FR3121226A1

FR3121226A1 - Dispositif de mesure du deplacement d’un objet dans ou derriere des flammes

Info

Publication number: FR3121226A1
Application number: FR2102910A
Authority: FR
Inventors: Thomas GIRAUDEAU; Robin Leynaud; Frédéric MONTIN; Anaïs HOUPLON; Philippe Christian Matthieu MEUNIER
Original assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2021-03-23
Filing date: 2021-03-23
Publication date: 2022-09-30
Anticipated expiration: 2041-03-23
Also published as: FR3121226B1

Abstract

DISPOSITIF DE MESURE DU DEPLACEMENT D’UN OBJET DANS OU DERR I ERE DES FLAMMES Le dispositif selon l’invention concerne un dispositif de mesure du déplacement d’un objet (2) en mouvement dans ou derrière des flammes (15) comprend une source de lumière bleue (10, 17), il est caractérisé en ce que la lumière bleue est constituée d’un point lumineux (100, 101, 170) placé sur l’objet (2) et qu’un système de réception (14, 3) avec le dispositif selon une des revendications précédentes capte son déplacement. Grâce à l’utilisation d’un point lumineux bleu, l’intensité lumineuse à fournir est plus limitée que pour un éclairage indirect et sa perception à travers les flammes est meilleure. Figure à publier avec l’abrégé : Figure 3

Description

DISPOSITIF DE MESURE DU DEPLACEMENT D’UN OBJET DANS OU DERRIERE DES FLAMMES

DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION

Le domaine technique de l’invention est celui des dispositifs de mesure du ou des mouvements d’un ou plusieurs éléments d’un objet dans ou derrière des flammes.

ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION

Lorsque l’on veut observer, lors d’essais, un objet à travers des flammes pour voir son évolution dans le temps, celles-ci gênent la vision.

On connait un dispositif permettant d’étudier le comportement d’une construction lors d’incendie afin d’étudier sa résistance au feu. Ce dispositif associe un éclairage dans le bleu de longueur d’onde de 450nm, à des filtres optiques accordés de spectre étroit. L’objet cible est éclairé par une source de lumière bleu (par exemple une ou plusieurs LED bleue) à travers les flammes. Une caméra est placée face à l’objet à observer, de l’autre côté des flammes. Un filtre optique à spectre étroit permet de bloquer toute lumière de longueur d’onde différente de celle émise par la LED, la caméra n’enregistre donc que la lumière bleue et non les flammes de longueur d’onde différente. La caméra peut ainsi voir l’objet cible malgré les flammes.

Cependant, ce dispositif montre des limites quand le feu est très important et/ou quand on veut mesurer un mouvement de la cible ou d’une partie de la cible. Pour que la cible reste visible, il faut qu’elle ait une intensité lumineuse suffisante pour traverser les flammes. Dans le cas où la cible est en mouvement, il est nécessaire de poser des pastilles sur les zones que l’on souhaite mesurer, ces pastilles (aussi appelées des mires) sont souvent de petites tailles et difficilement visibles.

Ceci est encore plus critique quand c’est l’objet lui-même qui prend feu.

Ainsi dans certains essais réalisés sur une soufflante de turboréacteur, comme l’essai de perte d’aube (ou FBO : Fan Blade Out) où une aube est volontairement détachée pour tester la rétention de l’aube par le carter et la tenue du moteur au balourd engendré. Afin de comprendre la dynamique du phénomène et de recaler les modèles, une mesure du déplacement dans le plan normal à l’axe du moteur est essentielle pour la dynamique d’ensemble. Aujourd’hui cet essai est réalisé grâce à des caméras haute vitesse placées devant la soufflante qui enregistrent les déplacements de l’axe du moteur. Cependant, lors de la décélération qui suit le lâcher d’aube, le moteur pompe et des flammes sortent par l’amont du moteur, ce qui empêchent de voir les déplacements de l’ensemble des aubes, du disque et du cône de la soufflante .

Il existe donc un besoin de trouver une solution pour mesurer le déplacement d’un objet en mouvement dans ou derrière des flammes.

L’invention offre une solution aux problèmes évoqués précédemment, en permettant de voir les déplacements de la cible à travers les flammes.

Selon l’invention, le dispositif de mesure du déplacement d’un objet en mouvement dans ou derrière des flammes comprenant une source de lumière bleue, il est caractérisé en ce que la lumière bleue génère un point lumineux sur l’objet, et qu’un système de réception capte le déplacement du point lumineux. Grâce à l’utilisation d’un point lumineux bleu, l’intensité lumineuse à fournir est plus limitée que pour un éclairage indirect de l’objet cible car sa perception à travers les flammes est meilleure. En effet, la caméra ne filme pas un reflet mais directement la lumière bleue dont l’intensité est plus importante et sera donc mieux visualisée par la caméra surtout lors de feu intense.

La lumière bleue a une longueur d’onde comprise entre 380nm à 510nm, de préférence entre 449nm et 500nm, de préférence 450nm.

Selon une disposition particulière, l’objet est une soufflante d’un turboréacteur comprenant des aubes, un disque et un cône en rotation autour d’un axe de rotation X, comprenant un disque sur lequel sont fixés des aubes et un cône placé en amont des aubes. Le point lumineux est placé sur une des parties mobiles, il est ainsi possible de suivre les déplacements de la partie sur laquelle est placé le point lumineux.

Avantageusement, le point lumineux est placé sur le cône dans l’axe de rotation de la soufflante. De cette façon, dans l’essai de perte d’aube, on peut mesurer le déplacement de l’axe du moteur dû au balourd.

Avantageusement, plusieurs points lumineux sont placés sur le cône décalés par rapport à l’axe de rotation. En positionnant des points lumineux sur la périphérie du cône et comme le cône tourne à la même vitesse que les aubes, il est possible de mesurer la vitesse de rotation de celles-ci.

Selon un premier mode de réalisation, le système de réception est une caméra. La caméra va pouvoir enregistrer les déplacements du ou des points lumineux.

Avantageusement, la caméra est une caméra haute vitesse. Ce type de caméra est particulièrement adapté pour mesurer des mouvements très rapides comme ceux d’une soufflante, notamment lors des essais de perte d’aube.

Avantageusement, un filtre bleu est placé devant la caméra. Ce filtre permet à la caméra de ne capter que la lumière bleue.

Avantageusement, la source de lumière bleue est un laser. La puissance de la lumière émise est plus forte que celle d’une LED, ce qui permet de traverser un feu plus important.

Selon un deuxième mode de réalisation, le système de réception est un écran. La lumière émise par le point lumineux va se déplacer sur l’écran, et en connaissant la distance entre l’écran et le point lumineux on peut en déduire la valeur du déplacement de l’objet cible.

Dispositif de mesure selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’écran est quadrillé. Le quadrillage permet de mesurer précisément les écarts et/ou déplacements des parties mobiles de l’objet.

Un autre aspect de l’invention concerne un procédé de mesure du déplacement d’un point lumineux à travers des flammes avec le dispositif selon l’invention, il est caractérisé par les étapes suivantes :

émission d’une lumière bleue pour générer un point lumineux sur une partie en mouvement d’un objet,
captation du mouvement du point lumineux.

L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES

Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention.

est une vue d’un dispositif de l’état de la technique,

montre une soufflante de l’état de la technique avec ses moyens de mesure,

est un premier mode de réalisation d’un dispositif selon l’invention,

est un deuxième mode de réalisation d’un dispositif selon l’invention.

DESCRIPTION DETAILLEE

Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique.

Le dispositif 1 de l’état de la technique, illustré à la , est constitué d’une source lumineuse 10, par exemple des LED de forte puissance, émettant de la lumière bleue 11. Cette lumière bleue 11 traverse les flammes 15 pour aller éclairer un objet cible 12. Une caméra 14 placé de l’autre côté des flammes 15, filme l’objet cible 12 à travers un filtre optique 13 qui ne laisse passer que la lumière bleue 11 et non la lumière 16 émise par les flammes 15. On peut ainsi voir l’objet cible 12 dans ou derrière les flammes 15.

Dans toute la suite de la description on appellera « amont », la partie placée en amont par rapport au sens de circulation de l’air, et « aval » la partie située en aval par rapport au sens d’écoulement de l’air, soit de l’avant du moteur vers l’arrière.

Aujourd’hui pour mesurer la déviation de l’axe de rotation X des aubes 20 d’une soufflante 2 dans les essais de perte d’aube, on met une croix 23 et des pastilles (ou des mires) 22 sur le cône 21 de la soufflante 2 afin de mesurer à la fois la vitesse de rotation des aubes 20 et la déformation de l’axe de rotation X des aubes. Une caméra haute vitesse (non représentée sur la ) est placée devant la soufflante 2 et enregistre les mouvements de la croix 23 et des pastilles (ou des mires) 22. Avec cet enregistrement on peut calculer la vitesse de rotation des aubes et la déviation de l’axe de rotation X en mesurant la déviation du centre de la croix 23. Cependant, dans le cadre d’un essai FBO, des flammes apparaissent rapidement en amont de la soufflante 2 ce qui masque le champ de vision de la caméra.

Grâce au dispositif selon l’invention, on va pouvoir suivre les mouvements des différents éléments de la soufflante.

Selon un premier mode de réalisation illustré à la , le cône 21 comprend une source de lumière bleue 10 et présente un ou plusieurs trous en amont formant un point lumineux 100 disposé au centre du cône 21 et/ou plusieurs points lumineux 101 (au moins deux) placés sur les faces du cône 21. Le point lumineux 100 situé au sommet du cône 21 sert à suivre la déviation de l’axe de rotation X. Les points lumineux 101 situés sur le côté du cône 21 servent à mesurer la vitesse de rotation des aubes 20.

Un filtre optique 13 peut être placé devant la caméra 14 pour éliminer les longueurs d‘ondes différentes du bleu, notamment celles des flammes.

La source de lumière 10 est alimentée par une batterie (non représentée).

Lorsque la soufflante 2 s’enflamme, les flammes 15 sont devant les aubes 20 et le cône 21, les cachant ainsi de la caméra 14, mais les points lumineux bleus 100 et 101 restent visibles.

Dans l’essai de perte d’aube, au bout du premier quart de seconde des flammes arrivent par l’arrière et ressortent devant les aubes et le cône, face à la caméra, les cachant pendant assez longtemps. Grâce à la lumière bleue émise par le ou les points lumineux 100, 101, la caméra peut tout de même suivre le mouvement des aubes 20 et du cône 21.

Dans le deuxième mode de réalisation illustré , le cône 21 comprend un laser 17 émettant un rayon 110 de lumière bleue à travers un trou situé à l’extrémité du cône 21, qui constitue un point lumineux 170 au sens de la présente description et qui permet de suivre le déplacement de l’axe du moteur.

Comme pour le premier mode de réalisation, d’autres points lumineux (non représentés) peuvent être situés sur la périphérie du cône 21 pour mesurer la vitesse de rotation des aubes 20.

Dans ce mode de réalisation, le rayon 110 peut être projeté sur un écran 3 placé devant le moteur et sur lequel il crée un point bleu 30 et dont la trajectoire est filmée par la caméra 14. Il est aussi possible d’enregistrer directement le mouvement du rayon 110 comme dans le premier mode de réalisation.

De la même façon, le mouvement des autres points lumineux peut être mesuré.

L’écran 3 peut être quadrillé d’une grille millimétrée permettant de mesurer très précisément le déplacement du ou des points bleus.

Bien que l’exemple illustré concerne un moteur de soufflante, le dispositif peut être utilisé pour tout objet en mouvement sur lequel il est possible d’intégrer une source de lumière bleue et que l’on ne peut pas observer à cause de flammes.

Claims

Dispositif de mesure du déplacement d’un objet (12, 2) en mouvement dans ou derrière des flammes (15) comprenant une source de lumière bleue (10, 17) caractérisé en ce que la source de lumière bleue génère un point lumineux (100, 101, 170) sur l’objet (12, 2) et qu’un système de réception (14, 3) capte le déplacement du point lumineux (100, 101, 170).
Dispositif de mesure selon la revendication 1 caractérisé en ce que l’objet est une soufflante (2) d’un turboréacteur, comprenant des aubes, un disque et un cône en rotation autour d’un axe de rotation X, comprenant un disque sur lequel sont fixés des aubes (20) et un cône (21) placé en amont des aubes (20).
Dispositif de mesure selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le point lumineux (100, 170) est placé sur le cône (21) dans l’axe de rotation de la soufflante.
Dispositif de mesure selon une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que plusieurs points lumineux (101) sont placés sur le cône (21), décalés par rapport à l’axe de rotation.
Dispositif de mesure selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système de réception est une caméra (14).
Dispositif de mesure selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la caméra est une caméra haute vitesse.
Dispositif de mesure selon une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce qu’un filtre bleu (13) est placé devant la caméra (14).
Dispositif de mesure selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la source de lumière bleue est un laser (17).
Dispositif de mesure selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le système de réception est un écran (3).
Dispositif de mesure selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’écran (3) est quadrillé.
Procédé de mesure du déplacement d’un point lumineux à travers des flammes avec le dispositif selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes :
émission d’une lumière bleue pour générer un point lumineux (100, 101, 17) sur une partie en mouvement d’un objet (12, 2),

captation du mouvement du point lumineux (100, 101, 170).