WO2017006038A1 - Transducer adapted for the generation of forces as a function of the speed of flow of a fluid - Google Patents

Transducer adapted for the generation of forces as a function of the speed of flow of a fluid Download PDF

Info

Publication number
WO2017006038A1
WO2017006038A1 PCT/FR2016/051685 FR2016051685W WO2017006038A1 WO 2017006038 A1 WO2017006038 A1 WO 2017006038A1 FR 2016051685 W FR2016051685 W FR 2016051685W WO 2017006038 A1 WO2017006038 A1 WO 2017006038A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fluid
transducer
velocity
det
speed
Prior art date
Application number
PCT/FR2016/051685
Other languages
French (fr)
Inventor
Patrick Bot
Original Assignee
Ecole Nationale Superieure D'arts Et Metiers (Ensam)
Etat Francais Représenté Par Le Ministère De La Défense
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ecole Nationale Superieure D'arts Et Metiers (Ensam), Etat Francais Représenté Par Le Ministère De La Défense filed Critical Ecole Nationale Superieure D'arts Et Metiers (Ensam)
Priority to EP16751319.1A priority Critical patent/EP3317676A1/en
Publication of WO2017006038A1 publication Critical patent/WO2017006038A1/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P5/00—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft
    • G01P5/02—Measuring speed of fluids, e.g. of air stream; Measuring speed of bodies relative to fluids, e.g. of ship, of aircraft by measuring forces exerted by the fluid on solid bodies, e.g. anemometer
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/20—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow
    • G01F1/28—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow by drag-force, e.g. vane type or impact flowmeter

Definitions

  • the invention relates to the field of devices for measuring or capturing pressures or determining shapes of fluid threads on surfaces.
  • the invention more particularly relates to devices of the type of flow velocity sensors of a fluid around an object.
  • a Pitot tube can also be used, as well as a paddle wheel or propeller for fluid velocity measurement.
  • An indirect measurement sometimes requires a chain of elements, some of which, electronic, can prove to be complex, expensive, or even to bring about a deterioration in the overall reliability of the whole.
  • Pressure probes are the first instruments that made it possible to measure the velocity of a fluid.
  • the thermal anemometers allowed the first researches on the phenomena of turbulence.
  • Other technologies, such as ultrasonic anemometers or laser Doppler velocimeters, are much more recent and have benefited from advances in all technical fields. Their implementation entails a relatively substantial cost. The peculiarities of each type of instrument make it possible to respond to different industrial problems.
  • Patent US5457630 (System for onboard lift analysis and apparatus therefor, Steven D. Palmer, filed Nov. 18, 1992) describes a system for measuring differential pressure between the intrados and extrados of an aircraft wing by the use of piezoelectric sensor arrays arranged on and under the wing.
  • the technique described makes it possible to compare the actual differential pressure measured with respect to a theoretical value expected at a given speed of displacement of the aircraft in the air (or several differential pressures, according to precise positions).
  • Other devices, arranged on the leading edge of an aircraft wing such as, for example, switches type lamellar switches can detect the position of an aircraft wing in a range of angles of incidence relative to a path and thus constitute, for example, stall warning of the wing and therefore of the aircraft.
  • the use of these slat switch devices requires precise and calibrated positioning, and reliability of the switch device, sometimes exposed to an environment conducive to accelerated aging.
  • the invention makes it possible to improve at least one of the drawbacks of the state of the art, by proposing a device for detecting a threshold speed of movement of a fluid around an object or around a profiled element of a device.
  • the device comprising at least one transducer and characterized in that the transducer is configured to exert a first non-zero force in a first direction when the fluid velocity is below the threshold velocity, and to exert a second force non-zero in a second direction when the fluid velocity is greater than the threshold velocity.
  • the detector device further comprises at least one fastening element integral with the transducer.
  • the transducer comprises a curved face, a profile constituting a circular arc or a convex curvature over a predetermined length or constituting a convex curvature of relative camber in a range of values ranging from 5% to 50%.
  • the relative camber of the convex curvature being here defined as the ratio between the maximum hollow and the chord of the profile of the curvature.
  • a face of the transducer has an orientation substantially perpendicular to the direction of fluid displacement in the device or around the detector device. It is understood by substantially perpendicular, here and hereinafter in the document, a possible definite incidence such that the angle formed by the chord and the direction of the flow of the fluid has a value between -15 degrees and +5 degrees.
  • the profile arcuate or convex curvature of a transducer face is defined by its rope.
  • the defined chord is equal to the product of a positive integer and the kinematic viscosity of the fluid divided by the measurable Reynolds number when the velocity of the fluid becomes greater than or equal to the threshold velocity.
  • the profile is close to an arc of a circle but corresponds to a convex curvature of relative camber situated in a range of values between 5 and 50%, these limit values being in the range.
  • the detector device further comprises an electromechanical detection module behaving as a closed switch when the transducer is subjected to a fluid moving at a speed below a second threshold speed.
  • the detector device comprises an electromechanical detection module behaving like a switch open when the transducer is subjected to a fluid moving at a speed lower than a third threshold speed.
  • the first direction is substantially equal to the second direction and the first force applies in the opposite direction to the second force.
  • the force considered is, for example, the lift or a vertical component of the lift of the profile of the transducer according to the invention.
  • FIG. 1 represents a transducer device for detecting the speed of displacement of a fluid according to a particular and nonlimiting mode of the invention.
  • FIG. 2 illustrates the horizontal flow of a fluid around the detector of FIG.
  • FIG. 3 is a representation of a vertical component of a resultant of mechanical forces generated by the horizontal flow of the fluid of FIG. 2 around the detector when the speed of the fluid is greater than the detectable threshold speed.
  • FIG. 4 is a representation of a vertical component of a resultant of generated mechanical forces, of direction opposite to that of FIG. 3, by the horizontal flow of the fluid of FIG. 2 around the detector when the fluid velocity is less than or equal to the detectable threshold speed.
  • FIG. 5 is a representation of a detector comprising the transducer illustrated in the preceding figures, according to a particular and non-limiting embodiment of the invention.
  • FIG. 6 illustrates the rope C of the arcuate profile PR of the detector represented in FIGS. 1 to 5.
  • FIG. 7 represents a variant of the transducer device according to a particular and non-limiting embodiment of the invention in which the curved surface is closed by a flat or substantially flat surface.
  • FIG. 8 is a diagram which illustrates the phenomenon of lift crisis described, namely the phenomenon of inversion of the vertical component of the mechanical force applied to the transducer described in FIGS. 1 to 6, as a function of the horizontal flow velocity fluid around it and in a particular and non-limiting embodiment of the invention.
  • modules shown are functional units, which may or may not correspond to physically distinguishable units. For example, these modules or some of them are grouped into a single component. In contrast, according to other embodiments, some modules are composed of separate physical entities.
  • FIG. 1 represents a transducer T1 adapted to convert a displacement of a fluid into one or more mechanical forces, whose direction is a function of the speed of displacement of the fluid around the transducer, according to a particular and non-limiting embodiment of the invention. 'invention.
  • a relative velocity should be considered as the speed of travel. Indeed, the fluid can be in displacement and the transducer also. It is therefore the speed difference between the fluid and the transducer that is at the origin of the force or forces generated.
  • the transducer T1 is configured to exert a first non-zero force in a first direction when the fluid velocity is lower than a threshold velocity VTH and to exert a second non-zero force in a second direction when the velocity of the fluid is greater than the velocity VTH threshold.
  • the transducer T1 is a mechanical part whose profile PR forms a circular arc or a convex profile characterized by a camber (ranging from 5% to 50% hollow / rope ratio).
  • the two extreme points of the profile PR constitute a rope C of the arc of the circle or the convex profile.
  • the transducer T1 comprises a fastening element M adapted to the attachment of the transducer T1 to one or more other mechanical elements.
  • T1 may consist of metal or alloy of metals as well as one or more plastic compounds.
  • the transducer T1 can also be carved in wood.
  • the transducer T1 may be composed of any solid material since its function of transducing a speed into a force depends mainly on its shape.
  • the integration of the transducer T1 in a device DET corresponds to the realization of a device DET detector of a threshold velocity VTH of displacement of a fluid around said detector.
  • the DET sensor may consist of the transducer T1 only, since the transducer T1 comprises a fixing element M, and the only force generated as a function of the speed of movement of the fluid can be exploited as such, without further need for conversion, and depending on the embodiment.
  • the transducer T1 may be fixed on a part of the fuselage or the drift of an aircraft, and, depending on the speed of movement of the aircraft, be subjected to a force upwards or downwards (with reference to the horizontal displacement path of the aircraft) and thus modify the angle of incidence of the aircraft.
  • the angle of incidence of the aircraft is here understood to mean the angle formed by the longitudinal axis of its fuselage or wings with the horizontal. It is known that the angle of incidence of an aircraft wing (of a wing) modifies the developed lift, since the impact modifies the shape of the fluid nets on the lower surface and on the upper surface of a wing. wing.
  • a threshold speed sensor for moving a fluid around the detector may be composed of the single transducer T1 since the transducer T1 is sufficient to exploit the force generated by virtue of its profile and by using the phenomenon of "lift crisis".
  • the described operation also applies to equipment immersed in liquid fluids, such as submarines, for example.
  • a DET detector of a flow velocity threshold VTH of a fluid FG may comprise the transducer T1 made mobile in a mechanical element or in an assembly of mechanical elements, so that the generated force causes a guided displacement in translation in one direction or in the opposite direction, depending on whether the speed of the fluid is less than or equal to, or greater than the threshold speed VTH which characterizes the lift crisis.
  • Such an assembly then makes it possible to couple, for example, the transducer T1 to an electromechanical switch and to allow the opening or the closing of an electric circuit branch as a function of the flow velocity of the fluid.
  • a signal indicating a speed of movement of the fluid around the lower T1 transducer or equal to the predefined velocity VTH or a fluid velocity higher than VTH it is advantageously possible to measure the velocity of a fluid with respect to the velocity threshold VTH in an open environment (in immersion in the fluid) or in a closed environment (in a duct or a pipe of any shape).
  • the detector DET can be made so that the element M operates as a lever disposed on a tilting axis (or fixed to a tilting axis) and allows generation, at the end of the element M, of a force opposite in the direction of the force F1 or F2 generated on the transducer T1 because of its profile and the phenomenon of lift crisis.
  • FIG. 2 is a representation of the transducer T1 of the detector device DET in a flow of a fluid FG symbolized by a set of horizontal arrows FG which rest on all or part of a face F1 of the transducer T1 formed in an arc. according to his PR profile.
  • FIG. 3 is a representation of a vertical resultant (or vertical component of a resultant) F1 of the forces generated on the transducer T1, directed from the bottom up, when the flow velocity of the fluid FG on the transducer T1 is greater than at the preset VTH threshold speed.
  • FIG. 4 is a representation of a vertical resultant F2 of the forces generated on the transducer T1, directed from top to bottom, when the flow velocity of the fluid FG on the transducer T1 is less than or equal to the predefined threshold velocity VTH.
  • FIG. 5 is a partial representation of the fluid velocity detector device DET including the T1 transducer.
  • a flange BR1 comprises two grooves RAI in which are inserted FING fixing fingers of the transducer T1 in the flange BR1.
  • the insertion of the transducer T1 between two similar flanges, one of which is BR1 and the other is arranged parallel to BR1 (in mirror) thus allows vertical sliding of the transducer T1 in the grooves RAI of the flanges, depending on the forces generated. on the transducer, and in particular the results of the forces F1 and F2 that exist as a function of the speed of movement of the fluid FG.
  • a vertical sliding of the transducer T1 in the grooves allows the vertical movement of the fastener M, then used as an activating finger of a third element, such as, for example, a microswitch.
  • the activation finger M moves vertically in a window made in the flange BR1.
  • the other constituent elements of such a DET sensor, such as, for example, a microswitch, are not shown in detail because they are well known to those skilled in the art and are not useful here for understanding the invention. 'invention.
  • Figure 6 is a representation of the transducer T1 and shows the dimension C, the rope profile PR arcuate. Cleverly, and according to the invention, the dimension of the rope C allows the definition of the threshold speed VTH corresponding to the appearance of the lift crisis.
  • K is a positive integer around 2x10 5 , and corresponds to the threshold value of the Reynolds number for which the lift crisis occurs.
  • VTH is the threshold speed of displacement of the fluid FG around T1 causing the inversion of the generated forces (appearance of the phenomenon of lift crisis),
  • FIG. 7 shows two close curves, one determined by a measurement of forces, the other calculated from the field of velocity of the flow measured around the transducer T1, representative of the mechanical force applied on the transducer T1 (FIG. on the ordinate) as a function of the Reynolds number representative of the flow velocity of the fluid FG around the transducer T1 (in abscissae, and in multiples of 10 4 ).
  • the curves clearly indicate that the lift attack phenomenon appears substantially around the predetermined value of speed threshold.
  • the resulting force applied to the transducer and generated by the fluid flow on the profile is reversed rapidly as the fluid velocity crosses the threshold value predefined.
  • the speed of appearance is a function of the value of the cord C of the arc which constitutes the profile PR of the transducer T1.
  • the DET sensor comprising the transducer T1 (or being the transducer T1) makes it possible to detect that the speed of the fluid FG on the profile of the transducer (around the transducer), and in particular on its face F1, is equal at a predetermined speed by the dimensioning of the rope C of the arcuate profile PR or the convex profile having a camber as defined above.
  • the detector device DET makes it possible to detect the threshold speed VTH of displacement of the fluid FG.
  • the device DET comprising the transducer T1 is characterized in that the transducer T1 is configured to exert a first non-zero force F2 in a first direction when the fluid velocity FG is lower than the threshold velocity VTH and to exert a second force F1 not zero in a second direction (or in the same direction and in the opposite direction) when the fluid velocity FG is greater than the threshold velocity VTH around the transducer T1.
  • the detector device DET comprises the fixing element M which is secured to it by assembly or by a manufacturing operation.
  • the transducer T1 comprises a first curved face F1 whose profile PR constitutes a circular arc or a convex profile as defined above over its predetermined PROFL length and defined by the chord C of the profile.
  • the detector device is such that the first face F1 of the transducer device T1 has an orientation substantially perpendicular to the direction of movement of the fluid FG in or around the detector device DET. This amounts to saying that the displacement of the fluid FG is substantially parallel to the rope C of the profile PR arcuate or convex camber, or substantially perpendicular to the arrow of the arc defined by the profile PR.
  • the profile PR arcuate or convex with a camber of 5% to 50% is defined by its rope C so that the rope C is equal to the product of an integer (multiplicative factor) and the kinematic viscosity of the fluid FG divided by the number measurable Reynolds when the velocity of the fluid is equal to the threshold velocity VTH to be detected.
  • the detector device DET may furthermore comprise, according to the embodiment of the invention, an electromechanical detection module SWM that behaves as a closed switch when the transducer T1 is subjected to the fluid FG moving at a speed below a second threshold speed.
  • VTH2 and behaving as an open switch when the transducer T1 is subjected to the fluid FG moving at a speed lower than a third threshold speed VTH3.
  • a calibration involving offset thresholds VTH2 and VTH3 close to VTH1 allows the existence of a hysteresis and the avoidance of oscillation phenomena of a variable signal generated by means of a switch actuated by the transducer.
  • the device DET is configured so that the first direction is substantially equal to the second direction and the first force F2 applies in the opposite direction to the second force F1.
  • the volume defined by the shape of the transducer T1 is closed on the lower face of the transducer (as shown in FIG. 8) by a plane or substantially flat face.
  • this has no appreciable effect on the phenomenon of lift crisis allowing the detection of a predefined value of the speed of a fluid around the volume.
  • the volume thus defined may be full or hollow, without significant modification of the performance of the detector device described.
  • the transducer T1 can be assembled at the end of a flexible element coupled to one or more strain gauges adapted to measure the deformation of the carrier element and to deduce from it the velocity of fluid moving around the transducer.
  • a calibration makes it possible to establish a correspondence between the measured values of deformations of the strain gauge or gauges and the flow velocities of the fluid.
  • the carrier element of the transducer T1 is carried by a pivoting axis and its part located on the opposite side of the transducer is coupled to a position sensor.
  • the transducer is coupled to a mechanical transmission system of the vertical component of the resultant forces whose direction and amplitude are defined not the speed of the fluid around the transducer.
  • This mechanical system then allows the application of another force, representative of the vertical resultant of the forces applied to the transducer T1, on a third-party device, mechanical or electromechanical. It may include elements of linkages, cables, or rods, for example.
  • the detector DET comprises two transducers T1 disposed at the ends of a mechanical element guided in rotation about an axis disposed parallel or substantially parallel to the direction of displacement of the fluid.
  • the two transducers T1 are assembled so that the two resulting forces applied to them together participate in a positive or negative rotation movement (according to an established convention).
  • the mechanical torque thus created may cause a rotational movement in one direction or in the opposite direction and cause an action on a third element.
  • the third element can then be a diaphragm, a valve, a flap, adapted to operate a controlled variation in flow in a pipe.
  • the invention furthermore relates to any detection device comprising a transducer adapted to the detection of a fluid displacement threshold speed, the transducer being configured so that it comprises a profiled element in an arc of a circle or of convex profile. having a camber of 5% to 50%, subjected to fluid displacement parallel (or substantially parallel) to the chord of its profile, the transducer thus exerting a force in one direction when the velocity of movement of the fluid is less than the threshold velocity and an opposite force when the speed of movement of the fluid and greater than the threshold speed.
  • the invention applies to different types of fluids, liquids or gases, which allows an implementation in various fields such as speed measurement, for example in industrial domains (in open or closed environments), aeronautics, aviation, hydropower or wind power generation, naval or off-shore sectors and associated related equipment with these areas.

Abstract

The invention relates to a detector device for detecting a threshold speed of displacement of a fluid, the detector device comprising a transducer and being configured to exert a first non-zero force in a first direction when the speed of the fluid is less than the threshold speed and to exert a second non-zero force in a second direction when the speed of the fluid is greater than the threshold speed, the first and the second direction being identical or substantially identical and the first and the second force being directed in opposite directions.

Description

TRANSDUCTEUR ADAPTE A LA GENERATION DE FORCES EN FONCTION DE LA VITESSE D'ECOULEMENT D'UN FLUIDE.  TRANSDUCER FOR FORCE GENERATION BASED ON THE SPEED OF FLUID FLOW.
1. Domaine de l'invention. 1. Field of the invention
L'invention se rapporte au domaine des dispositifs de mesure ou de captation de pressions ou de détermination de formes de filets de fluide sur des surfaces. L'invention traite plus particulièrement de dispositifs de type capteurs de vitesse d'écoulement d'un fluide autour d'un objet. The invention relates to the field of devices for measuring or capturing pressures or determining shapes of fluid threads on surfaces. The invention more particularly relates to devices of the type of flow velocity sensors of a fluid around an object.
2. Etat de l'art. Des dispositifs existent pour mesurer la vitesse d'un fluide à l'état liquide ou gazeux. La nécessité de mesurer la vitesse d'un fluide répond aussi bien à des besoins industriels qu'à des besoins environnementaux. Des instruments sont utilisés pour enregistrer les déplacements de fluide dans des milieux confinés tels que dans des conduites. D'autres instruments se prêtent plus à des mesures en champ ouvert. Certains instruments sont précisément utilisés pour contrôler que la vitesse d'un fluide ne dépasse pas, par excès ou par défaut, un seuil critique. Ce seuil critique peut être un seuil de sécurité. Le choix d'un instrument doit être soigneusement adapté à l'objectif de la mesure, et ce d'autant plus que la mesure de vitesse est une opération délicate du fait de l'introduction d'un instrument dans l'écoulement mesuré. L'instrument peut engendrer (et engendre souvent) une perturbation pouvant conduire à une erreur dans l'estimation de la vitesse. 2. State of the art Devices exist for measuring the velocity of a fluid in the liquid or gaseous state. The need to measure the velocity of a fluid meets both industrial and environmental needs. Instruments are used to record fluid movements in confined media such as pipes. Other instruments are more amenable to open field measurements. Certain instruments are precisely used to check that the speed of a fluid does not exceed, by excess or default, a critical threshold. This critical threshold may be a security threshold. The choice of an instrument must be carefully adapted to the purpose of the measurement, especially since the speed measurement is a delicate operation because of the introduction of an instrument into the measured flow. The instrument can generate (and often generates) a disturbance that can lead to an error in the estimation of the speed.
Diverses techniques existent et comprennent, par exemple, un rotamètre ou un diaphragme pour la mesure de débit dans une conduite. Un tube Pitot peut également être utilisé, ainsi qu'une roue à aube ou une hélice pour la mesure de vitesse de fluide. Une mesure indirecte requiert parfois une chaîne d'éléments dont certains, électroniques, peuvent s'avérer complexes, onéreux, voire amener une dégradation de la fiabilité globale de l'ensemble.  Various techniques exist and include, for example, a rotameter or diaphragm for flow measurement in a pipe. A Pitot tube can also be used, as well as a paddle wheel or propeller for fluid velocity measurement. An indirect measurement sometimes requires a chain of elements, some of which, electronic, can prove to be complex, expensive, or even to bring about a deterioration in the overall reliability of the whole.
Certaines technologies, comme les sondes de pression ou les anémomètres thermiques sont relativement anciennes. Les sondes de pression sont les premiers instruments ayant permis de réaliser des mesures de vitesse d'un fluide. Les anémomètres thermiques ont permis les premières recherches sur les phénomènes de turbulence. D'autres technologies, telles que les anémomètres à ultrasons ou les vélocimètres Doppler Laser sont beaucoup plus récentes et ont bénéficié des progrès dans tous les domaines techniques. Leur implémentation entraîne un coût relativement conséquent. Les particularités de chaque type d'instrument permettent de répondre à des problématiques industrielles différentes. Some technologies, such as pressure probes or thermal anemometers are relatively old. Pressure probes are the first instruments that made it possible to measure the velocity of a fluid. The thermal anemometers allowed the first researches on the phenomena of turbulence. Other technologies, such as ultrasonic anemometers or laser Doppler velocimeters, are much more recent and have benefited from advances in all technical fields. Their implementation entails a relatively substantial cost. The peculiarities of each type of instrument make it possible to respond to different industrial problems.
Le brevet US5457630 (System for onboard lift analysis and apparatus therefor, Steven D. Palmer, déposé le 18 novembre 1992) décrit un système de mesure de pressions différentielles entre l'intrados et l'extrados d'une aile d'aéronef par l'utilisation de réseaux de capteurs piézo-électriques disposés sur et sous l'aile. La technique décrite permet de comparer la pression différentielle réelle mesurée par rapport à une valeur théorique attendue à une vitesse donnée de déplacement de l'aéronef dans l'air (ou plusieurs pressions différentielles, selon des positions précises). D'autres dispositifs, disposés sur le bord d'attaque d'une aile d'aéronef, tels que, par exemple, des contacteurs de type interrupteurs à lamelle permettent de détecter la position d'une aile d'aéronef dans un intervalle d'angles d'incidence par rapport à une trajectoire et constituent ainsi, par exemple, des avertisseurs de décrochage de l'aile et donc de l'aéronef. L'utilisation de ces dispositifs interrupteurs à lamelle requiert un positionnement précis et calibré, et une fiabilité du dispositif interrupteur, parfois exposé à un environnement propice à un vieillissement accéléré.  Patent US5457630 (System for onboard lift analysis and apparatus therefor, Steven D. Palmer, filed Nov. 18, 1992) describes a system for measuring differential pressure between the intrados and extrados of an aircraft wing by the use of piezoelectric sensor arrays arranged on and under the wing. The technique described makes it possible to compare the actual differential pressure measured with respect to a theoretical value expected at a given speed of displacement of the aircraft in the air (or several differential pressures, according to precise positions). Other devices, arranged on the leading edge of an aircraft wing, such as, for example, switches type lamellar switches can detect the position of an aircraft wing in a range of angles of incidence relative to a path and thus constitute, for example, stall warning of the wing and therefore of the aircraft. The use of these slat switch devices requires precise and calibrated positioning, and reliability of the switch device, sometimes exposed to an environment conducive to accelerated aging.
Les dispositifs existant présentent des inconvénients.  Existing devices have disadvantages.
3. Résumé de l'invention. 3. Summary of the invention.
L'invention permet d'améliorer au moins un des inconvénients de l'état de l'art, en proposant un dispositif détecteur d'une vitesse seuil de déplacement d'un fluide autour d'un objet ou autour d'un élément profilé d'un objet, le dispositif comprenant au moins un transducteur et étant caractérisé en ce que le transducteur est configuré pour exercer une première force non nulle dans une première direction lorsque la vitesse du fluide est inférieure à la vitesse seuil, et pour exercer une seconde force non nulle dans une seconde direction lorsque la vitesse du fluide est supérieure à la vitesse seuil. Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif détecteur comprend en outre au moins un élément de fixation solidaire du transducteur. The invention makes it possible to improve at least one of the drawbacks of the state of the art, by proposing a device for detecting a threshold speed of movement of a fluid around an object or around a profiled element of a device. an object, the device comprising at least one transducer and characterized in that the transducer is configured to exert a first non-zero force in a first direction when the fluid velocity is below the threshold velocity, and to exert a second force non-zero in a second direction when the fluid velocity is greater than the threshold velocity. According to one embodiment of the invention, the detector device further comprises at least one fastening element integral with the transducer.
Avantageusement, le transducteur comprend une face courbe, dont un profil constitue un arc de cercle ou à courbure convexe sur une longueur prédéterminée ou constitue encore une courbure convexe de cambrure relative comprise dans un intervalle de valeurs allant de 5% à 50%. La cambrure relative de la courbure convexe étant ici définie comme le rapport entre le creux maximum et la corde du profil de la courbure. Advantageously, the transducer comprises a curved face, a profile constituting a circular arc or a convex curvature over a predetermined length or constituting a convex curvature of relative camber in a range of values ranging from 5% to 50%. The relative camber of the convex curvature being here defined as the ratio between the maximum hollow and the chord of the profile of the curvature.
Avantageusement, une face du transducteur a une orientation sensiblement perpendiculaire à la direction de déplacement fluide dans le dispositif ou autour du dispositif détecteur. Il est entendu par sensiblement perpendiculaire, ici et dans la suite du document, une incidence possible définie telle que l'angle formé par la corde et la direction de l'écoulement du fluide a une valeur comprise entre -15 degrés et + 5 degrés. Advantageously, a face of the transducer has an orientation substantially perpendicular to the direction of fluid displacement in the device or around the detector device. It is understood by substantially perpendicular, here and hereinafter in the document, a possible definite incidence such that the angle formed by the chord and the direction of the flow of the fluid has a value between -15 degrees and +5 degrees.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le profil en arc de cercle ou à courbure convexe d'une face du transducteur est défini par sa corde. Avantageusement, la corde définie est égale au produit d'un entier positif et de la viscosité cinématique du fluide divisée par le nombre de Reynolds mesurable lorsque la vitesse du fluide devient supérieure ou égale à la vitesse seuil.  According to one embodiment of the invention, the profile arcuate or convex curvature of a transducer face is defined by its rope. Advantageously, the defined chord is equal to the product of a positive integer and the kinematic viscosity of the fluid divided by the measurable Reynolds number when the velocity of the fluid becomes greater than or equal to the threshold velocity.
Selon une variante du mode de réalisation, le profil est proche d'un arc de cercle mais correspond à une courbure convexe de cambrure relative située dans un intervalle de valeurs entre 5 et 50%, ces valeurs limites étant comprises dans l'intervalle. According to a variant of the embodiment, the profile is close to an arc of a circle but corresponds to a convex curvature of relative camber situated in a range of values between 5 and 50%, these limit values being in the range.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif détecteur comprend en outre un module de détection électromécanique se comportant comme un interrupteur fermé lorsque le transducteur est soumis à un fluide en déplacement à une vitesse inférieure à une seconde vitesse seuil.  According to one embodiment of the invention, the detector device further comprises an electromechanical detection module behaving as a closed switch when the transducer is subjected to a fluid moving at a speed below a second threshold speed.
Selon une variante du mode de réalisation ci-avant, le dispositif détecteur comprend un module de détection électromécanique se comportant comme un interrupteur ouvert lorsque le transducteur est soumis à un fluide en déplacement à une vitesse inférieure à une troisième vitesse seuil . According to a variant of the embodiment above, the detector device comprises an electromechanical detection module behaving like a switch open when the transducer is subjected to a fluid moving at a speed lower than a third threshold speed.
Selon un mode de réalisation, la première direction est sensiblement égale à la seconde direction et la première force s'applique en sens inverse de la seconde force.  According to one embodiment, the first direction is substantially equal to the second direction and the first force applies in the opposite direction to the second force.
La force considérée est, à titre d'exemple, la portance ou une composante verticale de la portance du profil du transducteur selon l'invention.  The force considered is, for example, the lift or a vertical component of the lift of the profile of the transducer according to the invention.
4. Liste des figures. 4. List of figures.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, la description faisant référence aux dessins annexés parmi lesquels : The invention will be better understood, and other features and advantages will appear on reading the description which follows, the description referring to the appended drawings among which:
- la figure 1 représente un dispositif transducteur détecteur de vitesse seuil de déplacement d'un fluide selon un mode particulier et non limitatif de l'invention. FIG. 1 represents a transducer device for detecting the speed of displacement of a fluid according to a particular and nonlimiting mode of the invention.
- la figure 2 illustre l'écoulement horizontal d'un fluide autour du détecteur de la figure 1 . - la figure 3 est une représentation d'une composante verticale d'une résultante de forces mécaniques générées par l'écoulement horizontal du fluide de la figure 2 autour du détecteur quand la vitesse du fluide est supérieure à la vitesse seuil détectable. FIG. 2 illustrates the horizontal flow of a fluid around the detector of FIG. FIG. 3 is a representation of a vertical component of a resultant of mechanical forces generated by the horizontal flow of the fluid of FIG. 2 around the detector when the speed of the fluid is greater than the detectable threshold speed.
- la figure 4 est une représentation d'une composante verticale d'une résultante de forces mécaniques générées, de sens opposée à celle de la figure 3, par l'écoulement horizontal du fluide de la figure 2 autour du détecteur quand la vitesse du fluide est inférieure ou égale à la vitesse seuil détectable. FIG. 4 is a representation of a vertical component of a resultant of generated mechanical forces, of direction opposite to that of FIG. 3, by the horizontal flow of the fluid of FIG. 2 around the detector when the fluid velocity is less than or equal to the detectable threshold speed.
- la figure 5 est une représentation d'un détecteur comprenant le transducteur illustré sur les figures précédentes, selon un mode de réalisation particulier et non limitatif de l'invention. la figure 6 illustre la corde C du profil PR en arc de cercle du détecteur représenté sur les figures 1 à 5. FIG. 5 is a representation of a detector comprising the transducer illustrated in the preceding figures, according to a particular and non-limiting embodiment of the invention. FIG. 6 illustrates the rope C of the arcuate profile PR of the detector represented in FIGS. 1 to 5.
La figure 7 représente une variante du dispositif transducteur selon un mode de réalisation particulier et non limitatif de l'invention où la surface courbée est fermée par une surface plane ou sensiblement plane. FIG. 7 represents a variant of the transducer device according to a particular and non-limiting embodiment of the invention in which the curved surface is closed by a flat or substantially flat surface.
La figure 8 est un diagramme qui illustre le phénomène de crise de portance décrit, soit le phénomène d'inversion de la composante verticale de la force mécanique appliquée au transducteur décrit dans les figures 1 à 6, en fonction de la vitesse d'écoulement horizontal du fluide autour de celui-ci et selon un mode particulier et non limitatif de réalisation de l'invention. FIG. 8 is a diagram which illustrates the phenomenon of lift crisis described, namely the phenomenon of inversion of the vertical component of the mechanical force applied to the transducer described in FIGS. 1 to 6, as a function of the horizontal flow velocity fluid around it and in a particular and non-limiting embodiment of the invention.
5. Description détaillée de modes de réalisation de l'invention. Sur les figures 1 à 7, les modules représentés sont des unités fonctionnelles, qui correspondent ou non à des unités physiquement distinguables. Par exemple, ces modules ou certains d'entre eux sont regroupés dans un unique composant. A contrario, selon d'autres modes de réalisation, certains modules sont composés d'entités physiques séparées. 5. Detailed description of embodiments of the invention. In Figures 1 to 7, the modules shown are functional units, which may or may not correspond to physically distinguishable units. For example, these modules or some of them are grouped into a single component. In contrast, according to other embodiments, some modules are composed of separate physical entities.
La figure 1 représente un transducteur T1 adapté à convertir un déplacement d'un fluide en une ou plusieurs forces mécaniques, dont le sens est fonction de la vitesse de déplacement du fluide autour du transducteur, selon un mode de réalisation particulier et non limitatif de l'invention. Il convient de considérer par vitesse de déplacement une vitesse relative. En effet, le fluide peut être en déplacement et le transducteur également. C'est donc la différence de vitesse entre le fluide et le transducteur qui est à l'origine de la ou des forces générées. FIG. 1 represents a transducer T1 adapted to convert a displacement of a fluid into one or more mechanical forces, whose direction is a function of the speed of displacement of the fluid around the transducer, according to a particular and non-limiting embodiment of the invention. 'invention. A relative velocity should be considered as the speed of travel. Indeed, the fluid can be in displacement and the transducer also. It is therefore the speed difference between the fluid and the transducer that is at the origin of the force or forces generated.
Le transducteur T1 est configuré pour exercer une première force non nulle dans une première direction lorsque la vitesse du fluide est inférieure à une vitesse seuil VTH et pour exercer une seconde force non nulle dans une seconde direction lorsque la vitesse du fluide est supérieure à la vitesse seuil VTH. Selon le mode de réalisation de l'invention, le transducteur T1 est une pièce mécanique dont le profil PR forme un arc de cercle ou un profil convexe caractérisé par une cambrure (allant de 5% à 50% de rapport creux / corde). Les deux points extrêmes du profil PR constituent une corde C de l'arc de cercle ou du profil convexe. Le transducteur T1 comprend un élément de fixation M adapté à la fixation du transducteur T1 sur un ou plusieurs autres éléments mécaniques. En fonction des contraintes de résistance des matériaux (vieillissement, rupture, déformation, etc.) et de poids, T1 peut être constitué aussi bien de métal ou d'alliage de métaux que d'un ou plusieurs composés plastiques. Selon une variante du mode de réalisation, le transducteur T1 peut également être sculpté dans du bois. En pratique, le transducteur T1 peut être composé de n'importe quelle matière solide puisque sa fonction de transduction d'une vitesse en une force dépend principalement de sa forme. The transducer T1 is configured to exert a first non-zero force in a first direction when the fluid velocity is lower than a threshold velocity VTH and to exert a second non-zero force in a second direction when the velocity of the fluid is greater than the velocity VTH threshold. According to the embodiment of the invention, the transducer T1 is a mechanical part whose profile PR forms a circular arc or a convex profile characterized by a camber (ranging from 5% to 50% hollow / rope ratio). The two extreme points of the profile PR constitute a rope C of the arc of the circle or the convex profile. The transducer T1 comprises a fastening element M adapted to the attachment of the transducer T1 to one or more other mechanical elements. Depending on the strength constraints of the materials (aging, breaking, deformation, etc.) and weight, T1 may consist of metal or alloy of metals as well as one or more plastic compounds. According to a variant of the embodiment, the transducer T1 can also be carved in wood. In practice, the transducer T1 may be composed of any solid material since its function of transducing a speed into a force depends mainly on its shape.
Il a été constaté, lors de campagnes de tests en laboratoire de recherche, que lorsque le transducteur T1 est soumis à un fluide en déplacement selon un axe de déplacement sensiblement perpendiculaire à la flèche de l'arc de cercle ou de la courbure convexe que constitue son profil (parallèlement à la corde du profil), tel que cela est visible sur la figure 2 où le fluide en déplacement est illustré par un ensemble de flèches FG, une force F2 non nulle vers le bas (selon le sens de la figure 1 ) est appliquée au transducteur T1 lorsque la vitesse relative d'écoulement du fluide est inférieure ou égale à une vitesse seuil VTH et une force F1 non nulle vers le haut est appliquée au transducteur T1 lorsque la vitesse d'écoulement du fluide est supérieure à la vitesse seuil VTH. Ce phénomène d'inversion du sens de la force ainsi générée est nommé phénomène de « crise de portance ». L'inversion de la force (et de fait de sa composante verticale lorsque l'écoulement est horizontal ) est soudaine et sensible.  It has been found, during research laboratory test campaigns, that when the transducer T1 is subjected to a fluid moving along an axis of displacement substantially perpendicular to the deflection of the arc of the circle or the convex curvature constituting its profile (parallel to the chord of the profile), as can be seen in FIG. 2, where the moving fluid is illustrated by a set of arrows FG, a non-zero force F2 downwards (in the direction of FIG. 1 ) is applied to the transducer T1 when the relative flow velocity of the fluid is less than or equal to a threshold velocity VTH and an upward non-zero force F1 is applied to the transducer T1 when the flow velocity of the fluid is greater than the VTH threshold speed. This phenomenon of inversion of the sense of force thus generated is called a "lift crisis" phenomenon. The inversion of the force (and indeed its vertical component when the flow is horizontal) is sudden and sensitive.
Considérant que l'écoulement des lignes de fluide sur le transducteur T1 caractérisé par le fait qu'il possède une face formée avec un profil en arc de cercle ou à courbure convexe PR engendre le phénomène précédemment décrit comme « crise de portance », l'intégration du transducteur T1 dans un dispositif DET correspond à la réalisation d'un dispositif DET détecteur d'une vitesse seuil VTH de déplacement d'un fluide autour dudit détecteur. Avantageusement, le capteur DET peut être constitué du transducteur T1 seulement, puisque le transducteur T1 comprend un élément de fixation M, et que la seule force générée en fonction de la vitesse de déplacement du fluide peut être exploitée en tant que telle, sans autre besoin de conversion, et en fonction du mode de réalisation. Considering that the flow of the fluid lines on the transducer T1, characterized in that it has a face formed with an arcuate profile or convex curvature PR generates the phenomenon previously described as "lift crisis", the integration of the transducer T1 in a device DET corresponds to the realization of a device DET detector of a threshold velocity VTH of displacement of a fluid around said detector. Advantageously, the DET sensor may consist of the transducer T1 only, since the transducer T1 comprises a fixing element M, and the only force generated as a function of the speed of movement of the fluid can be exploited as such, without further need for conversion, and depending on the embodiment.
A titre d'exemple et pour illustrer le propos précédent, le transducteur T1 peut être fixé sur une partie du fuselage ou de la dérive d'un aéronef, et, en fonction de la vitesse de déplacement de l'aéronef, être soumis à une force vers le haut ou vers le bas (en référence à la trajectoire de déplacement horizontal de l'aéronef) et modifier ainsi l'angle d'incidence de l'aéronef. On entend ici par angle d'incidence de l'aéronef, l'angle que forme l'axe longitudinal de son fuselage ou de ses ailes avec l'horizontale. Il est connu que l'angle d'incidence d'une voilure d'aéronef (d'une aile) modifie la portance développée puisque l'incidence modifie la forme des filets de fluide sur l'intrados et sur l'extrados d'une aile. La forme des lignes de profils modifiant alors les pressions de fluide de part et d'autre de l'aile et modifiant finalement, en conséquence, la portance. On entend ici par portance, la force globale exercée sur un aéronef en déplacement dans un fluide, du bas vers le haut, et s'opposant à son poids (à la force gravitationnelle issue de l'attraction terrestre). Ainsi, et dans certains cas, un détecteur de vitesse seuil de déplacement d'un fluide autour du détecteur peut être composé du seul transducteur T1 puisque le transducteur T1 suffit à l'exploitation de la force générée du fait de son profil et en utilisant le phénomène de « crise de portance ».  By way of example and to illustrate the above, the transducer T1 may be fixed on a part of the fuselage or the drift of an aircraft, and, depending on the speed of movement of the aircraft, be subjected to a force upwards or downwards (with reference to the horizontal displacement path of the aircraft) and thus modify the angle of incidence of the aircraft. The angle of incidence of the aircraft is here understood to mean the angle formed by the longitudinal axis of its fuselage or wings with the horizontal. It is known that the angle of incidence of an aircraft wing (of a wing) modifies the developed lift, since the impact modifies the shape of the fluid nets on the lower surface and on the upper surface of a wing. wing. The shape of the profile lines then modifying the fluid pressures on either side of the wing and ultimately ultimately modifying the lift. The term "lift" here refers to the overall force exerted on an aircraft moving in a fluid, from the bottom upwards, and opposing its weight (to the gravitational force resulting from the earth's gravity). Thus, and in some cases, a threshold speed sensor for moving a fluid around the detector may be composed of the single transducer T1 since the transducer T1 is sufficient to exploit the force generated by virtue of its profile and by using the phenomenon of "lift crisis".
Le fonctionnement décrit s'applique également à des équipements immergés dans des fluides liquides, tels que des sous-marins, par exemple.  The described operation also applies to equipment immersed in liquid fluids, such as submarines, for example.
L'utilisation d'un tel transducteur à des fins de modification d'assiette permet en conséquence, une variation de la vitesse puisque ces deux grandeurs sont directement liées dans le cas du déplacement (relatif) d'un objet dans un fluide.  The use of such a transducer for attitude modification purposes therefore allows a variation of the speed since these two quantities are directly related in the case of (relative) displacement of an object in a fluid.
Selon des variantes non limitatives du mode de réalisation de l'invention un détecteur DET d'une vitesse seuil VTH d'écoulement d'un fluide FG peut comprendre le transducteur T1 rendu mobile dans un élément mécanique ou dans un assemblage d'éléments mécaniques, de sorte que la force générée entraîne un déplacement guidé en translation dans un sens ou dans le sens opposé, selon que la vitesse du fluide soit inférieure ou égale, ou supérieure à la vitesse seuil VTH qui caractérise la crise de portance. Un tel assemblage permet alors de coupler, par exemple, le transducteur T1 à un interrupteur électromécanique et de permettre l'ouverture ou la fermeture d'une branche de circuit électrique en fonction de la vitesse d'écoulement du fluide. Avantageusement, il est alors possible de générer un signal indiquant une vitesse de déplacement du fluide autour du transducteur T1 inférieure ou égale à la vitesse VTH prédéfinie ou une vitesse de déplacement du fluide supérieure à VTH. Selon la forme du détecteur DET comprenant le transducteur T1 , il est avantageusement possible de mesurer la vitesse d'un fluide par rapport au seuil de vitesse VTH dans un environnement ouvert (en immersion dans le fluide) ou dans un environnement fermé (dans un conduit ou une canalisation de forme quelconque). Selon une variante du mode de réalisation, le détecteur DET peut être réalisé de sorte que l'élément M opère comme un levier disposé sur un axe de basculement (ou fixé à un axe de basculement) et permette la génération, à l'extrémité de l'élément M, d'une force opposée en sens à la force F1 ou F2 générée sur le transducteur T1 du fait de son profil et du phénomène de crise de portance. According to nonlimiting variants of the embodiment of the invention a DET detector of a flow velocity threshold VTH of a fluid FG may comprise the transducer T1 made mobile in a mechanical element or in an assembly of mechanical elements, so that the generated force causes a guided displacement in translation in one direction or in the opposite direction, depending on whether the speed of the fluid is less than or equal to, or greater than the threshold speed VTH which characterizes the lift crisis. Such an assembly then makes it possible to couple, for example, the transducer T1 to an electromechanical switch and to allow the opening or the closing of an electric circuit branch as a function of the flow velocity of the fluid. Advantageously, it is then possible to generate a signal indicating a speed of movement of the fluid around the lower T1 transducer or equal to the predefined velocity VTH or a fluid velocity higher than VTH. Depending on the form of the DET detector comprising the transducer T1, it is advantageously possible to measure the velocity of a fluid with respect to the velocity threshold VTH in an open environment (in immersion in the fluid) or in a closed environment (in a duct or a pipe of any shape). According to a variant of the embodiment, the detector DET can be made so that the element M operates as a lever disposed on a tilting axis (or fixed to a tilting axis) and allows generation, at the end of the element M, of a force opposite in the direction of the force F1 or F2 generated on the transducer T1 because of its profile and the phenomenon of lift crisis.
La figure 2 est une représentation du transducteur T1 du dispositif détecteur DET dans un écoulement d'un fluide FG symbolisé par un ensemble de flèches horizontales FG qui s'appuient sur tout ou partie d'une face F1 du transducteur T1 formée en arc de cercle selon son profil PR. FIG. 2 is a representation of the transducer T1 of the detector device DET in a flow of a fluid FG symbolized by a set of horizontal arrows FG which rest on all or part of a face F1 of the transducer T1 formed in an arc. according to his PR profile.
La figure 3 est une représentation d'une résultante verticale (ou composante verticale d'une résultante) F1 des forces générées sur le transducteur T1 , dirigée de bas en haut, lorsque la vitesse d'écoulement du fluide FG sur le transducteur T1 est supérieure à la vitesse seuil VTH prédéfinie. FIG. 3 is a representation of a vertical resultant (or vertical component of a resultant) F1 of the forces generated on the transducer T1, directed from the bottom up, when the flow velocity of the fluid FG on the transducer T1 is greater than at the preset VTH threshold speed.
La figure 4 est une représentation d'une résultante verticale F2 des forces générées sur le transducteur T1 , dirigée de haut en bas, lorsque la vitesse d'écoulement du fluide FG sur le transducteur T1 est inférieure ou égale à la vitesse seuil VTH prédéfinie. FIG. 4 is a representation of a vertical resultant F2 of the forces generated on the transducer T1, directed from top to bottom, when the flow velocity of the fluid FG on the transducer T1 is less than or equal to the predefined threshold velocity VTH.
La figure 5 est une représentation partielle du dispositif DET détecteur de vitesse de fluide comprenant le transducteur T1 . Un flasque BR1 comprend deux rainures RAI dans lesquelles sont insérés des doigts FING de fixation du transducteur T1 dans le flasque BR1 . L'insertion du transducteur T1 entre deux flasques similaires, dont l'un est BR1 et l'autre est disposé parallèlement à BR1 (en miroir) permet donc un coulissement vertical du transducteur T1 dans les rainures RAI des flasques, en fonction des forces générées sur le transducteur, et notamment des résultantes des forces F1 et F2 qui existent en fonction de la vitesse de déplacement du fluide FG. Un coulissement vertical du transducteur T1 dans les rainures permet le déplacement vertical de l'élément de fixation M, alors utilisé comme un doigt d'activation d'un élément tiers, tel que, par exemple, un micro-interrupteur. Le doigt d'activation M se déplace verticalement dans une fenêtre réalisée dans le flasque BR1 . Les autres éléments constitutifs d'un tel capteur DET, tels que, à titre d'exemple un microinterrupteur, ne sont pas représentés en détails, car bien connus de l'homme du métier et n'étant pas ici utiles à la compréhension de l'invention. FIG. 5 is a partial representation of the fluid velocity detector device DET including the T1 transducer. A flange BR1 comprises two grooves RAI in which are inserted FING fixing fingers of the transducer T1 in the flange BR1. The insertion of the transducer T1 between two similar flanges, one of which is BR1 and the other is arranged parallel to BR1 (in mirror) thus allows vertical sliding of the transducer T1 in the grooves RAI of the flanges, depending on the forces generated. on the transducer, and in particular the results of the forces F1 and F2 that exist as a function of the speed of movement of the fluid FG. A vertical sliding of the transducer T1 in the grooves allows the vertical movement of the fastener M, then used as an activating finger of a third element, such as, for example, a microswitch. The activation finger M moves vertically in a window made in the flange BR1. The other constituent elements of such a DET sensor, such as, for example, a microswitch, are not shown in detail because they are well known to those skilled in the art and are not useful here for understanding the invention. 'invention.
La figure 6 est une représentation du transducteur T1 et fait apparaître la dimension C, soit la corde du profil PR en arc de cercle. Astucieusement, et selon l'invention, la dimension de la corde C permet la définition de la vitesse seuil VTH correspondant à l'apparition de la crise de portance. Figure 6 is a representation of the transducer T1 and shows the dimension C, the rope profile PR arcuate. Cleverly, and according to the invention, the dimension of the rope C allows the definition of the threshold speed VTH corresponding to the appearance of the lift crisis.
En effet, le phénomène de crise de portance décrit est caractérisé par la formule :  Indeed, the phenomenon of lift crisis described is characterized by the formula:
C = K * nu I VTH où C est la corde du profil PR en mètres, C = K * nu I VTH where C is the PR profile string in meters,
K est un entier positif autour de 2x105, et correspond à la valeur seuil du nombre de Reynolds pour lequel survient la crise de portance. K is a positive integer around 2x10 5 , and corresponds to the threshold value of the Reynolds number for which the lift crisis occurs.
VTH est la vitesse seuil de déplacement du fluide FG autour de T1 entraînant l'inversion des forces générées (apparition du phénomène de crise de portance),  VTH is the threshold speed of displacement of the fluid FG around T1 causing the inversion of the generated forces (appearance of the phenomenon of lift crisis),
nu est la viscosité cinématique du fluide FG en m2. s-1 naked is the kinematic viscosity of the fluid FG in m 2 . s -1
La figure 7 montre deux courbes proches, l'une déterminée par une mesure d'efforts, l'autre calculée à partir du champ de vitesse de l'écoulement mesuré autour du transducteur T1 , représentatives de la force mécanique appliquée sur le transducteur T1 (en ordonnées) en fonction du nombre de Reynolds représentatif de la vitesse d'écoulement du fluide FG autour du transducteur T1 (en abscisses, et en multiples de 104). Les courbes indiquent clairement que le phénomène de crise de portance apparaît de façon sensible autour de la valeur prédéterminée de seuil de vitesse. La force résultante appliquée au transducteur et générée par l'écoulement du fluide sur le profil s'inverse rapidement quand la vitesse du fluide franchit la valeur seuil prédéfinie. La vitesse d'apparition est fonction de la valeur de la corde C de l'arc de cercle qui constitue le profil PR du transducteur T1 . FIG. 7 shows two close curves, one determined by a measurement of forces, the other calculated from the field of velocity of the flow measured around the transducer T1, representative of the mechanical force applied on the transducer T1 (FIG. on the ordinate) as a function of the Reynolds number representative of the flow velocity of the fluid FG around the transducer T1 (in abscissae, and in multiples of 10 4 ). The curves clearly indicate that the lift attack phenomenon appears substantially around the predetermined value of speed threshold. The resulting force applied to the transducer and generated by the fluid flow on the profile is reversed rapidly as the fluid velocity crosses the threshold value predefined. The speed of appearance is a function of the value of the cord C of the arc which constitutes the profile PR of the transducer T1.
Astucieusement et selon l'invention, le capteur DET comprenant le transducteur T1 (ou étant le transducteur T1 ) permet de détecter que la vitesse du fluide FG sur le profil du transducteur (autour du transducteur), et notamment sur sa face F1 , est égale à une vitesse prédéterminée par le dimensionnement de la corde C du profil en arc de cercle PR ou du profil convexe ayant une cambrure tel que défini précédemment.. Cleverly and according to the invention, the DET sensor comprising the transducer T1 (or being the transducer T1) makes it possible to detect that the speed of the fluid FG on the profile of the transducer (around the transducer), and in particular on its face F1, is equal at a predetermined speed by the dimensioning of the rope C of the arcuate profile PR or the convex profile having a camber as defined above.
En d'autres termes, le dispositif détecteur DET permet la détection de la vitesse seuil VTH de déplacement du fluide FG. Le dispositif DET comprenant le transducteur T1 est caractérisé en ce que le transducteur T1 est configuré pour exercer une première force F2 non nulle dans une première direction lorsque la vitesse du fluide FG est inférieure à la vitesse seuil VTH et pour exercer une seconde force F1 non nulle dans une seconde direction (ou dans la même direction et en sens opposé) lorsque la vitesse du fluide FG est supérieure à la vitesse seuil VTH autour du transducteur T1 . In other words, the detector device DET makes it possible to detect the threshold speed VTH of displacement of the fluid FG. The device DET comprising the transducer T1 is characterized in that the transducer T1 is configured to exert a first non-zero force F2 in a first direction when the fluid velocity FG is lower than the threshold velocity VTH and to exert a second force F1 not zero in a second direction (or in the same direction and in the opposite direction) when the fluid velocity FG is greater than the threshold velocity VTH around the transducer T1.
Le dispositif détecteur DET comprend l'élément de fixation M qui lui est rendu solidaire par assemblage ou par une opération de fabrication.  The detector device DET comprises the fixing element M which is secured to it by assembly or by a manufacturing operation.
Le transducteur T1 comprend une première face F1 courbe dont le profil PR constitue un arc de cercle ou un profil convexe tel que défini précédemment sur sa longueur PROFL prédéterminée et définie par la corde C du profil. Le dispositif détecteur est tel que la première face F1 du dispositif transducteur T1 a une orientation sensiblement perpendiculaire à la direction de déplacement du fluide FG dans le ou autour du dispositif détecteur DET. Cela revient à dire que le déplacement du fluide FG est sensiblement parallèle à la corde C du profil PR en arc de cercle ou convexe à cambrure, ou sensiblement perpendiculaire à la flèche de l'arc de cercle défini par le profil PR.  The transducer T1 comprises a first curved face F1 whose profile PR constitutes a circular arc or a convex profile as defined above over its predetermined PROFL length and defined by the chord C of the profile. The detector device is such that the first face F1 of the transducer device T1 has an orientation substantially perpendicular to the direction of movement of the fluid FG in or around the detector device DET. This amounts to saying that the displacement of the fluid FG is substantially parallel to the rope C of the profile PR arcuate or convex camber, or substantially perpendicular to the arrow of the arc defined by the profile PR.
Le profil PR en arc de cercle ou convexe avec une cambrure de 5% à 50% est défini par sa corde C de telle sorte que la corde C est égale au produit d'un entier (facteur multiplicatif) et de la viscosité cinématique du fluide FG divisée par le nombre de Reynolds mesurable lorsque la vitesse du fluide est égale à la vitesse seuil VTH à détecter. The profile PR arcuate or convex with a camber of 5% to 50% is defined by its rope C so that the rope C is equal to the product of an integer (multiplicative factor) and the kinematic viscosity of the fluid FG divided by the number measurable Reynolds when the velocity of the fluid is equal to the threshold velocity VTH to be detected.
Le dispositif détecteur DET peut comprendre en outre, selon le mode de réalisation de l'invention un module de détection électromécanique SWM se comportant comme un interrupteur fermé lorsque le transducteur T1 est soumis au fluide FG en déplacement à une vitesse inférieure à une seconde vitesse seuil VTH2 et se comportant comme un interrupteur ouvert lorsque le transducteur T1 est soumis au fluide FG en déplacement à une vitesse inférieure à une troisième vitesse seuil VTH3. Astucieusement, une calibration faisant intervenir des seuils décalés VTH2 et VTH3 proches de VTH1 permet l'existence d'une hystérésis et l'évitement de phénomènes d'oscillation d'un signal variable généré à l'aide d'un interrupteur actionné par le transducteur T1 . Avantageusement, le dispositif DET est configuré pour que la première direction soit sensiblement égale à la seconde direction et que la première force F2 s'applique en sens inverse de la seconde force F1 . The detector device DET may furthermore comprise, according to the embodiment of the invention, an electromechanical detection module SWM that behaves as a closed switch when the transducer T1 is subjected to the fluid FG moving at a speed below a second threshold speed. VTH2 and behaving as an open switch when the transducer T1 is subjected to the fluid FG moving at a speed lower than a third threshold speed VTH3. Cleverly, a calibration involving offset thresholds VTH2 and VTH3 close to VTH1 allows the existence of a hysteresis and the avoidance of oscillation phenomena of a variable signal generated by means of a switch actuated by the transducer. T1. Advantageously, the device DET is configured so that the first direction is substantially equal to the second direction and the first force F2 applies in the opposite direction to the second force F1.
Selon une variante du mode de réalisation, le volume défini par la forme du transducteur T1 est fermé sur la face inférieure du transducteur (comme représenté figure 8) par une face plane ou sensiblement plane. Avantageusement, cela n'a pas d'incidence sensible sur le phénomène de crise de portance permettant la détection d'une valeur prédéfinie de la vitesse d'un fluide autour du volume. En outre, le volume ainsi défini peut être plein ou creux, sans modification sensible des performances du dispositif détecteur décrit. According to a variant of the embodiment, the volume defined by the shape of the transducer T1 is closed on the lower face of the transducer (as shown in FIG. 8) by a plane or substantially flat face. Advantageously, this has no appreciable effect on the phenomenon of lift crisis allowing the detection of a predefined value of the speed of a fluid around the volume. In addition, the volume thus defined may be full or hollow, without significant modification of the performance of the detector device described.
Selon une variante du mode de réalisation de l'invention, le transducteur T1 peut être assemblé à l'extrémité d'un élément flexible couplé à une ou plusieurs jauges de contraintes adaptées à mesurer la déformation de l'élément porteur et à en déduire la vitesse du fluide en déplacement autour du transducteur. Une calibration permet d'établir une correspondance entre les valeurs mesurées de déformations de la ou des jauges de contraintes et les vitesses d'écoulement du fluide. Selon une autre variante, l'élément porteur du transducteur T1 est porté par un axe pivotant et sa partie située du côté opposé du transducteur est couplée à un capteur de position. Selon d'autres variantes du mode de réalisation, le transducteur est couplé à un système mécanique de transmission de la composante verticale de la résultante des forces dont le sens et l'amplitude sont définis pas la vitesse du fluide autour du transducteur. Ce système mécanique autorise alors l'application d'une autre force, représentative de la résultante verticale des forces appliquées au transducteur T1 , sur un dispositif tiers, mécanique ou électromécanique. Il peut comprendre des éléments de tringleries, des câbles, ou encore des biellettes, par exemple. According to a variant of the embodiment of the invention, the transducer T1 can be assembled at the end of a flexible element coupled to one or more strain gauges adapted to measure the deformation of the carrier element and to deduce from it the velocity of fluid moving around the transducer. A calibration makes it possible to establish a correspondence between the measured values of deformations of the strain gauge or gauges and the flow velocities of the fluid. According to another variant, the carrier element of the transducer T1 is carried by a pivoting axis and its part located on the opposite side of the transducer is coupled to a position sensor. According to other variants of the embodiment, the transducer is coupled to a mechanical transmission system of the vertical component of the resultant forces whose direction and amplitude are defined not the speed of the fluid around the transducer. This mechanical system then allows the application of another force, representative of the vertical resultant of the forces applied to the transducer T1, on a third-party device, mechanical or electromechanical. It may include elements of linkages, cables, or rods, for example.
Selon une autre variante du mode de réalisation, le détecteur DET comprend deux transducteurs T1 disposés aux extrémités d'un élément mécanique guidé en rotation autour d'un axe disposé parallèlement ou sensiblement parallèlement au sens de déplacement du fluide. Les deux transducteurs T1 sont assemblés de sortes que les deux résultantes des forces qui leur sont appliquées participent ensemble à un mouvement de rotation positif ou négatif (selon une convention établie). Le couple mécanique ainsi créé peut entraîner un mouvement de rotation dans un sens ou dans le sens opposé et entraîner une action sur un élément tiers. L'élément tiers peut alors être un diaphragme, une vanne, un volet, adapté pour opérer une variation contrôlée de débit dans une conduite. According to another variant of the embodiment, the detector DET comprises two transducers T1 disposed at the ends of a mechanical element guided in rotation about an axis disposed parallel or substantially parallel to the direction of displacement of the fluid. The two transducers T1 are assembled so that the two resulting forces applied to them together participate in a positive or negative rotation movement (according to an established convention). The mechanical torque thus created may cause a rotational movement in one direction or in the opposite direction and cause an action on a third element. The third element can then be a diaphragm, a valve, a flap, adapted to operate a controlled variation in flow in a pipe.
L'invention concerne en outre tout dispositif de détection comprenant un transducteur adapté à la détection d'une vitesse seuil de déplacement d'un fluide, le transducteur étant configuré de sorte qu'il comprenne un élément profilé en arc de cercle ou de profil convexe ayant une cambrure de 5% à 50%, soumis à déplacement de fluide parallèlement (ou sensiblement parallèlement) à la corde de son profil, le transducteur exerçant ainsi une force dans un sens quand la vitesse de déplacement du fluide est inférieure à la vitesse seuil et une force opposée quand la vitesse de déplacement du fluide et supérieure à la vitesse seuil. The invention furthermore relates to any detection device comprising a transducer adapted to the detection of a fluid displacement threshold speed, the transducer being configured so that it comprises a profiled element in an arc of a circle or of convex profile. having a camber of 5% to 50%, subjected to fluid displacement parallel (or substantially parallel) to the chord of its profile, the transducer thus exerting a force in one direction when the velocity of movement of the fluid is less than the threshold velocity and an opposite force when the speed of movement of the fluid and greater than the threshold speed.
Avantageusement, l'invention s'applique à différents types de fluides, liquides ou gaz, ce qui permet une mise en œuvre dans des domaines divers tels que la mesure de vitesse, par exemple dans des domaines industriels (dans des environnements ouverts ou fermés), l'aéronautique, l'aviation, la production d'électricité hydraulique ou éolienne, les secteurs naval ou off-shore et des équipements connexes en lien avec ces domaines. Advantageously, the invention applies to different types of fluids, liquids or gases, which allows an implementation in various fields such as speed measurement, for example in industrial domains (in open or closed environments), aeronautics, aviation, hydropower or wind power generation, naval or off-shore sectors and associated related equipment with these areas.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Dispositif détecteur (DET) d'une vitesse seuil (VTH) de déplacement d'un fluide, ledit dispositif (DET) comprenant un transducteur (T1 ) et étant caractérisé en ce que ledit transducteur (T1 ) est configuré pour exercer une première force non nulle dans une première direction lorsque la vitesse dudit fluide est inférieure à ladite vitesse seuil (VTH) et pour exercer une seconde force non nulle dans une seconde direction lorsque la vitesse dudit fluide est supérieure à ladite vitesse seuil (VTH). 1. Detection device (DET) with a fluid velocity threshold velocity (VTH), said device (DET) comprising a transducer (T1) and being characterized in that said transducer (T1) is configured to exert a first force zero in a first direction when the velocity of said fluid is lower than said threshold velocity (VTH) and exerting a second non-zero force in a second direction when the velocity of said fluid is greater than said threshold velocity (VTH).
2. Dispositif détecteur (DET) selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins un élément de fixation (M) solidaire dudit transducteur (T1 ).  2. Detection device (DET) according to the preceding claim characterized in that it further comprises at least one fastening element (M) integral with said transducer (T1).
3. Dispositif détecteur (DET) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit transducteur (T1 ) comprend une première face (F1 ) convexe, dont un profil (PR) constitue un arc de cercle ou une courbure de cambrure relative comprise dans un intervalle de valeurs allant de 5% à 50%, sur une longueur (PROFL) prédéterminée.  3. Detection device (DET) according to any one of the preceding claims characterized in that said transducer (T1) comprises a convex first face (F1), a profile (PR) of which constitutes a circular arc or a relative camber curvature. within a range of values from 5% to 50%, over a predetermined length (PROFL).
4. Dispositif détecteur (DET) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ladite première face (F1 ) dudit dispositif transducteur (T1 ) a une orientation sensiblement perpendiculaire à la direction de déplacement dudit fluide dans ledit ou autour dudit dispositif détecteur (DET).  4. Detection device (DET) according to any one of the preceding claims characterized in that said first face (F1) of said transducer device (T1) has an orientation substantially perpendicular to the direction of movement of said fluid in said sensor or around said detector device (DET).
5. Dispositif détecteur (DET) selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit profil (PR) est défini par sa corde (C1 ) de telle sorte que ladite corde (C1 ) soit égale au produit d'un entier et de la viscosité cinématique dudit fluide divisée par le nombre de Reynolds mesurable lorsque la vitesse dudit fluide est égale à ladite vitesse seuil (VTH).  5. Detection device (DET) according to any one of the preceding claims characterized in that said profile (PR) is defined by its rope (C1) so that said rope (C1) is equal to the product of an integer and the kinematic viscosity of said fluid divided by the measurable Reynolds number when the velocity of said fluid is equal to said threshold velocity (VTH).
6. Dispositif détecteur (DET) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'il comprend en outre un module de détection électromécanique (SWM) se comportant comme un interrupteur fermé lorsque le transducteur est soumis à un fluide en déplacement à une vitesse inférieure à une seconde vitesse seuil (VTH2). Dispositif détecteur (DET) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'il comprend en outre un module de détection électromécanique (SWM) se comportant comme un interrupteur ouvert lorsque le transducteur est soumis à un fluide en déplacement à une vitesse inférieure à une troisième vitesse seuil (VTH2). 6. Detection device (DET) according to any one of claims 1 to 5 characterized in that it further comprises an electromechanical detection module (SWM) behaving as a closed switch when the transducer is subjected to a moving fluid. at a speed lower than a second threshold speed (VTH2). Detection device (DET) according to any one of claims 1 to 5 characterized in that it further comprises an electromechanical detection module (SWM) behaving as an open switch when the transducer is subjected to a fluid moving to a speed lower than a third threshold speed (VTH2).
Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite première direction est égale ou sensiblement égale à ladite seconde direction et que ladite première force s'applique en sens inverse de ladite seconde force.  Device according to any one of the preceding claims, characterized in that said first direction is equal to or substantially equal to said second direction and said first force is applied in the opposite direction to said second force.
PCT/FR2016/051685 2015-07-03 2016-07-01 Transducer adapted for the generation of forces as a function of the speed of flow of a fluid WO2017006038A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP16751319.1A EP3317676A1 (en) 2015-07-03 2016-07-01 Transducer adapted for the generation of forces as a function of the speed of flow of a fluid

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1501418A FR3038388A1 (en) 2015-07-03 2015-07-03 TRANSDUCER FOR FORCE GENERATION BASED ON FLUID FLOW RATE
FR15/01418 2015-07-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017006038A1 true WO2017006038A1 (en) 2017-01-12

Family

ID=56369002

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2016/051685 WO2017006038A1 (en) 2015-07-03 2016-07-01 Transducer adapted for the generation of forces as a function of the speed of flow of a fluid

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3317676A1 (en)
FR (1) FR3038388A1 (en)
WO (1) WO2017006038A1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3964038A (en) * 1975-07-07 1976-06-15 Rutherford Talmadge O Wind indicator
FR2652904A1 (en) * 1989-10-10 1991-04-12 Commissariat Energie Atomique Fluid flow speed sensor
US20100088045A1 (en) * 2008-10-08 2010-04-08 International Business Machines Corporation Flow meter and airflow measurement using an airfoil

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3964038A (en) * 1975-07-07 1976-06-15 Rutherford Talmadge O Wind indicator
FR2652904A1 (en) * 1989-10-10 1991-04-12 Commissariat Energie Atomique Fluid flow speed sensor
US20100088045A1 (en) * 2008-10-08 2010-04-08 International Business Machines Corporation Flow meter and airflow measurement using an airfoil

Also Published As

Publication number Publication date
EP3317676A1 (en) 2018-05-09
FR3038388A1 (en) 2017-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5244773B2 (en) Wing wind tunnel test method
US6966231B2 (en) Microelectromechanical floating element flow sensor
US10215601B2 (en) Device and method for measuring the parameters of fluid flow
EP2817589B1 (en) Inclinometer
US7194920B2 (en) Sensor probe and pipeline construction and method
Burns et al. Experimental studies of the Eppler 61 airfoil at low Reynolds numbers
EP1454147B1 (en) Multipurpose probe with variable sweep
US7707898B2 (en) Open bore turbine flowmeter
WO2017006038A1 (en) Transducer adapted for the generation of forces as a function of the speed of flow of a fluid
EP3100057B1 (en) Device for measuring the travelling speed of a fluid in relation to an object
JP2004212135A (en) Fluid resistance measuring instrument
FR2891620A1 (en) Fluid e.g. air, flow sensor for inlet line of internal combustion engine of motor vehicle, has small size target, coupled to rod end in rigid way, with airfoil having leading edge oriented perpendicularly to main direction of fluid flow
GB2177802A (en) Measuring fluid flow
Hirayama et al. Sensitivity characteristics of a waterproof airflow sensor based on a MEMS piezoresistive cantilever and nanohole array
Li The methods of drag force measurement in wind tunnels
WO2005050154A1 (en) Attack angle probe
Huang et al. Separation control on a cantilever wing with a self-excited vibrating rod
US4838087A (en) Quad disk static pressure probe
FR3120941A1 (en) AERONAUTICAL PROBE
EP3388807B1 (en) Device for detecting pressure with mechanical uncoupling
Fraden et al. Flow Sensors
RU168938U1 (en) Aerodynamic sensor
US6571645B1 (en) Differential pressure velocimeter with probe body having disk shape
Nour A Real-Time Monitoring of Fluids Properties in Tubular Architectures
EP4095531A2 (en) Device for measuring the orientation of a flow of fluid relative to an aerodynamic surface, in particular of an aircraft, by means of a magnetic sensor

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16751319

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2016751319

Country of ref document: EP