicule (en Nm) ; est la commande de freinage (en m/s²) ; ; est la résistance au roulage et à la pente (en N) ; est la résistance au roulage à vitesse nulle (en N) ; est la pente de la route (en rad) ; le modèle de consommation énergétique étant défini par l’équation : (9) où est la puissance tirée du réservoir de carburant du véhicule (en W) ; est le pouvoir calorifique inférieur du carburant (en W.s/g) ; ; est un coefficient exprimé en g/s ; est un coefficient exprimé en g/rad ; est un coefficient exprimé en g/(rad.Nm) ; est un coefficient exprimé en g/( N² m²s)