Brevet FR2073315A1 — publié le 19711001

La présente invention se rapporte à un mécanisme d'actionnement à fluide et concerne plus particulièrement un mécanisme de ce genre utilisant un dispositif à fluide pour produire de l'énergie thermique. Un grand nombre de mécanismes d'actionnement connus utilisent des disposi-5 tifs électriques, tels que des éclateurs ou des résistances électriques, qui consomment de l'énergie électrique. C'est ainsi, par exemple, que l'allumeur du brûleur à huile d'une installation de chauffage domestique utilise un éclateur à haute tension. De plus, dans de nombreux systèmes spatiaux et analogues, il est utile de déclencher des opérations à distance, auquel cas on 10 utilise des dispositifs pyrotechniques dont l'allumeur est actionné par un fil électrique chauffant. En outre, certaines valves à actionnement par explosif, telles que les générateurs de gaz chauds à grains solides, utilisent normalement une amorce à allumage électrique pour mettre à feu la charge explosive. Toutefois, en raison de la faible consommation d'énergie de l'allumeur électri-15 que de ces dispositifs, des déclenchements erronés peuvent être induits par la foudre, par l'électricité statique, par des interférences de haute fréquence, par des radiations nucléaires, etc. En conséquence, l'un des buts de la présente invention est de réaliser un mécanisme d'actionnement qui ne comporte aucun composant électrique et qui, 20 de ce fait, élimine les inconvénients mentionnés ci-dessus et qui sont inhérents aux mécanismes d'actionnement électriques. Pour atteindre ce but, un mécanisme d'actionnement selon l'invention comprend un corps rigide dans lequel est formée une cavité, cette cavité ayant une extrémité ouverte et une extrémité fermée, des moyens pour diriger un courant 25 de fluide contre une paroi d'extrémité dudit corps et vers ladite extrémité ouverte afin de créer des ondes de pression de fluide qui traversent ladite cavité vers son extrémité fermée, afin de provoquer une élévation de température à cette extrémité fermée et des moyens qui, en réponse à cette élévation de température, accomplissent un travail déterminé. 30 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin annexé, dans lequel : — la figure 1 est une vue en coupe d'un mécanisme d'actionnement conforme à l'invention utilisé avec une valve ; et 35 - la figure 2 est une vue analogue à la figure 1, montrant le mécanisme d'actionnement de l'invention utilisé avec un générateur de gaz chauds. En se référant plus particulièrement au mode de réalisation représenté sur la figure 1, on voit une enveloppe 10 dans laquelle est formée une buse 12 ayant une entrée taraudée 14 adaptée au raccordement d'un tube fileté ou d'un 40 élément analogue (non représenté) permettant d'introduire un fluide sous près- 70 15839 2 2073315 sion, par exemple,, un gaz, dans la direction indiquée par la flèche. L'extrémité de sortie de la buse 12 est convergente, comme représenté, et communique aveo une ouverture 16 formée dans l'enveloppe 10. Une cavité de résonance tubulaire 18 est formée dans une partie rigide 15 5 de l'enveloppe 10, l'entrée de la cavité 18 communiquant avec l'ouverture 16» L'autre extrémité de la cavité 18 est fermée par un explosif 20, sous la forma de nitrate de plomb ou d'une matière analogue, qui s'allume quand cette dernière extrémité de la cavité 18 atteint une certaine température, comme il sera expliqué ci-après. 10 Une seconde enveloppe 21 est prévue dont l'une des extrémités est vissée à l'une des extrémités de l'enveloppe 10, deux chambres 22 et 24 étant formées dans celle-ci. Un piston 26 se déplace alternativement dans la chambre 22, sa tige s'étendant à glissement à travers la cloison 28 de l'enveloppe 21 pour pénétrer dans la chambre 24. Une lame 30 est formée à l'autre extrémité de la 15 tige, dans la chambre 28, et est disposée à proximité d'une membrane 32 s'étendant à travers la chambre 24 etjqui est adaptée à empêcher la circulation d'un fluide à travers cette chambre 24, entre un orifice d'entrée 34 et un orifice de sortie 36. En fonctionnement, un fluide sous pression, par exemple, un gaz, est intro-20 duit dans la buse 12 et s'en écoule dans l'ouverture 16, suivant la direction indiquée par les flèches, de sorte qu'une petite partie de ce fluide entre dans la cavité 18, la partie restante frappant la paroi frontale de la partie 19 du corps pour ressortir suivant une direction perpendiculaire à sa direction d'écoulement dans la cavité 18. Après un temps très court, la cavité se remplit 25 et tout le courant frappe la paroi et sort de l'enveloppe. De cette manière, il s'établit une onde instable à l'entrée de la cavité 18, onde qui oscille et provoque la propagation de petites ondes de pression le long de la cavité 18, en comprimant le gaz emprisonné à l'extrémité fermée de celle-ci, apportant ain» si de lfeergie au gaz à chaque cycle d'oscillation. L'accumulation de cette 30 énergie élève la température à l'extrémité fermée de la cavité 18 de façon appréciable jusqu'au moment où la charge explosive 20 s'allume. L'énergie thermique ainsi créée chasse le piston 26 de gauche à droite selon la figure 1, de sorte que la lame 30 coupe la membrane 32, en permettant ainsi à un courant de fluide de s'établir entre l'orifice d'entrée 34 et l'ori-35 fice de sortie 36, à travers la chambre 24. On voit donc qu'une valve est effectivement formée dans la chambre 24, valve qui est actionnée par un courant de gaz circulant dans la buse 12, éliminant tous les composants et toutes les connexions électriques. Lenode de réalisation représenté sur la figure 2 comporte une enveloppe 40 identique à l'enveloppe 10 de la figure 1 et qui, pour cette raison ne sera 8AD ORIGINAL 70 15839 3 2073315 pas décrite en détail * Comme dans le mode de réal isation précédent, un explosif 20 ferme la sortie de la cavité 18 de l'enveloppe 10. Une seconde enveloppe 40 est vissée à l'une des extrémités de l'enveloppe 10 et renferme un propergol granulé solide 42 qui peut être, par exemple, du 5 perchlorate d'ammonium. Le propergol 42 est moulé sous la forme d'un tube ayant une partie creuse 44 et est adapté â être allumé par l'énergie thermique créée par la charge explosive 20 afin de produire un gaz chaud. De cette manière, lorsque la température de l'extrémité fermée de la cavité 18 atteint un niveau suffisant pour allumer la charge explosive 20, l'énergie thermique 10 ainsi créée allume le propergol solide 42 et engendre des gaz chauds qui sortent de l'enveloppe 40 par un orifice 46. La présence de la partie creuse 44 dans le propergol 42 contribue à la distribution de l'énergie thermique et à la circulation des gaz chauds vers l'orifice de sortie 46. Les gaz chauds ainsi créés peuvent être utilisés dans de nombreuses applications, par 15 exemple, pour allumer un moteur de fusée, etc. Il est à noter que, dans chaque mode de réalisation, le courant de fluide issu de la buse 12 peut être supersonique, auquel cas, l'onde créée à l'entrée de la cavité 18 est une onde de choc. On voit donc qu'en utilisant le mécanisme d*actionnement selon l'invention, 20 des phénomènes d'induction et de couplage électriques dus à un milieu ambiant nuisible sont à éliminés, en même temps que le coût et la vulnérabilité des intervalles d'éclatement à l'égard des conditions climatiques externes. De plus, étant donné que l'on dispose normalement facilement d'air comprimé à haute pression, le mécanisme est relativement peu coûteux à faire fonctionner. 25 xi va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées aux exemples représentés et décrits, sans sortir pour autant du cadre de l'invention. C'est ainsi que la cavité 18, qui a été représentée comme ayant une section circulaire, pourrait prendre d'autres formes, telles que rectangulaire, conique, etc. Diverses modifications peuvent également être apportées à la buse 12, laquelle peut être d'un type convergent divergent, et divers écoulements étagés du gaz peuvent être utilisés. 70 15839 4 2073315 âËgMDICAtlOHS 1» Mécanisme â'actionaemsnt» caractérise en ce qu'il comprend un corps rigide dsas lequel est formée une cavité, cette cavité ayant une extrémité ouverte et une extrémité fermée, des moyens pour diriger un courant de fluide contre l'une des parois du corps et vers l'extrémité ouverte afin de créer des 5 ondes de pression de fluide qui traversent la cavité vers ladite extrémité fermée afin de provoquer une élévation de la température à cette extrémité fermée et des moyens qui, en réponse à cette élévation de température, accomplissent un travail déterminé. 2. Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens reliée 10 qui accomplissent un travail comprennent une charge explosive/thermiquement à l'extrémité fermée de la cavité, ladite élévation de température provoquant la mise à feu d.e cette charge explosive. 3. Mécanisme selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, une chambre- dans laquelle la charge explosive est disposée et un 15 piston adapté à se déplacer axialement dans ladite chambre en réponse à l'énergie thermique créée par la mise à feu. 4. Mécanisme selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend une seconde chambre ayant un orifice d'entrée et un orifice de sortie pour un second fluide, une partie du piston étant adaptée à se déplacer dans cette 20 seconde chambre en réponse à la mise à feu, et une membrane s*étendant à travers la seconde chambre et qui normalement empêche la circulatinn du second fluide à travers celle-ci, le piston comportant un élément pour couper ladite membrane lorsqu'il se déplace dans la seconde chambre afin de permettre la circulation du second fluide à travers la seconde chambre. 25 5. Mécanisme selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend une enveloppe dans laquelle la charge explosive est disposée et un propergol disposé dans ladite enveloppe et qui est adapté à être allumé par l'énergie thermique produite par la mise à feu de la charge explosive. 6. Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens 30 pour diriger tin courant de fluide comprennent une buse convergente. 7. Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que la sortie de la buse est espacée de l'extrémité ouverte, le fluide étant déchargé dudit mécanisme suivant une direction perpendiculaire à la direction d'écoulement du fluide entre ladite buse et ladite extrémité ouverte. bad original