FR2943625A1 - Engin d'avitaillement d'un aeronef en carburant et procede d'alimentation en energie des accessoires d'un tel engin - Google Patents

Abstract

Cet engin d'avitaillement (1) d'un aéronef (400) comprend des moyens (11-13) de déplacement par rapport au sol (S), des premiers moyens (21) de branchement sur une bouche (200) de sortie d'un réseau (R) de distribution de carburant et des deuxièmes moyens (42) de branchement sur un orifice d'entrée (301) d'un réservoir (300) de carburant d'un aéronef. Cet engin (1) comprend, en outre, des moyens (100-103) de conversion d'énergie aptes à convertir en énergie mécanique et/ou électrique une partie de l'énergie hydraulique d'un écoulement (E) de carburant, entre les premiers (21) et deuxièmes (42) moyens de branchement. Le procédé d'alimentation comprend une étape consistant, au cours d'une opération d'avitaillement, à transformer en énergie mécanique et/ou électrique, une partie de l'énergie hydraulique d'un écoulement (E) de carburant issu de la bouche de sortie (200).

Description

Engin d'avitaillement d'un aéronef en carburant et procédé d'alimentation en énergie des accessoires d'un tel engin L'invention a trait à un engin d'avitaillement d'un aéronef en carburant, ainsi qu'à un procédé d'alimentation en énergie d'au moins un accessoire d'un tel engin. Sur les aéroports et aérodromes civils et militaires, il est connu d'utiliser des véhicules d'avitaillement que l'on déplace à proximité des aéronefs pour procéder au remplissage en carburant de leurs réservoirs. Un premier type de véhicule d'avitaillement comprend les avitailleurs qui sont des véhicules munis d'une citerne dans laquelle on puise le carburant à transférer vers un réservoir d'un aéronef. Un deuxième type de véhicule avitailleur comprend des engins destinés à se brancher sur une bouche de sortie d'un réseau fixe de distribution de carburant, parfois dénommé oléoréseau . Ces véhicules d'un deuxième type sont couramment dénommés oléoserveurs et sont prévus pour se brancher, d'une part, sur l'oléoréseau et, d'autre part, sur le réservoir de l'aéronef, en permettant le raccordement entre l'oléoréseau et ce réservoir. Un tel engin d'avitaillement est équipé d'accessoires que l'on qualifie souvent de servitudes et qui doivent être alimentés en énergie lors du transfert de carburant entre l'oléoréseau et l'aéronef. Ces accessoires comprennent des dispositifs de régulation et/ou de comptage de l'écoulement de carburant, des dispositifs de manoeuvre de parties mobiles de l'engin, des dispositifs d'éclairage, etc.... Pour alimenter en énergie ces différentes servitudes, il est habituel de faire tourner le moteur à combustion interne, qui sert à déplacer l'engin entre deux zones d'utilisation, pendant toute la durée d'avitaillement de l'aéronef, qui peut prendre une heure. II en résulte une pollution non négligeable et l'émanation de gaz potentiellement toxiques. Jusqu'à présent, on ne peut pas faire fonctionner les servitudes d'un engin d'avitaillement sur batterie dans la mesure où il n'est pas certain que la capacité d'une batterie serait suffisante pour assurer le fonctionnement pérenne des servitudes pendant toute une opération d'avitaillement, soit sur une durée importante, de l'ordre d'une heure, avec une marge de sécurité conforme à la pratique en matière aéronautique. En outre, la ou les batteries ne pourraient pas être efficacement rechargées en cours de journée car les trajets de déplacement d'un engin d'avitaillement entre deux aéronefs sont relativement courts, donc insuffisants pour qu'un alternateur associé au moteur à combustion interne de l'engin puisse recharger complètement une telle batterie. C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier l'invention en proposant un nouvel engin avitailleur qui est moins polluant et plus économique à exploiter que ceux de l'état de la technique. A cet effet, l'invention concerne un engin d'avitaillement d'un aéronef en carburant, à partir d'une bouche de sortie d'un réseau fixe de distribution de carburant, cet engin comprenant des moyens de déplacement par rapport au sol, des premiers moyens de branchement sur une bouche de sortie d'un réseau de distribution de carburant et des deuxièmes moyens de branchement sur un orifice d'entrée d'un réservoir de carburant d'un aéronef. Cet engin est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens aptes à convertir, en énergie mécanique et/ou électrique, une partie de l'énergie hydraulique d'un écoulement de carburant circulant entre les premiers et deuxièmes moyens de branchement. Grâce à l'invention, l'engin d'avitaillement est capable d'utiliser l'énergie hydraulique de l'écoulement de carburant pour subvenir aux besoins en énergie de ses servitudes. En effet, un réseau fixe de distribution de carburant dans un aérodrome ou un aéroport est alimenté avec une pression relativement importante, de sorte que la pression du carburant au niveau d'une bouche de sortie peut être de 10 bars. Or, la pression maximale d'alimentation d'un réservoir d'aéronef en carburant est normalement de 3,5 bars, ceci afin de limiter les dommages potentiels à la structure de l'aéronef. Un engin d'avitaillement de type oléoserveur crée donc une perte de charge dans la ligne d'alimentation en amont du réservoir de l'aéronef. Selon l'invention, cette perte de charge est en partie utilisée pour obtenir de l'énergie mécanique et/ou électrique utilisable par les accessoires de l'engin, alors même que le moteur à combustion interne qui a servi à déplacer l'engin jusqu'à proximité de la bouche de sortie est arrêté. Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, un tel engin peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises dans toute combinaison techniquement admissible : - Les moyens de conversion d'énergie comprennent une turbine disposée sur le trajet de l'écoulement de carburant, entre les premiers et deuxièmes moyens de raccordement. L'engin comprend un alternateur couplé à la turbine et apte à alimenter en courant au moins un dispositif électrique de l'engin. Dans ce cas, l'alternateur est avantageusement raccordé à au moins une batterie d'accumulateurs qui alimente elle-même au moins un dispositif électrique de l'engin. - L'engin comprend une pompe couplée à la turbine et apte à alimenter en huile sous pression au moins un dispositif pneumatique ou hydraulique de l'engin. L'engin comprend un compresseur pneumatique couplé à la turbine et apte à alimenter en air sous pression au moins un dispositif pneumatique de l'engin. L'invention concerne également un procédé qui peut être mis en oeuvre avec un engin d'avitaillement tel que mentionné ci-dessus et, plus spécifiquement, un procédé d'alimentation en énergie d'au moins un accessoire d'un engin d'avitaillement d'aéronef en carburant à partir d'une bouche de sortie d'un réseau fixe de distribution de carburant, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend une étape a) consistant, au cours d'une opération d'avitaillement, à transformer en énergie mécanique et/ou électrique une partie de l'énergie hydraulique d'un écoulement de carburant issu de la bouche de sortie. Avantageusement, ce procédé comprend une étape supplémentaire b) consistant, au cours d'une opération d'avitaillement, à charger une batterie d'accumulateurs avec l'énergie électrique récupérée lors de l'étape a).

L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaitront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'un mode de réalisation d'un engin d'avitaillement et d'un procédé d'alimentation en énergie conformes à son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence au dessin annexé dans lequel figure une représentation schématique de principe d'un engin d'avitaillement conforme à l'invention en cours d'utilisation pour remplir le réservoir d'un aéronef en carburant. L'engin d'avitaillement ou oléoserveur 1 représenté à la figure 1 annexée se présente globalement sous la forme d'un véhicule industriel et comporte un châssis 11 qui repose sur le sol par des roues, dont deux sont visibles avec la référence 12, et qui supporte un moteur à combustion interne 13 au-dessus duquel est disposée une cabine 14 pour le chauffeur de cet engin. L'engin 1 est équipé d'un tuyau flexible 20 permettant de le raccorder sur une bouche de sortie 200 appartenant à un réseau fixe R de distribution de carburant dans un aéroport. La bouche 200 est disposée sous la surface S du sol au voisinage d'un emplacement de stationnement d'un aéronef. Le tuyau 20 est équipé d'un connecteur 21 de raccordement sur la bouche 200. A son extrémité opposée au connecteur 21, le tuyau 20 est équipé d'un autre connecteur 22 de raccordement sur un connecteur 31 constituant l'embouchure d'un conduit fixe 32 de l'engin 1. En d'autres termes, le tuyau 20 permet de raccorder la bouche de sortie 200, qui appartient au réseau fixe R, au conduit 32, qui est défini au-dessus du châssis 11 de l'engin 1. Le conduit 32 débouche dans un filtre 33 prévu pour débarrasser le carburant des résidus, notamment aqueux, qu'il peut contenir. En aval du filtre 33, un conduit 34 s'étend jusqu'à un connecteur 35 sur lequel est raccordé un connecteur amont 41 d'un second tuyau flexible 40 dont l'extrémité aval est équipée d'un accrocheur d'aile 42 qui constitue un moyen de branchement sur un orifice d'entrée 301 d'un réservoir 300 intégré à l'aile 400 d'un avion. Pour la clarté du dessin, les tuyaux flexibles 20 et 40 sont représentés par des traits d'axes correspondant à leurs axes longitudinaux respectifs. D'autres tuyaux flexibles, non représentés, peuvent éventuellement être utilisés sur le parcours du carburant, entre la bouche 200 et le réservoir 300, en fonction de la conception de l'engin 1. Les éléments 32 à 34 définissent ensemble un trajet d'écoulement fixe de carburant dans l'engin 1, entre deux lignes flexibles constituées respectivement par les tuyaux 20 et 40, ce trajet d'écoulement fixe et ces lignes flexibles s'étendant entre des premiers moyens de branchement sur le réseau R, ces premiers moyens étant constitués par le connecteur 21, et des deuxièmes moyens de branchement sur l'orifice 301, ces deuxièmes moyens de branchement étant constitués par l'accrocheur d'aile 42.

On note E l'écoulement de carburant entre la bouche 200 et le réservoir 300. L'engin 1 est équipé d'un compteur 50 qui permet de quantifier la quantité de carburant transitant par le conduit 34, c'est-à-dire la quantité de carburant délivrée au réservoir 300. L'engin 1 comprend également un régulateur de pression 60 qui permet de contrôler la pression de l'écoulement E dans le conduit 34 et, par là même, la pression du carburant délivré au réservoir 300. L'engin 1 porte un vérin hydraulique 70 dont la tige 71 est équipée d'une plateforme 72 sur laquelle se tient un opérateur qui peut manipuler la partie aval du tuyau 40, notamment l'accrocheur 42. La tige 71 permet à l'opérateur, par son mouvement vertical ascendant ou descendant représenté par la double flèche FI, d'accéder à l'orifice d'entrée 301. Une pompe hydraulique 73 à moteur électrique est utilisée pour fournir au vérin 70 une quantité d'huile sous pression suffisante pour la manoeuvre de la tige 71, vers le haut ou vers le bas. Un jeu d'électrovannes hydrauliques 74 permet de contrôler l'écoulement d'huile sous pression de la pompe 73 vers le vérin 70. Un compresseur d'air 75 à moteur électrique fournit de l'air sous pression à diverses vannes équipées d'actionneurs pneumatiques non représentés, telles que des vannes de distribution et à des pneumovannes de commande, par exemple des vannes de commande de position de la nacelle 72. Un phare de travail 80 est monté en partie supérieure de l'engin 1 et permet d'éclairer l'aile 400 par le dessous, en particulier dans la zone de jonction entre l'accrocheur d'aile 42 et le réservoir 300, ce qui facilite le travail de l'opérateur. En pratique, plusieurs lampes analogues au phare 80 sont utilisées pour illuminer les diverses zones de travail de l'opérateur lors d'une opération d'avitaillement. Lorsque l'engin 1 a été déplacé, grâce aux roues 12 et au moteur 13, jusque dans sa zone de travail, l'extrémité du tuyau 20 équipée du connecteur 21 est déplacée jusqu'au niveau de la bouche 200 et on effectue le raccordement entre le réseau R et le tuyau 20 au niveau de cette bouche. Le vérin 70 est alors actionné pour déplacer la plateforme 72 sur laquelle se tient l'opérateur jusqu'au voisinage de l'orifice 301. L'opérateur peut alors procéder au raccordement du tuyau 40 avec le réservoir 300. Il est alors possible d'établir un écoulement E de carburant du réseau R vers le réservoir 300.

Le moteur 13 peut alors être arrêté car la plus grosse partie des dépenses énergétiques a été effectuée, ceci en quelques minutes. Cet arrêt du moteur peut être manuel sur initiative de l'opérateur ou automatisé, en tenant compte de l'état de fonctionnement de l'engin 1.

Une turbine 100 est disposée dans le conduit 32 dans le flux de carburant, de telle sorte que l'énergie hydraulique de l'écoulement E a pour effet d'entrainer cette turbine 100 en rotation autour de l'axe longitudinal d'un arbre 101 qui entraîne un alternateur 102 équipé d'un redresseur 103. Ainsi, l'écoulement E dans le conduit 32 permet de générer, alors que le moteur 13 est arrêté et grâce aux éléments 100 à 103, un courant électrique continu. On transforme ainsi une partie de l'énergie hydraulique de l'écoulement E en énergie mécanique, grâce à la turbine 100, puis en énergie électrique, grâce à l'alternateur 102, sans avoir recours au moteur 13. Cette énergie électrique peut être fournie par une ligne d'alimentation 104 à une batterie d'accumulateurs 105 qui sert de source d'énergie aux différents accessoires ou servitudes électriques de l'engin 1 qui sont utilisés lors d'une opération d'avitaillement. En particulier, la batterie 105 alimente en courant le phare 80 et les autres lampes, la pompe 73, le compresseur 75 et les systèmes électroniques embarqués. Ces systèmes électroniques embarqués comprennent des unités électroniques de contrôle dont trois sont représentées respectivement avec les références 110, 120 et 130. L'unité 110 de contrôle et de commande de la partie dite pétrolière de l'engin 1 est en liaison avec le compteur 50, le régulateur de pression 60 et le jeu d'électrovannes 74 qu'elle pilote par des signaux électroniques S50, S60, S74. Le compteur 50 fournit à l'unité 110 un signal électrique S'50 correspondant à la valeur qu'il mesure et qui représente le volume de carburant qui le traverse. La deuxième unité électronique 120 constitue le système d'informatique embarqué de l'engin 1 qui, notamment, intègre les systèmes de communication sans fil, en vue d'optimiser la répartition des engins du type de l'engin 1 au sein d'un aéroport. La troisième unité électronique 130 gère le comptage électronique de la quantité de carburant mise à bord de l'avion. Cette unité 130 est reliée au compteur 50.

Bien entendu, la batterie 105 peut alimenter d'autres accessoires ou servitudes électriques de l'engin 1. Comme l'écoulement E a lieu tant que le réservoir 300 est avitaillé en carburant, la batterie 105 est chargée pendant toute la durée d'utilisation de l'engin 1 à poste fixe. En pratique, la pression de carburant au niveau de la bouche 200 est de l'ordre de 10 bars, de sorte que l'écoulement E a une pression importante dans sa partie qui entraine la turbine 100. La perte de pression engendrée par l'entrainement de la turbine 100 n'est pas gênante dans la mesure où la pression à laquelle le réservoir 300 doit être alimenté est relativement faible, de l'ordre de 3,5 bars. Selon une variante non représentée de l'invention, l'arbre 101 entraîné par la turbine 100 entraîne directement une pompe hydraulique, ce qui permet d'obtenir une quantité d'huile sous pression. Cette huile sous pression peut être acheminée par des conduits flexibles jusqu'à une zone distante du conduit 32 dans laquelle elle est utilisée pour entraîner un moteur hydraulique couplé à un alternateur, ce qui permet de générer de l'électricité et d'alimenter une batterie telle que la batterie 105 du mode de réalisation décrit ci-dessus. Ceci permet de séparer, par un volume de sécurité déterminé par la longueur des tuyaux flexibles, la zone de circulation du carburant de la zone dans laquelle est produite l'électricité su l'engin 1. L'huile sous pression peut également être utilisée pour entraîner d'autres dispositifs montés sur l'engin 1, ce qui permet de convertir l'énergie d'une autre façon.

Selon un autre mode de réalisation de l'invention, l'arbre 101 entraînée par la turbine 100 entraîne lui-même un compresseur d'air et ce gaz sous pression peut être utilisé dans différents dispositifs pneumatiques de l'engin 1. En particulier, un moteur pneumatique peut être utilisé pour entraîner un alternateur, selon une approche comparable à celle mentionnée ci-dessus.

Selon une variante non représentée de l'invention, il est possible de combiner les modes de réalisation mentionnés ci-dessus. En d'autres termes, il est possible d'équiper un engin 1 de deux turbines entrainant respectivement un alternateur et une pompe hydraulique ou un alternateur et un compresseur pneumatique, ce qui permet d'obtenir à la fois de l'énergie électrique et de l'énergie mécanique à partir de l'écoulement de carburant E transitant par l'engin 1, entre la bouche de sortie 200 et le réservoir 300. Selon une autre variante également non représentée de l'invention, la turbine 100 peut être couplée à un alternateur qui alimente directement ou à travers une batterie, un compresseur pneumatique à moteur électrique, lequel charge un réservoir accumulateur. Ceci permet de transformer également une partie de l'énergie hydraulique de l'écoulement E en énergie mécanique, disponible sous forme de pression d'air utilisable par un vérin ou une unité logique pneumatique. Une autre partie de l'énergie hydraulique convertie est alors disponible sous forme électrique, à la sortie de l'alternateur, pour les servitudes électriques de l'engin. Les caractéristiques techniques des différents modes de réalisation mentionnés ci-dessus peuvent être combinées entre elles.

L'invention a été représentée avec une turbine 100 dont l'axe de rotation est perpendiculaire à la direction de l'écoulement E dans le conduit correspondant 31 de l'engin 1. La turbine peut toutefois être montée avec son axe parallèle à cet écoulement. La turbine peut être de n'importe quel type adapté à sa fonction, par exemple à aubes, à palettes, à engrenages, etc.

L'invention a été représentée dans le cas où la turbine 100 est disposée dans le conduit 32 le plus amont des conduits fixes de l'engin 1, ce qui est favorable dans la mesure où c'est dans ce conduit que la pression de l'écoulement E est maximale. Il est toutefois possible de prévoir, en variante, que la turbine 100 soit montée dans le conduit 34, c'est-à-dire en aval du filtre 33.

Dans la description qui précède, les accessoires et servitudes de l'engin 1 ont été donnés à titre d'exemple et d'autres dispositifs que ceux mentionnés peuvent être alimentés en énergie électrique ou mécanique grâce à l'utilisation d'une turbine telle que la turbine 100. Ces dispositifs ou accessoires peuvent être par exemple, sélectionnés parmi : - des matériels électriques : dispositifs d'éclairage, informatique embarquée, calculateurs, automates, etc. - des matériels pneumatiques : actionneurs de vannes, vannes régulatrices, vannes de sélection de débit, vannes de pilotage de distributeur, etc.

Pour ce faire, un compresseur d'air électrique fonctionne pour remplir un réservoir accumulateur à partir duquel l'air sous pression est distribué vers les différents matériels pneumatiques, en fonction des besoins. des matériels hydrauliques : vérins de montée de plateforme opérateur, système motorisé d'enroulement de tuyaux flexibles, système de réinjection, etc. Ces servitudes hydrauliques sont habituellement entraînées par le moteur à combustion interne de l'engin, au moyen d'une pompe hydraulique elle-même montée sur la prise de mouvement équipant la boîte de vitesses. Ces servitudes sont utilisées peu souvent mais délivrent de fortes puissances. Grâce à l'invention, elles peuvent être entraînées à partir d'huile sous pression fournie par une pompe hydraulique à motorisation électrique. Bien que décrite ci-dessus lors de son utilisation pour le remplissage d'un réservoir d'avion, l'invention est utilisable pour le remplissage d'un réservoir de tout type d'aéronef, notamment un hélicoptère.15

Claims (1)

1. REVENDICATIONS1.- Engin d'avitaillement (1) d'un aéronef (400) en carburant à partir d'une bouche (200) de sortie d'un réseau fixe (R) de distribution de carburant, cet engin comprenant des moyens (11-13) de déplacement par rapport au sol (S), des premiers moyens (21) de branchement sur une bouche (200) de sortie d'un réseau (R) de distribution de carburant et des deuxièmes moyens (42) de branchement sur un orifice d'entrée (301) d'un réservoir (300) de carburant d'un aéronef, caractérisé en qu'il comprend des moyens (100-103) de conversion d'énergie aptes à convertir en énergie mécanique et/ou électrique une partie de l'énergie hydraulique d'un écoulement (E) de carburant, entre les premiers (21) et deuxièmes (42) moyens de branchement.

   2.- Engin selon la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens de conversion d'énergie comprennent une turbine (100) disposée sur le trajet de l'écoulement de carburant (E), entre les premiers (21) et deuxièmes (42) moyens de raccordement.

   3.- Engin selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'il comprend un alternateur (102) couplé à la turbine et apte à alimenter en courant au moins un 20 dispositif électrique (50, 60, 70, 80, 105, 110-130) de l'engin (1).

   4.- Engin selon la revendication 3 caractérisé en ce que l'alternateur (102) est raccordé à au moins une batterie d'accumulateurs (105) qui alimente elle-même au moins un dispositif électrique (70, 80, 110-130) de l'engin (1).

   5.- Engin selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il 25 comprend une pompe hydraulique couplée à la turbine (100) et apte à alimenter en huile sous pression au moins un dispositif hydraulique de l'engin (1).

   6.- Engin selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend un compresseur pneumatique couplé à la turbine (100) et apte à alimenter en air sous pression au moins un dispositif pneumatique de l'engin (1). 30

   7.- Procédé d'alimentation en énergie d'au moins un accessoire (50, 60, 70, 80, 110-130) d'un engin (1) d'avitaillement d'aéronef en carburant, à partir d'une bouche (200) de sortie d'un réseau (R) fixe de distribution de carburant, 5caractérise en ce qu'il comprend une étape consistant, au cours d'une opération d'avitaillement, à : a) transformer en énergie mécanique et/ou électrique, une partie de l'énergie hydraulique d'un écoulement (E) de carburant issu de la bouche de sortie (200).

   8.- Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'il comprend une étape supplémentaire consistant, au cours d'une opération d'avitaillement, à : b) charger une batterie d'accumulateurs (105) avec l'énergie électrique récupérée hors de l'étape a). 10