INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Après la cuisson, un refroidissement est opéré pour figer la structure (en particulier pour solidifier la ou les résines thermoplastiques en présence) et obtenir la pièce 1000 ( ). D’une manière générale, le tirage de vide peut être maintenu lors de ce refroidissement. Le refroidissement permet d’obtenir une jonction soudée entre les différents éléments de la pièce du fait de l’interpénétration des chaînes polymères de la ou des résines en présence précédemment réalisée lors de la cuisson. La pièce 1000 est tubulaire de forme cylindrique, et forme une virole raidie. Elle constitue une structure intégrée avec assemblage par co-consolidation de tous les éléments constitutifs de la structure. En particulier, il y a soudage par co-consolidation des panneaux 10 entre eux pour former la virole, soudage par co-consolidation des raidisseurs 12 et secteurs 14 de cadre sur la surface interne de la pièce 1000, et soudage par co-consolidation des secteurs 14 de cadre entre eux (par recouvrement ou éclissage par exemple).
On peut utiliser un outillage 30 en matériau composite pour diminuer le phénomène de dilatation différentielle entre l’outillage 30 et la pièce 1000. En variante, l’outillage 30 peut être métallique, par exemple en Invar, ou en acier. Dans ce dernier cas, il pourra être avantageux de minimiser les contraintes lors du refroidissement en prévoyant un entrebâillement de la partie 60.
On procède ensuite au démontage de l’outillage 30 lequel est facilité par le positionnement de la partie 60 de moulage à l’extérieur de la pièce 1000 obtenue, et par la conception simplifiée de la partie interne 32.
La pièce 1000 obtenue peut être intégrée dans un lanceur spatial, par exemple en tant que virole inter-étages ou inter-réservoirs, ou encore former un réservoir après avoir rapporté des éléments de fonds. Le domaine de l’invention n’est toutefois pas limité à une pièce pour une intégration dans un lanceur aérospatial et la pièce peut en variante trouver une application dans le domaine aéronautique ou, plus généralement, dans toute application nécessitant une virole raidie.
Procédé de fabrication d’un réservoir en matériau composite Le présent exposé concerne un procédé de fabrication d’un réservoir en matériau composite, particulièrement adapté à la fabrication d’un réservoir de grandes dimensions, ayant en particulier une grande longueur. L’invention trouve un intérêt particulier pour la fabrication de réservoirs destinés à équiper des lanceurs spatiaux mais n’est toutefois pas limitée à cette application.
Le récent développement des lanceurs réutilisables s’accompagne du souhait de continuer à développer des structures plus légères dans la mesure où il est nécessaire de conserver une certaine quantité d’ergols pour le retour de l’étage sur Terre, ce qui conduit à l’embarquement d’une masse supplémentaire.
Dans les techniques actuelles de fabrication des réservoirs en matériau composite, la pièce est drapée sur un mandrin rotatif, par bobinage ou par technique de placement automatique de fibres (« Automated Fiber Placement » ; « AFP »). Ces techniques fournissent des résultats satisfaisants lorsque les réservoirs ont des dimensions limitées mais elles peuvent être améliorées pour la fabrication de réservoirs de grande taille, ayant typiquement une longueur de 20 à 30 mètres et un diamètre de plusieurs mètres.
En effet, des mandrins particulièrement longs peuvent ne pas présenter la rigidité requise pour conserver leur forme durant le drapage, notamment du fait d’une flexion sous leur propre poids ou suite à l’appui d’une tête d’un robot de drapage. Cela peut générer des problèmes de précision de drapage qui peuvent entraîner des défauts dans la structure.
Les mandrins doivent être démontables et extractibles par de petites ouvertures au niveau des fonds de réservoir situés aux extrémités. Il peut typiquement être question d’un mandrin de 5 ou 6 mètres de diamètre qui doit être extrait par une ouverture de 1 mètre de diamètre ou moins. Plus le réservoir sera grand et plus le démontage sera complexe, avec les risques d’endommagement associés pour la structure composite (chocs pouvant créer des dommages dans la structure). Cela engendrera des coûts importants car des outillages spécifiques complexes devront être conçus pour le démontage par ces petites ouvertures. En outre, il est, dans certains cas, nécessaire de positionner une bâche à vide autour de la pièce drapée sur le mandrin et de réaliser une polymérisation sous vide. Il est alors nécessaire d’assurer une étanchéité entre les différentes pièces constituant le mandrin démontable, afin de ne pas affecter la santé matière. Or plus l’outillage est long, plus il y aura de jonctions à étancher, avec les problèmes potentiels de fuites d’air associés. En outre, plus les réservoirs seront grands et plus il faudra de temps pour réaliser le drapage et la mise en place de la bâche à vide, et ces opérations doivent être réalisées dans une certaine durée n’excédant pas la durée de vie à l’ambiante du matériau indiquée par le fournisseur.
Il est également souhaitable de réduire la durée du cycle de fabrication dans la mesure où l’outillage de drapage sert également d’outillage de polymérisation, ce qui impose d’attendre la fin de cette étape et le démontage de la structure avant de pouvoir draper à nouveau.
Les limites des techniques actuelles sont encore plus marquées lorsqu’il s’agit d’intégrer au réservoir des éléments de renfort, comme des raidisseurs, ou des pièces d’interface.
Ainsi pour une bonne tenue en endurance et pour le gain optimal de l’invention, il est nécessaire d’avoir un recouvrement des deux retournements sous le sommet entre les sillons de la bande de roulement les plus axialement extérieurs, et plus précisément entre leurs deux parois axialement extérieures. Par recouvrement on entend qu’une partie d’un retournement soit plaquée à une partie de l’autre retournement, la distance radiale entre les deux retournements, entre les centres des éléments de renforcement des deux retournements, étant inférieure à la somme des diamètres d’un élément de renforcement de chaque retournement, de préférence inférieure à 1.5 fois la moyenne des diamètres d’un élément de renforcement de chaque retournement. Le recouvrement permet le transfert des efforts appliqués sur un des retournements à l’autre retournement, à savoir le recouplage des deux retournements.
Pour permettre un gain effectif de masse, chaque recouvrement de deux retournements d’une couche de carcasse a une largeur axiale inférieure à un tiers de la largeur axiale de l’armature de sommet, avantageusement a une largeur axiale inférieure à un quart de la largeur de l’armature de sommet. La largeur axiale du retournement ou de l’armature de sommet peut être mesurée par exemple sur une coupe méridienne du pneumatique.
Chaque recouvrement de deux retournements d’une couche de carcasse a une largeur axiale au moins égale à 30 mm et au plus égale à 100 mm. A partir de 30 mm, le recouvrement est déjà sur une longueur qui permet un excellent recouplage. Au-delà de 100 mm, le recouvrement peut être raccourci pour être optimal d’un point de vue de la masse.
De manière avantageuse, les extrémités libres des deux retournements de chaque couche de carcasse sont positionnées axialement entre les deux parois axialement extérieures des deux sillons les plus axialement extérieurs. L’avantage de disposer toutes les extrémités libres des couches de carcasse sous le sommet et non dans le bourrelet ou les flancs, est de réduire les variations de tension dans les couches de carcasse au niveau de ces extrémités. Avec leurs extrémités libres ainsi positionnées, il est possible d’avoir toutes les couches de carcasse en tension au niveau du bourrelet ce qui est extrêmement favorable à l’endurance. Selon les critères usuels de conception, il est alors possible de diminuer le nombre de couches de carcasse dans le pneumatique pour une même endurance et ainsi gagner en masse, ce qui est extrêmement intéressant pour les pneumatiques avion.
Préférentiellement, chaque recouvrement de deux retournements d’une couche de carcasse est positionné à l’aplomb d’un sillon de la bande de roulement. L’expression « à l’aplomb de » signifie, « radialement intérieur au moins dans la limite des coordonnées axiales délimitées par ». Ainsi « le recouvrement est à l’aplomb d’un sillon » signifie que sur chaque coupe méridienne, le recouvrement est radialement intérieur au sillon au moins sur les coordonnées axiales délimitées par le sillon. L’avantage en situant le recouvrement à l’aplomb d’un sillon est d’assurer une meilleure tenue du recouvrement en endurance. En effet à l’aplomb du sillon, le recouvrement bénéficie d’une pression plus importante lors de la cuisson du pneumatique ainsi que d’une meilleure cuisson, l’apport de calories et de pression par le moule étant plus élevée à ce point du pneumatique, sous l’élément en relief du moule qui vient créer le sillon.
Avantageusement pour un pneumatique comprenant au moins 2 couches de carcasse, les couches de carcasse sont différentes ou en termes de nature, ou de propriétés des éléments de renforcement des deux couches de carcasse, ou de pas entre les éléments de renforcement. Dans ce type d’architecture, il est possible pour optimiser plus encore la masse ou l’endurance, de déstandardiser les couches de carcasse soit en termes de distance entre les éléments de renforcement, soit en termes de propriétés en jouant par exemple sur la torsion des filets des éléments de renforcement, soit en termes de nature d’éléments de renforcement avec une couche de carcasse en textile hybride ou non et l’autre avec un autre hybride ou du nylon ou de l’aramide.
Préférentiellement pour des avantages de facilité de fabrication, pour un pneumatique comprenant au moins 2 couches de carcasse, les couches de carcasse sont standardisées en toutes leurs caractéristiques, c’est-à dire en termes de nature, de propriétés des éléments de renforcement des deux couches de carcasse et de pas entre les éléments de renforcement.
Avantageusement pour une meilleure reprise des efforts transverses transmis par la bande de roulement à l’architecture du pneumatique, l’armature de sommet est radialement extérieure à l’armature de carcasse.
Avantageusement les éléments de renforcement des couches de carcasse sont des éléments de renforcement en textile dont la force à rupture est au moins égale à 35 daN. La force à rupture est FR mesurée selon la norme D885/D885M – 10A (2014).
Un élément de renforcement textile peut être un monofilament élémentaire textile éventuellement revêtu d’une ou plusieurs couches d’un revêtement à base d’une composition adhésive non métallique. Ce monofilament élémentaire textile est obtenu, par exemple, par filage au fondu, filage en solution ou filage de gel. Chaque monofilament élémentaire textile est réalisé dans un matériau organique, notamment polymérique, ou inorganique, comme par exemple le verre ou le carbone. Les matériaux polymériques peuvent être du type thermoplastique, comme par exemple les polyamides aliphatiques, notamment les polyamides 6-6, les polyamides aliphatiques (plus précisément en Nylon) et les polyesters, notamment le polyéthylène téréphthalate. Les matériaux polymériques peuvent être du type non thermoplastique, comme par exemple les polyamides aromatiques, notamment l’aramide, et la cellulose, naturelle comme artificielle, notamment la rayonne. Chaque monofilament élémentaire textile présente une section sensiblement circulaire présentant un diamètre allant par exemple de 2 µm à 100 µm.
Un élément de renforcement textile peut être un assemblage de plusieurs monofilaments élémentaires textiles tels que définis ci-dessus, également appelé brin. Un brin comprend de préférence plus de 10 monofilaments élémentaires textiles, de préférence plus de 100 monofilaments élémentaires textiles et plus préférentiellement plus de 500 monofilaments élémentaires textiles.
Un élément de renforcement textile peut également être un assemblage de plusieurs brins tels que définis ci-dessus. Dans une variante, les matériaux dans lesquels sont réalisés les monofilaments élémentaires textiles de chaque brin sont identiques. Dans une autre variante, les matériaux dans lesquels sont réalisés les monofilaments élémentaires textiles de chaque brin sont différents, l’élément de renforcement textile étant alors communément appelé élément de renforcement textile hybride.
Avantageusement un pneumatique selon l’invention peut comprendre dans le bourrelet au moins une languette intérieure entre la tringle et la couche de carcasse la plus proche comprenant des éléments de renforcement textiles faisant un angle à la direction circonférentielle XX’ compris entre 45° et 135, l’extrémité libre la plus axialement extérieure de la languette est radialement inférieure à la hauteur du crochet de la jante nominale. Une languette diffère d’une couche de carcasse dans la mesure où une languette n’a pas de première partie principale reliant les deux bourrelets. Elle est généralement positionnée entre la tringle et les couches de carcasse. Elle peut avoir pour fonction de mieux répartir les efforts de cisaillement entre les tringles et les couches de carcasse, protéger la carcasse de chocs ou autre. Dans l’invention il est avantageux de ne pas mettre l’extrémité la plus axialement extérieure dans le flanc pour l’endurance de celui-ci. La dimension des jantes nominales des pneumatiques avion est fixée par le livre annuel des avions (Aircraft Year Book) édité par l’association du pneumatique et de la Jante (TRA Tyre and Rim Association).
Les caractéristiques de l’invention sont illustrées par les figures 1 et 2 schématiques et non représentées à l’échelle représentant une coupe méridienne du pneumatique selon l’invention.
Dans la , le pneumatique (1) pour avion, a un sommet (2) comprenant une bande de roulement (21) et une armature de sommet (22) radialement intérieure à la bande de roulement, deux bourrelets (3) aptes à maintenir le pneumatique sur une jante de montage, deux flancs (4) entre les bourrelets (3) et le sommet (2) et une armature de carcasse radiale (5) assurant la liaison entre les bourrelets (3), les flancs (4) et le sommet (2). Le plan équatorial (P) du pneumatique passe par le milieu de la surface de roulement, perpendiculairement à l’axe (YY’) de rotation du pneumatique. La bande de roulement (22) comprend 4 sillons longitudinaux (211). Deux sillons, les plus axialement extérieurs, sont situés de part et d’autre du plan équatorial. Chaque sillon (211) a une paroi axialement intérieure (2111) et une paroi axialement extérieure (2112). L’armature de carcasse radiale (5) comporte une couche de carcasse (51) ancrée à une tringle (31) dans chaque bourrelet (3), la couche de carcasse (51) ayant une première partie (52) principale reliant une tringle à l’autre et reliée à ses extrémités à deux retournements (53) ayant chacune une extrémité libre (531). Les extrémités libres (531) des deux retournements (53) sont positionnées axialement entre les deux parois axialement extérieures (2112) des deux sillons (211). Une extrémité libre (531) des retournements (53) est radialement extérieure à la seconde extrémité libre (531) de l'autre retournement (53) et est positionnée axialement par rapport à l’extrémité libre (531) radialement intérieure de manière à former un recouvrement (6) de longueur axiale (L), positionné à l’aplomb d’un sillon (211) de la bande de roulement (21). L’armature de sommet (22) comprenant 3 paires de couches de travail (221) comportant des éléments de renfort textiles faisant un angle variable avec la direction longitudinale XX’ compris entre 0 et 45°. L’armature de sommet a une largeur axiale (L1) mesurée sur la couche de sommet de plus grande largeur axiale. Une languette intérieure (32) est positionnée entre la tringle (3) et la couche de carcasse (5) afin de mieux coupler ces deux sous éléments du pneumatique. Elle comprend deux extrémités libres dont aucune n’est positionnée dans le flanc (3)., chacune d’entre elles étant positionnée en dessous du crochet de jante (non représenté ici). La comprend un zoom sur le recouvrement (6) qui permet de mieux distinguer au niveau du recouvrement 6 , les deux retournements 53a et 53b et leurs extrémités libres 531a et 531b.
La illustre l’invention avec une armature de carcasse (5) comprenant 2 couches de carcasse dont les extrémités libres (531) des retournements (53) sont positionnées sous le sommet (2) entre les parois les plus axialement extérieures (2112) des deux sillons les plus axialement extérieurs et ont une longueur axiale (L) de recouvrement (6). Chaque recouvrement étant positionné à l’aplomb d’un sillon (211) différent. Cette architecture peut être bien sûr étendue à 3 ou plus couches de carcasse.
Système auxiliaire de confort rapproché pour véhicule automobile La présente invention concerne d’une manière générale les problématiques de la consommation énergétique des véhicules automobiles et du confort thermique dans leur habitacle.
Le système HVAC comporte des moyens de chauffage permettant de délivrer de l’air chaud à l’intérieur de l’habitacle du véhicule de sorte à réchauffer cet habitacle et atteindre un certain niveau de confort pour les passagers.
Ces moyens de chauffage peuvent par exemple comporter une pompe à chaleur réversible comprenant un circuit de circulation d'un fluide frigorifique et/ou des modules de chauffe dotés de substrats céramique et/ou de résistances électriques.
Afin d’améliorer le confort des passagers par climat froid (température extérieure inférieure ou égale à 5°C) ou tempéré (température extérieure comprise entre 5 et 20°C), certains véhicules automobiles sont en outre équipés d’un système auxiliaire de confort rapproché fonctionnant de manière indépendante en complément ou en remplacement du système HVAC et comportant une pluralité d’éléments de confort rapproché chauffant intégrés dans divers organes du véhicule comme par exemple le volant, les dossiers de sièges ou encore les panneaux de portières.
Décrit par exemple dans le document US 10,279,650 B2, un tel système auxiliaire de confort rapproché comporte également une unité de pilotage apte à piloter de manière autonome le fonctionnement desdits éléments de confort rapproché chauffant par temps froid ou tempéré.
Lorsqu’ils sont actifs, ces d’éléments de confort rapproché chauffant entrainent une surconsommation énergétique importante du véhicule (en carburant et/ou en électricité en fonction du type de propulsion) se traduisant par une baisse notable de l’autonomie du véhicule.
Une telle altération de l’autonomie s’avère particulièrement problématique pour les véhicules à propulsion électrique et l'obtention des niveaux de confort souhaités à l'intérieur de l'habitacle de ces véhicules doit être mise en balance avec la maximisation de leur autonomie.
Elle propose à cet effet un système auxiliaire de confort rapproché pour véhicule automobile destiné à participer à l’amélioration du confort des passagers dudit véhicule en complément ou en remplacement du système de traitement d’air HVAC de ce véhicule, ledit système comportant une pluralité d’éléments de confort rapproché chauffant, un capteur de température apte à mesurer la température extérieure, ainsi qu’une unité de pilotage apte à piloter de manière autonome le fonctionnement desdits éléments de confort rapproché chauffant par temps froid ou tempéré ; caractérisé en ce que ledit système comporte également des moyens d’obtention du niveau d’ensoleillement, ladite unité de pilotage étant configurée pour ajuster la puissance électrique consommée par l’ensemble desdits éléments de confort rapproché chauffant en fonction de ladite température extérieure et dudit niveau d’ensoleillement.
Le système auxiliaire de confort rapproché selon l’invention permet ainsi d’optimiser la surconsommation énergétique du véhicule associée à ces éléments de confort rapproché chauffant (en carburant et/ou en électricité en fonction du type de propulsion) de sorte à limiter leur impact sur l’autonomie du véhicule tout en assurant un confort satisfaisant pour les passagers.
Selon des caractéristiques préférées dudit système auxiliaire de confort rapproché selon l’invention : - ladite unité de pilotage est configurée pour ajuster ladite puissance électrique consommée par une sélection du nombre desdits éléments de confort rapproché chauffant activés et une modulation de leur puissance électrique ; - ladite unité de pilotage comprend une mémoire stockant un tableau de correspondance à double entrée indiquant le ou les éléments de confort rapproché chauffant à activer ainsi que la modulation de leur niveau de puissance en fonction de la température extérieure et du niveau d’ensoleillement ; - ladite unité de pilotage est configurée pour ajuster ladite puissance électrique consommée uniquement par une sélection du nombre d’éléments de confort rapproché chauffant activés à leur puissance maximale ; - ladite unité de pilotage est configurée pour ajuster ladite puissance électrique consommée uniquement par une modulation de la puissance électrique de l’ensemble desdits éléments de confort rapproché chauffant ; - la puissance modulée de chacun desdits éléments de confort rapproché chauffant est égale au produit de sa puissance maximale et d’un coefficient de pondération fonction de ladite température extérieure et dudit niveau d’ensoleillement ; - ledit système comporte également une pluralité d’éléments de confort rapproché refroidissant, ladite unité de pilotage étant également apte à piloter de manière autonome le fonctionnement desdits éléments de confort rapproché refroidissant par temps chaud ; - ladite unité de pilotage est configurée pour ajuster la puissance électrique consommée par l’ensemble desdits éléments de confort rapproché refroidissant en fonction de ladite température extérieure et dudit niveau d’ensoleillement ; et/ou - les moyens d’obtention du niveau d’ensoleillement sont constitués par un capteur d’ensoleillement.
Il est donc souhaitable de disposer d’un procédé de fabrication d’un réservoir en matériau composite qui réponde à tout ou partie des inconvénients précités.
L’invention concerne un procédé de fabrication d’un réservoir en matériau composite, comprenant : - le positionnement d’un assemblage précurseur du réservoir à fabriquer dans un outillage de moulage sous vide, l’assemblage étant en matériau fibreux pré-imprégné thermodurcissable et comprenant (i) un cylindre sectorisé, précurseur du corps du réservoir, s’étendant le long d’un axe longitudinal et formé par des panneaux juxtaposés autour de l’axe longitudinal avec recouvrement entre les panneaux voisins, et (ii) deux dômes, précurseurs de fond du réservoir, chacun de ces dômes étant situé du côté d’une extrémité longitudinale opposée du cylindre, les dômes délimitant avec le cylindre un volume interne du réservoir à obtenir, chaque dôme définissant une zone de jonction cylindrique positionnée en regard du cylindre et à l’intérieur de ce dernier, l’outillage comprenant une partie interne revêtue d’une bâche à vide, située à l’intérieur du volume interne, sur laquelle l’assemblage est positionné, et une partie externe de moulage, située à l’extérieur du volume interne, et comprenant (a) une portion de moulage du corps du réservoir ayant une forme cylindrique située en regard du cylindre précurseur, et (b) des portions de moulage d’un fond de réservoir en forme de dôme situées chacune en regard d’un dôme précurseur de fond distinct, et - la cuisson sous vide de l’assemblage dans l’outillage durant laquelle la bâche à vide applique une pression pour conformer l’assemblage sur les portions de moulage, avec maintien des zones de jonction en appui sur le cylindre précurseur et co-cuisson des dômes et du cylindre pour solidariser les fonds au corps et obtenir le réservoir en matériau composite.