CA2602923C - Procede d'extinction de feu dans un compartiment d'un aeronef - Google Patents
Procede d'extinction de feu dans un compartiment d'un aeronef Download PDFInfo
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Abstract
Pour éteindre un feu dans le compartiment de charge (3) d'un aéronef, on injecte de l'azote sensiblement pur provenant de bouteilles de stockage haute pression (12); parallèlement on met en route un dispositif (5) de séparation d'air fournissant de l'azote et on introduit en continu dans le compartiment (3) de l'azote produit par le dispositif de séparation d'air (5).
Description
Procédé d'extinction de feu dans un compartiment d'un aéronef La présente invention concerne les systèmes d'extinction de feu à bord des aéronefs.
Les systèmes actuels utilisent du Halon 1301, qui est désormais interdit de production et d'utilisation en conséquence du Protocole de Montréal. Comme solution de remplacement, il a été proposé de générer un brouillard d'eau dans le compartiment où un feu a été détecté. Cette solution, certes efficace, présente le désavantage d'être consommatrice de grandes quantités d'eau, ce qui pénalise la masse utile embarquable, et de nécessiter une maintenance lourde pour recompléter les réservoirs d'eau à chaque utilisation.
Il a également été proposé d'exploiter la technique des séparateurs d'air fournissant de l'azote (généralement dénommés par l'acronyme anglo-saxon OBIGGS) utilisés par ailleurs pour inerter les réservoirs de kérosène.
Toutefois, cette solution présente l'inconvénient de devoir sur-dimensionner le dispositif de séparation d'air OBIGGS pour être à même de fournir rapidement des grands débits d'azote lors des rares interventions anti-feu nécessaires, et donc également de pénaliser la masse utile embarquable.
La présente invention a pour objet de proposer un procédé d'extinction de feu dans un compartiment d'aéronef permettant une action rapide et efficace avec des matériels de poids et de coûts réduits.
Pour ce faire, selon une caractéristique de l'invention, le procédé comprend les étapes d'introduire dans le compartiment d'aéronef où un feu a pris un débit d'azote sensiblement pur provenant d'un dispositif de stockage d'azote, de mettre en route un dispositif de séparation d'air fournissant de l'azote, et d'introduire dans le compartiment de l'azote produit par le dispositif de séparation d'air.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention :
- le procédé comprend l'étape de poursuivre l'introduction dans le compartiment d'un faible débit d'azote produit par le dispositif de séparation d'air ;
- le dispositif de stockage d'azote comporte au moins une bouteille haute pression ;
la - le procédé comprend l'étape ultérieure de recharger la bouteille avec de l'azote comprimé provenant du dispositif de séparation d'air.
Selon un aspect de la présente demande, il est prévu un aéronef comprenant un système d'extinction de feu dans un compartiment de l'avion, comprenant: a) un dispositif de stockage d'azote; b) une ligne de dispositif de stockage d'azote ayant des extrémités amont et aval, l'extrémité amont de la ligne étant en communication fluidique avec une sortie du dispositif de stockage d'azote; c) une ligne d'alimentation ayant des extrémités amont et aval, l'extrémité amont de la ligne d'alimentation adapté
pour être alimenté en air comprimé à une pression d'environ bar soutiré d'un étage de compression d'une unité de turbocompresseur de l'aéronef, la ligne d'alimentation comprenant, en série, une électrovanne de régulation de débit, un échangeur de chaleur/refroidisseur, au moins une étage de filtration, et un dispositif de séparation d'air, l'extrémité aval de la ligne de dispositif de stockage d'azote étant en communication fluidique par l'intermédiaire d'un clapet anti-retour avec la ligne d'alimentation à une position en amont de l'extrémité aval de la ligne d'alimentation;
d) une rampe d'injection en communication fluidique avec l'extrémité aval de la ligne d'alimentation et étant adaptée pour injecter du gaz à une pression inférieure à 1,2 bar dans le compartiment, dans lequel: 1) le dispositif de stockage de l'azote comprend une batterie de bouteilles d'azote sous pression capables de stocker de l'azote pur sous une pression entre 150 à 300 bar et pourvue chacun d'un détendeur/régulateur de pression pour fournir de l'azote au compartiment à une pression n'excédant pas 2 bars dans la ligne l'intermédiaire de dispositif de stockage d'azote, et 2) si un feu est détecté dans le compartiment, les détendeurs/régulateurs de pression sont immédiatement actionné
pour provoquer un écoulement d'azote pur de pression réduite du dispositif de stockage d'azote au compartiment via la ligne de dispositif de stockage d'azote, la conduite d'alimentation et la rampe d'injection, parallèlement le dispositif de séparation d'air est mis en oeuvre pour fournir une quantité durable d'azote au compartiment par l'intermédiaire du rampe d'injection et la conduite d'alimentation, en y maintenant une concentration basse d 'oxygène évitant les reprises de feu.
Les systèmes actuels utilisent du Halon 1301, qui est désormais interdit de production et d'utilisation en conséquence du Protocole de Montréal. Comme solution de remplacement, il a été proposé de générer un brouillard d'eau dans le compartiment où un feu a été détecté. Cette solution, certes efficace, présente le désavantage d'être consommatrice de grandes quantités d'eau, ce qui pénalise la masse utile embarquable, et de nécessiter une maintenance lourde pour recompléter les réservoirs d'eau à chaque utilisation.
Il a également été proposé d'exploiter la technique des séparateurs d'air fournissant de l'azote (généralement dénommés par l'acronyme anglo-saxon OBIGGS) utilisés par ailleurs pour inerter les réservoirs de kérosène.
Toutefois, cette solution présente l'inconvénient de devoir sur-dimensionner le dispositif de séparation d'air OBIGGS pour être à même de fournir rapidement des grands débits d'azote lors des rares interventions anti-feu nécessaires, et donc également de pénaliser la masse utile embarquable.
La présente invention a pour objet de proposer un procédé d'extinction de feu dans un compartiment d'aéronef permettant une action rapide et efficace avec des matériels de poids et de coûts réduits.
Pour ce faire, selon une caractéristique de l'invention, le procédé comprend les étapes d'introduire dans le compartiment d'aéronef où un feu a pris un débit d'azote sensiblement pur provenant d'un dispositif de stockage d'azote, de mettre en route un dispositif de séparation d'air fournissant de l'azote, et d'introduire dans le compartiment de l'azote produit par le dispositif de séparation d'air.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention :
- le procédé comprend l'étape de poursuivre l'introduction dans le compartiment d'un faible débit d'azote produit par le dispositif de séparation d'air ;
- le dispositif de stockage d'azote comporte au moins une bouteille haute pression ;
la - le procédé comprend l'étape ultérieure de recharger la bouteille avec de l'azote comprimé provenant du dispositif de séparation d'air.
Selon un aspect de la présente demande, il est prévu un aéronef comprenant un système d'extinction de feu dans un compartiment de l'avion, comprenant: a) un dispositif de stockage d'azote; b) une ligne de dispositif de stockage d'azote ayant des extrémités amont et aval, l'extrémité amont de la ligne étant en communication fluidique avec une sortie du dispositif de stockage d'azote; c) une ligne d'alimentation ayant des extrémités amont et aval, l'extrémité amont de la ligne d'alimentation adapté
pour être alimenté en air comprimé à une pression d'environ bar soutiré d'un étage de compression d'une unité de turbocompresseur de l'aéronef, la ligne d'alimentation comprenant, en série, une électrovanne de régulation de débit, un échangeur de chaleur/refroidisseur, au moins une étage de filtration, et un dispositif de séparation d'air, l'extrémité aval de la ligne de dispositif de stockage d'azote étant en communication fluidique par l'intermédiaire d'un clapet anti-retour avec la ligne d'alimentation à une position en amont de l'extrémité aval de la ligne d'alimentation;
d) une rampe d'injection en communication fluidique avec l'extrémité aval de la ligne d'alimentation et étant adaptée pour injecter du gaz à une pression inférieure à 1,2 bar dans le compartiment, dans lequel: 1) le dispositif de stockage de l'azote comprend une batterie de bouteilles d'azote sous pression capables de stocker de l'azote pur sous une pression entre 150 à 300 bar et pourvue chacun d'un détendeur/régulateur de pression pour fournir de l'azote au compartiment à une pression n'excédant pas 2 bars dans la ligne l'intermédiaire de dispositif de stockage d'azote, et 2) si un feu est détecté dans le compartiment, les détendeurs/régulateurs de pression sont immédiatement actionné
pour provoquer un écoulement d'azote pur de pression réduite du dispositif de stockage d'azote au compartiment via la ligne de dispositif de stockage d'azote, la conduite d'alimentation et la rampe d'injection, parallèlement le dispositif de séparation d'air est mis en oeuvre pour fournir une quantité durable d'azote au compartiment par l'intermédiaire du rampe d'injection et la conduite d'alimentation, en y maintenant une concentration basse d 'oxygène évitant les reprises de feu.
2 On comprendra que le procédé selon l'invention permet, avec le dispositif de stockage d'azote, avantageusement des bouteilles haute pression, d'établir très rapidement dans le compartiment à protéger une concentration en oxygène suffisamment basse pour éviter au feu de se propager. La mise en route simultanée d'un dispositif de séparation d'air de petite taille et de faible consommation permet alors de maintenir cette concentration basse d'oxygène pendant un temps illimité, évitant ainsi tout risque de reprise de feu lors de la suite du vol.
De plus, selon un aspect de l'invention, en prévoyant un petit compresseur d'azote connectable à la sortie du dispositif de séparation d'air, les bouteilles d'azote sous pression utilisées et vidées lors de la phase initiale d'injection dans le compartiment peuvent étre ultérieurement, et en temps masqué, rechargées par l'azote fourni par le dispositif de séparation d'air, en simplifiant ainsi très grandement la maintenance de l'ensemble du système.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la descxiption suivante, de modes de réalisation, donnés à titre illustratif mais nullement limitatif, faite en relation avec les dessins annexés, sur lesquels :
- la figure unique représente un schéma synoptique d'un système pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention.
Sur la figure 1 on reconnaît une ligne 1 d'alimentation d'une rampe 2 d'injection de gaz à faible pression, typiquement inférieure à 1,2 bar, dans un compartiment d'entreposage de charge 3 d'un aéronef, dit compartiment cargo (non représenté).
La ligne 1 est reliée à la sortie de production d'azote 4 d'un dispositif de séparation d'air 5, typiquement un perméateur à membranes polymères séparant l'azote et l'oxygène de l'air, telles que celles commercialisées par la société
MEDAL Corp, Wilmington, USA, l'effluent enrichi en oxygène étant évacué par un orifice de sortie 6.
Le dispositif de séparation 5 est alimenté en air comprimé à une pression d'environ 2 bars prélevé en un étage de compression d'un groupe turbo-
De plus, selon un aspect de l'invention, en prévoyant un petit compresseur d'azote connectable à la sortie du dispositif de séparation d'air, les bouteilles d'azote sous pression utilisées et vidées lors de la phase initiale d'injection dans le compartiment peuvent étre ultérieurement, et en temps masqué, rechargées par l'azote fourni par le dispositif de séparation d'air, en simplifiant ainsi très grandement la maintenance de l'ensemble du système.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la descxiption suivante, de modes de réalisation, donnés à titre illustratif mais nullement limitatif, faite en relation avec les dessins annexés, sur lesquels :
- la figure unique représente un schéma synoptique d'un système pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention.
Sur la figure 1 on reconnaît une ligne 1 d'alimentation d'une rampe 2 d'injection de gaz à faible pression, typiquement inférieure à 1,2 bar, dans un compartiment d'entreposage de charge 3 d'un aéronef, dit compartiment cargo (non représenté).
La ligne 1 est reliée à la sortie de production d'azote 4 d'un dispositif de séparation d'air 5, typiquement un perméateur à membranes polymères séparant l'azote et l'oxygène de l'air, telles que celles commercialisées par la société
MEDAL Corp, Wilmington, USA, l'effluent enrichi en oxygène étant évacué par un orifice de sortie 6.
Le dispositif de séparation 5 est alimenté en air comprimé à une pression d'environ 2 bars prélevé en un étage de compression d'un groupe turbo-
3 compresseur 7 de l'aéronef, par exemple un turbo-moteur de propulsion ou un groupe auxiliaire APU.
La ligne d'alimentation 1 comporte, en série, une électrovanne de régulation de débit 9, un échangeur de chaleur / refroidisseur 10 et au moins un étage de filtration 11.
Selon l'invention, le système d'extinction de feu comporte en outre une batterie de bouteilles d'azote sous pression 12, capables de stocker de l'azote sous une pression entre 150 et 300 bars, et pourvue chacune d'un détendeur /
régulateur 13 pour fournir de l'azote à une pression n'excédant pas 2 bars dans une ligne 14 reliée à la ligne 1 via un clapet anti-retour 15.
Selon un aspect avantageux de l'invention une ligne 16 incluant un compresseur 17 s'étend parallèlement à la ligne 14 entre les bouteilles 12 et une valve de distribution 18 dans la partie amont de la ligne 1. Avantageusement, cette ligne 1 est également reliée à au moins une ligne 19 d'injection d'azote d'extinction de feu dans au moins une baie d'équipement électrique 20 de l'aéronef. Egalement en variante, une batterie de générateurs d'azote électro-chimiques 21 commandés électriquement, reliés à la ligne 14, peuvent être prévus pour compléter ou suppléer les fournitures d'azote par les bouteilles 12.
On comprendra qu'avec le système qui vient d'être décrit, en cas de détection d'un feu dans le compartiment de charge 3 ou dans la baie 20, les électrovannes des têtes de distribution 13 des bouteilles 12 sont immédiatement actionnées pour injecter par la rampe 2 un débit important d'azote pur détendu dans le compartiment 3. Parallèlement, le dispositif de séparation 5 est mis en uvre pour fournir, de façon durable, un complément de débit d'azote dans le compartiment 3 en y maintenant une concentration basse d'oxygène évitant les reprises de feu.
Avec six bouteilles 12 de 25 litres sous une pression de 200 bars et un dispositif de séparation d'air 5 comportant un faisceau unique de membranes, on obtient en moins de quatre minutes dans le compartiment 3 une concentration en oxygène inférieure à 8% conservée pendant plusieurs heures malgré un débit de fuite dans le compartiment 3 d'environ 40 Nm3/heure (compartiment de charge classe C).
La ligne d'alimentation 1 comporte, en série, une électrovanne de régulation de débit 9, un échangeur de chaleur / refroidisseur 10 et au moins un étage de filtration 11.
Selon l'invention, le système d'extinction de feu comporte en outre une batterie de bouteilles d'azote sous pression 12, capables de stocker de l'azote sous une pression entre 150 et 300 bars, et pourvue chacune d'un détendeur /
régulateur 13 pour fournir de l'azote à une pression n'excédant pas 2 bars dans une ligne 14 reliée à la ligne 1 via un clapet anti-retour 15.
Selon un aspect avantageux de l'invention une ligne 16 incluant un compresseur 17 s'étend parallèlement à la ligne 14 entre les bouteilles 12 et une valve de distribution 18 dans la partie amont de la ligne 1. Avantageusement, cette ligne 1 est également reliée à au moins une ligne 19 d'injection d'azote d'extinction de feu dans au moins une baie d'équipement électrique 20 de l'aéronef. Egalement en variante, une batterie de générateurs d'azote électro-chimiques 21 commandés électriquement, reliés à la ligne 14, peuvent être prévus pour compléter ou suppléer les fournitures d'azote par les bouteilles 12.
On comprendra qu'avec le système qui vient d'être décrit, en cas de détection d'un feu dans le compartiment de charge 3 ou dans la baie 20, les électrovannes des têtes de distribution 13 des bouteilles 12 sont immédiatement actionnées pour injecter par la rampe 2 un débit important d'azote pur détendu dans le compartiment 3. Parallèlement, le dispositif de séparation 5 est mis en uvre pour fournir, de façon durable, un complément de débit d'azote dans le compartiment 3 en y maintenant une concentration basse d'oxygène évitant les reprises de feu.
Avec six bouteilles 12 de 25 litres sous une pression de 200 bars et un dispositif de séparation d'air 5 comportant un faisceau unique de membranes, on obtient en moins de quatre minutes dans le compartiment 3 une concentration en oxygène inférieure à 8% conservée pendant plusieurs heures malgré un débit de fuite dans le compartiment 3 d'environ 40 Nm3/heure (compartiment de charge classe C).
4 PCT/FR2006/050250 Quoique l'invention ait été décrite en relation avec des modes de réalisation particuliers, elle ne s'en trouve pas limitée mais est susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme du métier dans le cadre des revendications ci-après.
Claims (8)
1. Procédé d'extinction de feu dans un compartiment d'aéronef, comprenant les étapes :
a) d'introduire dans le compartiment (3) où le feu a pris un débit d'azote sensiblement pur provenant d'un dispositif de stockage d'azote (12 ; 21) b) de mettre en route simultanément un dispositif (5) de séparation d'air fournissant de l'azote ; et c) via une ligne d'alimentation, d'introduire dans le compartiment (3) où le feu a pris, de l'azote produit par le dispositif de séparation d'air (5), caractérisé en ce que l'air alimentant le dispositif de séparation d'air (5) est de l'air comprimé à une pression n'excédant pas 5 bars provenant d'un étage de compression d'un groupe turbo-compresseur (7) de l'aéronef.
a) d'introduire dans le compartiment (3) où le feu a pris un débit d'azote sensiblement pur provenant d'un dispositif de stockage d'azote (12 ; 21) b) de mettre en route simultanément un dispositif (5) de séparation d'air fournissant de l'azote ; et c) via une ligne d'alimentation, d'introduire dans le compartiment (3) où le feu a pris, de l'azote produit par le dispositif de séparation d'air (5), caractérisé en ce que l'air alimentant le dispositif de séparation d'air (5) est de l'air comprimé à une pression n'excédant pas 5 bars provenant d'un étage de compression d'un groupe turbo-compresseur (7) de l'aéronef.
2. Procédé selon la revendication 1, comprenant l'étape de continuer l'introduction, dans le compartiment (3), d'un faible débit d'azote produit par le dispositif de séparation d'air (5).
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif de séparation d'air (5) est un perméateur à membranes.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif de stockage d'azote comporte au moins une bouteille haute pression (12).
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape ultérieure de recharger la bouteille (12) avec de l'azote provenant du dispositif de séparation d'air (5).
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape de comprimer (17) l'azote provenant du dispositif de séparation d'air (5) pour le remplissage de la bouteille (12).
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la pression de l'azote dans la bouteille (12) est comprise entre 150 et 300 bars.
8. Un aéronef comprenant un système d'extinction de feu dans un compartiment (3) de l'avion, comprenant:
a) un dispositif de stockage d'azote (12);
b) une ligne de dispositif de stockage d'azote 14 ayant des extrémités amont et aval, l'extrémité amont de la ligne 14 étant en communication fluidique avec une sortie du dispositif de stockage d'azote (12);
c) une ligne d'alimentation ayant des extrémités amont (8) et aval (1), l'extrémité
amont de la ligne d'alimentation (8) adapté pour être alimenté en air comprimé
à une pression d'environ (2) bar soutiré d'un étage de compression d'une unité de turbocompresseur (7) de l'aéronef, la ligne d'alimentation (8) comprenant, en série, une électrovanne de régulation de débit (9), un échangeur de chaleur /
refroidisseur (10), au moins une étage de filtration (11), et un dispositif de séparation d'air (5), l'extrémité aval de la ligne de dispositif de stockage d'azote (14) étant en communication fluidique par l'intermédiaire d'un clapet anti-retour (15) avec la ligne d'alimentation à
une position en amont de l'extrémité aval de la ligne d'alimentation (1);
d) une rampe d'injection (2) en communication fluidique avec l'extrémité aval de la ligne d'alimentation (1) et étant adaptée pour injecter du gaz à une pression inférieure à 1,2 bar dans le compartiment (3), dans lequel:
1) le dispositif de stockage de l'azote (12) comprend une batterie de bouteilles d'azote sous pression capables de stocker de l'azote pur sous une pression entre 150 à 300 bar et pourvue chacun d'un détendeur / régulateur de pression (13) pour fournir de l'azote au compartiment (3) à une pression n'excédant pas 2 bars dans la ligne l'intermédiaire de dispositif de stockage d'azote (14), et 2) si un feu est détecté dans le compartiment (3), les détendeurs / régulateurs de pression (13) sont immédiatement actionné pour provoquer un écoulement d'azote pur de pression réduite du dispositif de stockage d'azote (12) au compartiment (3) via la ligne de dispositif de stockage d'azote (14), la conduite d'alimentation (1) et la rampe d'injection (2), parallèlement le dispositif de séparation d'air (5) est mis en oeuvre pour fournir une quantité durable d'azote au compartiment (3) par l'intermédiaire du rampe d'injection (2) et la conduite d'alimentation (1), en y maintenant une concentration basse d 'oxygène évitant les reprises de feu.
a) un dispositif de stockage d'azote (12);
b) une ligne de dispositif de stockage d'azote 14 ayant des extrémités amont et aval, l'extrémité amont de la ligne 14 étant en communication fluidique avec une sortie du dispositif de stockage d'azote (12);
c) une ligne d'alimentation ayant des extrémités amont (8) et aval (1), l'extrémité
amont de la ligne d'alimentation (8) adapté pour être alimenté en air comprimé
à une pression d'environ (2) bar soutiré d'un étage de compression d'une unité de turbocompresseur (7) de l'aéronef, la ligne d'alimentation (8) comprenant, en série, une électrovanne de régulation de débit (9), un échangeur de chaleur /
refroidisseur (10), au moins une étage de filtration (11), et un dispositif de séparation d'air (5), l'extrémité aval de la ligne de dispositif de stockage d'azote (14) étant en communication fluidique par l'intermédiaire d'un clapet anti-retour (15) avec la ligne d'alimentation à
une position en amont de l'extrémité aval de la ligne d'alimentation (1);
d) une rampe d'injection (2) en communication fluidique avec l'extrémité aval de la ligne d'alimentation (1) et étant adaptée pour injecter du gaz à une pression inférieure à 1,2 bar dans le compartiment (3), dans lequel:
1) le dispositif de stockage de l'azote (12) comprend une batterie de bouteilles d'azote sous pression capables de stocker de l'azote pur sous une pression entre 150 à 300 bar et pourvue chacun d'un détendeur / régulateur de pression (13) pour fournir de l'azote au compartiment (3) à une pression n'excédant pas 2 bars dans la ligne l'intermédiaire de dispositif de stockage d'azote (14), et 2) si un feu est détecté dans le compartiment (3), les détendeurs / régulateurs de pression (13) sont immédiatement actionné pour provoquer un écoulement d'azote pur de pression réduite du dispositif de stockage d'azote (12) au compartiment (3) via la ligne de dispositif de stockage d'azote (14), la conduite d'alimentation (1) et la rampe d'injection (2), parallèlement le dispositif de séparation d'air (5) est mis en oeuvre pour fournir une quantité durable d'azote au compartiment (3) par l'intermédiaire du rampe d'injection (2) et la conduite d'alimentation (1), en y maintenant une concentration basse d 'oxygène évitant les reprises de feu.
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