FR3104544A1 - Dispositif de détection de chocs, système de détection associé et aéronef équipé d’un tel système - Google Patents

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Abstract

Dispositif de détection de chocs, système de détection associé et aéronef équipé d’un tel système Un premier aspect de l’invention concerne un dispositif (3) de détection des chocs comprenant un détecteur de chocs (DC) , un moyen de communication sans fil (MC), un moyen de stockage de l’énergie (MS), un moyen de génération d’énergie électrique autonome (GE), un moyen de réception d’énergie par radio fréquence (RF), le dispositif (3) étant configuré adopter les deux modes suivants : un premier mode, dit mode autonome, dans lequel le moyen de génération d’énergie électrique autonome (GE) est configuré pour alimenter le détecteur de chocs (DC) ainsi que le moyen de communication sans fil (MC) ; un deuxième mode, dit mode externe, dans lequel le moyen de réception d’énergie par radiofréquence (RF) est configuré pour alimenter le détecteur de chocs (DC) et le moyen de communication sans fil (MC). Figure à publier avec l’abrégé : Figure 1

Description

Dispositif de détection de chocs, système de détection associé et aéronef équipé d’un tel système
Le domaine technique de l’invention est celui de la détection des chocs.
La présente invention concerne un dispositif de détection des chocs et en particulier un dispositif de détection des chocs configuré pour opérer selon différents modes en fonction des conditions d’utilisation. L’invention concerne également un système de détection comportant une pluralité de dispositifs de détection selon l’invention ainsi qu’un aéronef équipé d’un tel système.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L’INVENTION
De manière connue, un aéronef comporte un fuselage en matériau composite, comprenant généralement des fibres de carbone avec une matrice thermoplastique, afin de bénéficier d'une résistance mécanique importante pour une masse faible par comparaison à un fuselage en matériau métallique traditionnel. Lorsqu'un aéronef est en stationnement dans un aéroport, les véhicules circulant dans l'aéroport (tracteur, camion etc.) sont susceptibles d'entrer en contact avec l'aéronef, ce qui endommage son fuselage en matériau composite. De tels endommagements réduisent la résistance mécanique du matériau composite et doivent donc être détectés. En pratique, pour détecter un endommagement lié à un choc, la surface extérieure d'un aéronef est inspectée de manière visuelle par des opérateurs, ce qui est long et onéreux compte tenu du fait que l'aéronef doit être immobilisé. La détection visuelle d'un endommagement lié à un impact est difficile car l'endommagement du matériau composite est généralement interne et peu visible depuis l'extérieur. Afin de pallier cet inconvénient, il a été proposé par la demande de brevet US6748791B1 d'utiliser un maillet d'inspection équipé d'un accéléromètre qui permet de qualifier le type d'endommagement reçu par le fuselage. Un tel maillet d'inspection ne peut être utilisé que lorsque la zone endommagée a été préalablement identifiée de manière visuelle. Aussi, cette solution présente les mêmes inconvénients que ceux cités précédemment.
II a également été proposé par la demande de brevet US8886388B2 d'intégrer des fils électriques dans le fuselage en matériau composite afin de former des boucles de courant. Lors de l'endommagement du fuselage, un ou plusieurs fils électriques se brisent, ce qui sectionne la boucle de courant et entraîne l'émission d'une alarme. Une telle solution est avantageuse car elle permet de localiser une zone déjà visible depuis l'extérieur puisqu'elle a conduit à la rupture d'un ou plusieurs fils. Cependant, en pratique, cette solution est complexe à mettre en œuvre pour un aéronef. En effet, les fils électriques doivent être intégrés lors de la fabrication du fuselage, ce qui est onéreux à réaliser et difficile à maintenir. Enfin, cette solution impose de prévoir un réseau électrique spécifique, ce qui augmente encore le coût et la complexité.
Il a également été proposé par la demande FR3073500 un système de détection comprenant une pluralité d’organes de détection ainsi qu’une pluralité d’organes de communication configurés pour communiquer avec les organes de détections. L’énergie est fournie aux organes de détection au moyen d’un signal RF ce qui permet une installation relativement souple des organes de détections. Cependant, l’émission de signaux RF n’est pas toujours compatible avec la phase opérationnelle d’un aéronef, en particulier lorsque ce dernier est en vol ou bien encore lorsque ce dernier est stocké pendant plusieurs jours, sans alimentation électrique. Durant ces périodes, le système de détection n’est plus fonctionnel et ne peut donc pas rendre compte de la survenance d’un choc.
Aussi, il existe donc un besoin d’un dispositif de détection permettant une grande souplesse de pose tout en garantissant une détection des chocs sans interruption. Il existe également un besoin d’un système de détection permettant de surveiller de manière continue la survenance éventuelle de chocs, en particulier au niveau du fuselage d’un aéronef.
L’invention offre une solution aux problèmes évoqués précédemment, en proposant un dispositif de détection configuré pour opérer selon différents modes de fonctionnement et ainsi assurer en permanence la détection de chocs éventuels.
Un premier aspect de l’invention concerne un dispositif de détection des chocs comprenant un détecteur de chocs, un moyen de communication sans fil, un moyen de stockage de l’énergie, un moyen de génération d’énergie électrique autonome, un moyen de réception d’énergie par radio fréquence, le dispositif étant configuré pour adopter les deux modes, de préférence mutuellement exclusifs, suivants :
  • un premier mode, dit mode autonome, dans lequel le moyen de génération d’énergie électrique autonome est configuré pour alimenter le détecteur de chocs ainsi que le moyen de communication sans fil ;
  • un deuxième mode, dit mode externe, dans lequel le moyen de réception d’énergie par radiofréquence est configuré pour alimenter le détecteur de chocs et le moyen de communication sans fil.
Grâce à l’invention, le dispositif de détection peut adapter son mode de fonctionnement aux sources d’énergie disponibles. Par exemple, si le dispositif est disposé dans un aéronef, le mode autonome sera particulièrement adapté à la phase de vol de l’aéronef tandis que le mode externe sera particulièrement adapté à la phase au sol de l’aéronef durant laquelle des signaux radiofréquence peuvent être utilisés pour fournir de l’énergie au dispositif. Ainsi, le dispositif sera en mesure de communiquer les données acquises par le détecteur de chocs lors de ces deux phases.
Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans le paragraphe précédent, le dispositif selon un premier aspect de l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles.
Avantageusement, le dispositif selon un premier aspect de l’invention comprend un moyen de stockage de l’énergie, le dispositif étant configuré pour alterner entre le mode autonome, le mode externe et un troisième mode, dit mode de transition, dans lequel le moyen de stockage est configuré pour alimenter, sans apport extérieur d’énergie, le détecteur de chocs et le moyen de communication sans fil. De préférence, ces trois modes sont mutuellement exclusifs.
Ainsi, le moyen de stockage permet d’assurer la transition entre le mode autonome et le mode externe lorsque les conditions extérieures ne se prêtent à aucun de ces deux modes.
Avantageusement, lorsque le dispositif est en mode externe, le moyen de réception d’énergie par radiofréquence est configuré pour alimenter le détecteur de chocs et le moyen de communication sans fil par l’intermédiaire du moyen de stockage.
Avantageusement, lorsque le dispositif est en mode autonome, le moyen de génération d’énergie électrique autonome est configuré pour alimenter le détecteur de chocs et le moyen de communication sans fil par l’intermédiaire du moyen de stockage.
Avantageusement, le moyen de génération d’énergie électrique autonome comprend un module Seebeck et/ou un module piézoélectrique.
Ainsi, le dispositif selon l’invention peut tirer avantage d’un gradient de température et/ou de vibrations afin de générer l’énergie électrique nécessaire à son fonctionnement lorsqu’il est en mode autonome.
Avantageusement, le moyen de communication sans fil est configuré pour opérer comme moyen de réception d’énergie par radiofréquence lorsque le dispositif est en mode externe.
Ainsi, le même module est utilisé pour la communication et pour la réception d’énergie par radiofréquence, ce qui permet de simplifier le dispositif selon l’invention.
Un deuxième aspect de l’invention concerne un système de détection de chocs sur une structure, le système de détection comprenant :
  • une pluralité de dispositifs de détection selon un premier aspect de l’invention positionnés sur une surface de la structure, chaque dispositif de détection étant associé à un identifiant relatif à une zone prédéterminée de la structure ;
  • une pluralité de dispositifs de communication à proximité de la structure et configurée pour communiquer avec les dispositifs de détection de la pluralité de dispositifs de détection de sorte à collecter les mesures effectuées par lesdits dispositifs et à les associer avec l’identifiant du dispositif correspondant.
Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans le paragraphe précédent, le système selon un deuxième aspect de l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles.
Avantageusement, la pluralité de dispositifs de communication est configurée pour envoyer une instruction aux dispositifs de détection de la pluralité de dispositifs de détection d’adopter un mode parmi le mode autonome, le mode de transition ou le mode externe.
Avantageusement, chaque dispositif de communication comprend un moyen de stockage de l’énergie et/ou une mémoire.
Un troisième aspect de l’invention concerne un aéronef comportant un fuselage et un système de détection de chocs selon un deuxième aspect de l’invention configuré pour détecter les chocs sur le fuselage, les dispositifs de détections du système de détection des chocs étant disposés sur la surface interne du fuselage et la pluralité de dispositifs de communication du système de détection des chocs étant disposée dans l’aéronef.
Ainsi, l’aéronef selon l’invention dispose d’un système de détection disponible en permanence et non plus seulement durant les phases au sol.
Ainsi, il est possible de choisir de manière centralisé le mode de fonctionnement des dispositifs de détection.
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.
La montre une représentation schématique d’un premier mode de réalisation d’un dispositif selon un premier aspect de l’invention.
La montre une représentation schématique d’un deuxième mode de réalisation d’un dispositif selon un premier aspect de l’invention.
La montre une représentation schématique d’un troisième mode de réalisation d’un dispositif selon un premier aspect de l’invention.
La montre une représentation schématique d’un quatrième mode de réalisation d’un dispositif selon un premier aspect de l’invention.
La montre une représentation schématique d’un cinquième mode de réalisation d’un dispositif selon un premier aspect de l’invention.
La montre une représentation schématique d’un sixième mode de réalisation d’un dispositif selon un premier aspect de l’invention.
La montre une représentation schématique de la structure d’une cellule Seebeck.
La montre une représentation schématique d’un premier exemple de réalisation d’un module Seebeck d’un dispositif selon un premier aspect de l’invention.
La montre une représentation schématique d’un premier exemple de réalisation d’un ensemble de deux modules Seebeck d’un dispositif selon un premier aspect de l’invention.
La montre une représentation schématique d’un aéronef équipé d’un système de détection selon un deuxième aspect de l’invention.
La montre une représentation schématique d’un dispositif de communication d’un système selon un deuxième aspect de l’invention ou d’un aéronef selon un troisième aspect de l’invention.
Les figures sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l’invention. Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique.
Un premier aspect de l’invention illustré à la figure1 concerne un dispositif3 de détection des chocs.
Le dispositif3 selon un premier aspect de l’invention comprend au moins un détecteur de chocsDC. Le détecteur de chocsDC peut par exemple comprendre un accéléromètre ou bien encore un capteur piézoélectrique. Dans un mode de réalisation, le dispositif3 comprend une pluralité de détecteurs de chocsDC, la nature des détecteursDC de la pluralité de détecteursDC pouvant être identique ou différente. Ainsi, il est possible de mettre en place un système de redondance des mesures afin de s’assurer de leur exactitude, en choisissant par exemple des détecteurs de même nature. Il est également possible de choisir des détecteurs de nature différente, chaque type de détecteur pouvant être sensible à des signaux différents.
Le dispositif3 selon un premier aspect de l’invention comprend également au moins un moyen de communication sans filMC pourvu d’une antenneAN1, par exemple un moyen de communication de type RFID, un moyen de communication 4G, un moyen de communication Wifi ou bien encore un moyen de communicationWAIC(de l’anglais Wireless Avionics Intra-Communications, en français Communications Hertziennes entre Equipements d'Avionique). Le moyen de communication sans filMC permet de transmettre les données mesurées par le ou les détecteurs de chocsDC de manière rapide ce qui présente un avantage certain lorsque la collecte des données doit être faite régulièrement et/ou sur un grand nombre de dispositifs3 selon un premier aspect de l’invention. Cela garantit en outre une liberté d’implantation du dispositif3 de détection selon l’invention puisque ce dernier ne nécessite aucune connexion physique pour transmettre les données mesurées. Dans un mode de réalisation, le moyen de communicationsans fil MC permet également de recevoir des instructions, par exemple pour indiquer au dispositif3 le mode de fonctionnement à adopter parmi les modes de fonctionnement qui seront détaillés dans la suite.
Le dispositif3 selon un premier aspect de l’invention comprend en outre un moyen de génération d’énergie électrique autonomeGE et un moyen de réception d’énergie par radio fréquenceRF pourvu d’une antenneAN2. Le moyen de génération d’énergie électrique autonomeGE et le moyen de réception d’énergie par radio fréquenceRF permettent d’alimenter en énergie électrique le détecteur de chocsDC et, le cas échéant, un moyen de stockage de l’énergieMS (comme illustré à la figure2), superviseur d’énergie SE (comme illustré à la figure4), une mémoireMM et/ou un moyen de calculCP (comme illustré à la figure5).
De plus, le dispositif3 selon un premier aspect de l’invention est configuré pour adopter les deux modes suivants : un premier mode, dit mode autonome, et un deuxième mode, dit mode externe, les deux modes étant de préférence mutuellement exclusifs. Lorsque le dispositif3 selon un premier aspect de l’invention est dans le mode autonome, le moyen de génération d’énergie électrique autonomeGE est configuré pour alimenter le détecteur de chocsDC ainsi que le moyen de communication sans filMC. Lorsque le dispositif3 selon un premier aspect de l’invention est dans le mode externe, le moyen de réception d’énergie par radiofréquenceRF est configuré pour alimenter le détecteur de chocsDC et le moyen de communication sans filMC.
Ainsi, le dispositif3 peut adapter son mode de fonctionnement aux sources d’énergie disponibles. Par exemple, si le dispositif3 selon un premier aspect de l’invention est disposé dans un aéronef comme cela sera décrit dans la suite, le mode autonome sera particulièrement adapté à la phase de vol de l’aéronef tandis que le mode externe sera particulièrement adapté à la phase au sol de l’aéronef durant laquelle des signaux RF peuvent être utilisés pour fournir de l’énergie au dispositif3. Ainsi, le dispositif3 selon un premier aspect de l’invention sera en mesure de communiquer les données acquises par le détecteur de chocs lors de ces deux phases.
Dans un mode de réalisation illustré à la figure2, le dispositif3 comprend également au moins un moyen de stockage de l’énergieMS et le dispositif3 est configuré pour alterner entre le mode autonome, le mode externe et un troisième mode, dit mode de transition, les trois modes étant de préférence mutuellement exclusifs. De plus lorsque le dispositif3 selon un premier aspect de l’invention est dans le mode de transition, le moyen de stockageMS est configuré pour alimenter, sans apport extérieur d’énergie(par exemple, en provenance du moyen de génération d’énergie électrique autonomeGE ou du moyen de réception d’énergie par radio fréquenceRF), le détecteur de chocsDC et le moyen de communication sans filMC. Dans un mode de réalisation, le moyen de stockageMS comprend une batterie, une capacité et/ou une supercapacité.
Dans un mode de réalisation, lorsque le dispositif3 est en mode autonome, le moyen de génération d’énergie électrique autonomeGE est configuré pour alimenter le détecteur de chocsDC et le moyen de communication sans filMC par l’intermédiaire du moyen de stockageMS. Dans un mode de réalisation, lorsque le dispositif3 est en mode RF, le moyen de réception d’énergie par radiofréquenceRF est configuré pour alimenter le détecteur de chocsDC et le moyen de communication sans filMC par l’intermédiaire du moyen de stockageMS.
Dans un mode de réalisation illustré à la figure3, lorsque le dispositif3 selon un premier aspect de l’invention est en mode RF, le moyen de communication sans filMC/RF est configuré pour opérer comme moyen de réception d’énergie par radiofréquence. Autrement dit, le même moduleMC/RF est utilisé pour assurer les fonctions de communication sans filMC et de réception de l’énergie par radiofréquenceRF, ce qui permet notamment de simplifier le dispositif3, par exemple en réduisant le nombre d’antennesAN nécessaires.
Dans un mode de réalisation illustré à la figure 4, le dispositif1 selon un premier aspect de l’invention comprend un superviseur d’énergieSE configuré pour choisir, parmi les différents modes de fonctionnement, le ou les modes de fonctionnement les plus adaptés. Dans un mode de réalisation, le choix du mode de fonctionnement est opéré sur instruction reçue par l’intermédiaire du moyen de connexion sans filMC. Dans un mode de réalisation, le choix du mode de fonctionnement est fonction de l’énergie électrique susceptible d’être fournie par le moyen de génération d’énergie électrique autonomeGE et le moyen de réception d’énergie par radio fréquenceRF.
Dans un mode de réalisation illustré à la figure5, le dispositif3 selon un premier aspect de l’invention comprend une mémoireMM configurée pour stocker les mesures effectuées par le ou les détecteurs de chocsDC. Ainsi, les mesures effectuées par le dispositif3 ne sont pas obligatoirement transmises immédiatement, mais seulement à intervalles réguliers. Dans ce mode de réalisation, le dispositif selon un premier aspect de l’invention comprend également un moyen de calculCP couplé à la mémoire, ledit moyen de calculCP étant configuré pour effectuer un prétraitement ou un traitement des données acquises par le ou les détecteurs de chocsDC. Par exemple, le prétraitement ou le traitement pourra comprendre la sélection des données acquises qui doivent être mémorisées et/ou transmises par le moyen de communication sans filMC.
Dans un mode de réalisation illustré à la figure6, le dispositif3 selon un premier aspect de l’invention comporte un premier ensemble31, par exemple sous la forme d’un premier boitier, comprenant le ou les détecteurs de chocsDC, et un deuxième ensemble32, par exemple sous la forme d’un deuxième boitier, comprenant le moyen de génération électrique autonomeGE, le premier ensemble31 et le deuxième ensemble32 étant relié de sorte à ce que l’énergie générée par le moyen de génération électrique autonomeGE au niveau du deuxième ensemble32 puisse être transmise au premier ensemble31. Ainsi, il est possible de déporter le moyen de génération lorsque l’emplacement le plus adapté pour la détection de chocs et l’emplacement le plus adapté pour la génération d’énergie par le moyen de génération électrique autonomeGE ne sont pas identiques.
Dans un mode de réalisation, le moyen de génération d’énergie électrique autonomeGE comprend au moins un module SeebeckSK. De manière générale, un module SeebeckSK comprend une ou plusieurs cellules SeebeckCE telles qu’illustrées à la figure7 et comportant une première surfaceS1 destinée à être exposée à une première température et une deuxième surfaceS2 destinée à être exposée à une deuxième température . Le gradient de température appliqué au module SeebeckSK est égal à la différence entre la température à laquelle est exposée la deuxième surfaceS2 de la cellule SeebeckCE et la température à laquelle est exposée la première surfaceS1 de la cellule SeebeckCE de sorte que . La présence de ce gradient de température entraine l’apparition d’une tension aux bornes de la cellule SeebeckCE, le signe de cette tension étant fonction du signe du gradient appliqué à la cellule Seebeck et du coefficient Seebeck des matériaux utilisés. Dans la suite, par convention, un gradient positif entrainera l’apparition d’une tension positive et un gradient négatif entrainera l’apparition d’une tension négative .
Un exemple de réalisation est illustré à la figure 8 dans lequel, le module SeebeckSK est fixé sur la surface intérieureSI d’une paroi10, par exemple le fuselaged’un d’avion, de sorte à bénéficier de l’écart de température entre une température intérieure et une température extérieure . Par exemple, dans le cas d’un aéronef, un écart de température substantiel existe lors des phases de vol ou bien encore lors de phases de stockage dans des conditions de températures extérieures élevées. Plus particulièrement, le module SeebeckSK comporte une cellule SeebeckCE comprenant une première surfaceS1 et une deuxième surfaceS2 ainsi qu’un radiateurRA fixé sur la deuxième surfaceS2 de la cellule Seebeck. De plus, le radiateurRA comporte des ailettes permettant une thermalisation efficace de la deuxième surfaceS2 de la cellule SeebeckCE. Dans cet exemple, la première surfaceS1 de la cellule Seebeck est fixée au niveau de la surface intérieureSI d’une paroi10, par exemple la surface intérieure du fuselage d’un aéronef. Cette fixation est préférentiellement effectuée à l’aide d’un adhésifAD bon conducteur de la chaleur de sorte à assurer une bonne thermalisation de la première surfaceS1 de la cellule Seebeck en contact avec la surface intérieure de la paroi10. Dans cette configuration, le gradient de température appliqué au module SeebeckSK est donc égal à la différence entre la température de la deuxième faceS2 de la cellule Seebeck et la température de la première faceS1 de la cellule Seebeck. Par exemple, si la paroi10 est le fuselage d’un aéronef, lors de la phase de vol, la température de la première surface est généralement comprise entre –20°C et –30°C, voire dans des cas extrêmes –50°C à –60°C, alors que la température de la deuxième surface est en général égale à 0°C du fait de la présence du radiateur. Ainsi, lors de la phase de vol, le gradient de température appliqué au module SeebeckSK est donc généralement compris entre 20°C et 60°C. Compte tenu de ces gammes de températures et d’un besoin en puissance de l’ordre de quelques dizaines de mW, une cellule Seebeck de quelques dizaines de millimètres, par exemple 40x40mm peut être suffisante. A titre d’exemple, le tableau ci-dessous illustre le temps de chargement d’un moyen de stockageMS(la colonne de gauche représentant la capacité du moyen de stockage en Farad noté C(F)) en fonction du temps et du gradient de température appliqué à un module SeebeckSK.
C (F) ΔT (°C)
5 10 15 20 25 30 40 50
0.5 31 min 7 min 3 min 104 s 64 s 43 s 22 s 13 s
1 62 min 15 min 6 min 3 min 2 min 85 s 44 s 26 s
2 125 min 30 min 13 min 7 min 4 min 3 min 89 s 52 s
3 187 min 45 min 19 min 10 min 6 min 4 min 2 min 78 s
Dans un mode de réalisation illustré à la figure9, le moyen de génération d’énergie électrique autonomeGE comprend un deuxième module SeebeckSK2 configuré de manière inversée par rapport au module SeebeckSK1 décrit précédemment, ci-après premier module SeebeckSK1. Autrement dit, sachant qu’une cellule Seebeck comporte une première surfaceS1 et une deuxième surfaceS2, lorsque le dispositif3 selon un premier aspect de l’invention est fixé à une surface, la cellule SeebeckCE du premier module SeebeckSK1 est en contact avec cette surface par l’intermédiaire de sa première surface tandis que la cellule SeebeckCE du deuxième module SeebeckSK2 est en contact avec ladite surface par l’intermédiaire de sa deuxième surface. Autrement dit, dans l’exemple illustré à la figure9 et pour le deuxième module SeebeckSK2, le radiateurRA est fixé sur la première surface S1 de la cellule SeebeckCE et la deuxième surface S2 de la cellule SeebeckCE est fixée au niveau de la surface intérieure de la paroi10. Dans ce mode de réalisation, le moyen de génération d’énergie électrique autonomeGE est donc en mesure de fournir une tension positive (ou négative) quel que soit le signe du gradient de température entre la température intérieure et la température extérieure . Sur la figure 9, la flèche en tirets indique, pour chaque module SeebeckSK1,SK2, le sens du gradient de température nécessaire à l’obtention d’une tension positive aux bornes du module SeebeckSK1,SK2 considéré.
Dans un mode de réalisation, le moyen de génération d’énergie électrique autonomeGE comprend un module piézoélectrique, ledit module piézoélectrique étant configuré pour générer une tension lorsqu’il est soumis aux vibrations de la surface sur laquelle il est fixé. Dans un mode de réalisation, le moyen de génération d’énergie électrique autonomeGE comprend un module piézoélectrique et un module SeebeckSK. Cette solution présente l’avantage de combiner plusieurs sources d’énergie électrique et permet d’assurer une autonomie optimale au dispositif3 selon un premier aspect de l’invention.
Un deuxième aspect de l’invention concerne un système de détection de chocs sur une structure, le système de détection comprenant une pluralité de dispositifs de détection 3 selon un premier aspect de l’invention positionnés sur une surface SI de la structure, chaque dispositif de détection 3 étant associé à un identifiant relatif à une zone prédéterminée de la structure ; et une pluralité de dispositifs de communication à proximité de la structure et configurés pour communiquer avec les dispositifs de détection3 de la pluralité de dispositifs de détection3 de sorte à collecter les mesures effectuées par lesdits dispositifs3 et à les associer avec l’identifiant du dispositif3 correspondant. Dans un mode de réalisation, la pluralité de dispositifs de communication est configurée pour envoyer une instruction aux dispositifs3 de détection de la pluralité de dispositif de détection3 d’adopter un mode parmi le mode autonome, le mode de transition ou le mode RF.
Dans le reste de la description, le système selon un deuxième aspect de l’invention va être illustré au travers d’une application dans laquelle la structure à surveiller est le fuselage d’un aéronef1. L’homme du métier comprendra qu’un tel système peut être utilisé dans d’autres situations. Il reste cependant que le système selon un deuxième aspect de l’invention est particulièrement adapté à la surveillance de chocs sur un fuselage d’aéronef. En effet, l’utilisation de différents modes de fonctionnement est particulièrement bien adaptée aux différentes phases observées par un aéronef1 lors de son utilisation(phase de vol, phase au sol ou bien encore phase de stockage). Aussi, un troisième aspect de l’invention illustré à la figure10 concerne un aéronef1 comportant un fuselage10 et un système de détection de chocs selon un deuxième aspect de l’invention. Le système de détection comprend une pluralité de dispositifs de détection3 selon un premier aspect de l’invention positionnés sur une surface intérieureSI du fuselage10 de l’aéronef1. En outre, chaque dispositif de détection3 est associé à un identifiant relatif à une zone du fuselage10 prédéterminée, de sorte qu’il est possible, connaissant l’identifiant du dispositifayant détecté un choc de connaître la zone dans laquelle le choc a eu lieu.
Dans un mode de réalisation, les dispositifs de détections3 sont fixés sur la surface intérieureSI du fuselage10 à l’aide d’un adhésif. L’utilisation d’un adhésif permet un positionnement et un repositionnement facile des dispositifs de détection3. De plus, un tel moyen de fixation réduit les risques d’endommagement du fuselage10 lors de la fixation desdits dispositifs de détection3.
L’aéronef1 selon un troisième aspect de l’invention comprend également une pluralité de dispositifs de communication4 disposés dans l’aéronef1 et configurés pour communiquer avec les dispositifs de détection3 de la pluralité de dispositifs de détection3 de sorte à collecter les mesures effectuées par lesdits dispositifs3 et à les associer avec l’identifiant du dispositif3 correspondant. De préférence, la pluralité de dispositifs de communication4 est positionnée de sorte à pouvoir communiquer avec l’ensemble des dispositifs de détection3 de la pluralité de dispositifs de détection3. Il est important de noter qu’un dispositif de communication4 pourra communiquer avec un ou plusieurs dispositifs de détection3. Il est également important de noter qu’un ou plusieurs dispositifs de détection3 peuvent être positionnés de sorte à ne pouvoir communiquer avec aucun des dispositifs de communication4. Ces derniers pourront cependant être interrogés à l’aide d’un dispositif de communication portatif4’, par exemple lors d’opérations de contrôle ou de maintenance.
Dans un mode de réalisation, les dispositifs de communication4 de la pluralité de dispositifs de communication4 sont également configurés pour donner instruction aux dispositifs de détection3 de la pluralité de dispositif de détection3 d’adopter un mode de fonctionnement parmi le mode autonome, le mode de transition ou le mode externe. L’instruction correspondante pourra résulter d’une sélection par un utilisateur du mode de fonctionnement souhaité ou bien alors résulter d’une instruction générée automatiquement en fonction de la situation de l’aéronef1.
Dans un mode de réalisation alternatif, chaque dispositif de détection3 de la pluralité de dispositifs de détection3 adopte son mode de fonctionnement de manière autonome, par exemple en fonction des sources d’énergie disponibles.
Dans un mode de réalisation, les dispositifs de communication4 sont alimentés par un réseau d’alimentationélectrique12’ reliant les différents dispositifs de communication4 à l’alimentation électrique6 de l’aéronef1. L’énergie ainsi reçue peut ensuite être transmise à chaque dispositif de détection3 par l’intermédiaire du moyen de réception de l’énergie par radiofréquenceRF, les dispositifs étant alors en mode externe. Pour cela, chaque dispositif de communication4 comprend un moyen de communication sans filMC’/RF’ configuré pour opérer comme moyen de communication sans fil ou comme moyen d’envoi d’énergie par radiofréquence à destination des dispositifs de détection3. En supposant un dispositif de communication4 ayant une antenneAN’ de gain égal à 3dBi et une perte due au câble de 4,4dB, et un dispositif de détection3 ayant une antenneAN ayant un gain égal à 4,5dBi, le tableau 2 ci-dessous illustre la puissance émise(en dBm et en W) ainsi que la puissance reçue au niveau d’un dispositif de détection3(en dBm et en mW) en fonction de la distance séparant le dispositif de communication4 considéré du dispositif de détection3 considéré.
Distance Puissance émise (dBm) Puissance émise (W) Puissance recue (dBm) Puissance recue (mW)
1m 33 2 4,9 3,1
3m 33 2 –4,6 0,34
5m 33 2 –9,1 0,12
10m 33 2 –15,1 0,031
L’homme du métier veillera donc en prendre en compte ces informations lors du positionnement des dispositifs de communication4 et/ou du positionnement des dispositifs de détection3, en adaptant bien entendu les hypothèses faites ci-dessus.
Dans un mode de réalisation illustré à la figure11, chaque dispositif de communication4 comprend un moyen de stockage de l’énergieMS’, par exemple une batterie, configuré pour alimenter le dispositif de communication4 lorsque le réseau d’alimentation électrique12’ ne fournit plus d’énergie. C’est notamment le cas lorsque l’aéronef1 est stationné pour une longue durée. Ainsi, même sans alimentation électrique extérieure, les dispositifs de communication4 de l’aéronef1 peuvent continuer d’interroger les dispositifs de détection3, voire d’alimenter les dispositifs de détection3 par radiofréquence si nécessaire. Dans un mode de réalisation, le dispositif de communication4 comprend également un superviseur d’énergieSE’ en charge de la gestion de l’énergie du dispositif de communication4, et en particulier du moyen de stockage de l’énergieMS’.
De la même manière, les dispositifs de communication4 sont connectés à un réseau de communication12 et les données collectées auprès des dispositifs de détection3 par les dispositifs de communication4 peuvent être transmises sur le réseau de communication12 pour ensuite être traitées, par exemple par un calculateur de bord5 ou bien encore par un serveur de maintenance centralisé. Dans un mode de réalisation, chaque dispositif de communication4 comprend une mémoireMM’ (par ex. un disque dur), les données collectées auprès des dispositifs de détection3 étant stockées sur la mémoireMM’ lorsque le réseau d’alimentation électrique12’ ne fournit plus d’énergie, puis transmise sur le réseau de communication lorsque le réseau d’alimentation électrique12’ fournit à nouveau de l’énergie. Dans un mode de réalisation, le dispositif de communication4 comprend un moyen de calculCP’ (par exemple un processeur) permettant de traiter les données stockées dans la mémoireMM’.
Dans un mode de réalisation, le fuselage10 est un fuselage composite. En effet l’endommagement de fuselage composite est particulièrement difficile à détecter par une inspection visuelle et un système de détection tel que décrit dans le deuxième aspect de l’invention rend cette détection beaucoup plus fiable. Il ressort cependant de ce qui précède que l’invention peut être mise en œuvre sur tout type de fuselage(en matériaux composites, en matériaux métallique, etc.).

Claims (10)

  1. Dispositif(3) de détection des chocs comprenantun détecteur de chocs(DC) , un moyen de communication sans fil(MC), un moyen de stockage de l’énergie(MS), un moyen de génération d’énergie électrique autonome(GE), un moyen de réception d’énergie par radio fréquence(RF), le dispositif(3) étant configuré adopter les deux modes suivants:
    • un premier mode, dit mode autonome, dans lequel le moyen de génération d’énergie électrique autonome(GE) est configuré pour alimenter le détecteur de chocs(DC) ainsi que le moyen de communication sans fil(MC);
    • un deuxième mode, dit mode externe, dans lequel le moyen de réception d’énergie par radiofréquence(RF) est configuré pour alimenter le détecteur de chocs(DC) et le moyen de communication sans fil(MC).
  2. Dispositif(3) selon la revendication précédente comprenant un moyen de stockage de l’énergie(MS), le dispositif(3) étant configuré pour alterner entre le mode autonome, le mode externe et un troisième mode, dit mode de transition, dans lequel le moyen de stockage(MS) est configuré pour alimenter, sans apport extérieur d’énergie, le détecteur de chocs(DC) et le moyen de communication sans fil(MC), les trois modes étant mutuellement exclusifs.
  3. Dispositif(3) selon la revendication précédente caractérisé en ce que, lorsque le dispositif(3) est en mode RF, le moyen de réception d’énergie par radiofréquence(RF) est configuré pour alimenter le détecteur de chocs(DC) et le moyen de communication sans fil(MC) par l’intermédiaire du moyen de stockage(MS).
  4. Dispositif(3) selon l’une des deux revendications précédentes caractérisé en ce que, lorsque le dispositif(3) est en mode autonome, le moyen de génération d’énergie électrique autonome(GE) est configuré pour alimenter le détecteur de chocs(DC) et le moyen de communication sans fil(MC) par l’intermédiaire du moyen de stockage(MS).
  5. Dispositif(3) selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce que le moyen de génération d’énergie électrique autonome(GE) comprend un module Seebeck et/ou un module piézoélectrique.
  6. Dispositif(3) selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce que le moyen de communication sans fil(MC) est configuré pour opérer comme moyen de réception d’énergie par radiofréquence(RF) lorsque le dispositif(3) est en mode RF.
  7. Système de détection de chocs sur une structure(10), le système de détection comprenant:
    • une pluralité de dispositifs de détection(3) selon l’une des revendications précédentes positionnés sur une surface(SI) de la structure(10), chaque dispositif de détection(3) étant associé à un identifiant relatif à une zone prédéterminée de la structure(10);
    • une pluralité de dispositifs de communication(4) à proximité de la structure (10) et configurés pourcommuniquer avec les dispositifs de détection(3) de la pluralité de dispositifs de détection(3)de sorte à collecter les mesures effectuées par lesdits dispositifs(3) et à les associer avec l’identifiant du dispositif(3) correspondant.
  8. Système de détection de chocs selon la revendication précédente dans lequel la pluralité de dispositifs de communication(4) est configurée pour envoyer une instruction aux dispositifs(3) de détection de la pluralité de dispositif de détection(3) d’adopter un mode parmi le mode autonome, le mode de transition ou le mode externe.
  9. Système de détection de chocs selon l’une des deux revendications précédentes dans lequel chaque dispositif de communication (4) comprend un moyen de stockage de l’énergie et/ou une mémoire(MM’).
  10. Aéronef(1) comportant un fuselage(10) et un système de détection de chocs selon l’une des trois revendications précédentes configuré pour détecter les chocs sur le fuselage(10), les dispositifs de détections(3) du système de détection des chocs étant disposés sur la surface interne(SI) du fuselage et la pluralité de dispositifs de communication(4) du système de détection des chocs étant disposés dans l’aéronef(1).
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