Brevet FR2112089A1 — publié le 19720616

La présente invention fait appel tant aux techniques de construction aéronautique qu'a' celles de fabrication mécanique en vue de réaliser un appareil capable de se mouvoir dans l'espace selon le principe des avions à réaction mais à la manière de llhélicoptère. La voie aérienne est devenue un impératif de la ville étant donné le nombre croissant de véhicules devant emprunter la voie terrestre. Cependant, évoluer au-dessus d'une ville impose à tout appareil d'être à décollage vertical celui-ci doit être capable de s'élever à partir de sa position au sol et de se maintenir immobile si nécessaire en un point quelconque de l'espace. On connatt depuis longtemps le principe du décollage vertical : il s'agit de faire apparattre dans l'air environnant l'engin une quantité de mouvement de direction verticale, de sens de haut en bas. On construit des appareils capables de produire ce phénomène ; c'est le cas de l'hélicoptère et de certains avions à réaction. !dais leur mode de fonctionnement prévoit que les particules de l'atmosphère une fois amorceg d'une vitesse donnée sont renvoyées directement dans l'espace du voisinage. D'où une perte considérable d'énergie et un rendement très faible, particulièrement au décollage. De plus, ces types de véhicules aériens sont d'une conduite délicate. Le dispositif suivant l'invention permet d'éviter ces inconvénients. Il a pour principe celui de la quantité de mouvement : une masse d'air est comprimée, puis par injection d'un combustible, portée à haute température et haute pression ; ensuite c'est l'éjection dans une tuyère. Il apparatt une quantité de mouvement pour laquelle la vitesse des particules sera grande et la masse relativement faible. Un système se chargera de transformer cette impulsion en substituant au volume de gaz en mouvement un autre volume pour lequel la vitesse sera relativement faible et la masse très grande. Ce dernier volume s'échappera dans l'atmosphère fournissant à l'engin l'impulsion nécessaire. Le dispositif suppose une réalisation de deux ordres, d'ordre mécanique et d'ordre acoustique. Au point de vue mécanique, il apparatt en premier lieu une machine capable de porter une masse de gaz à haute pression, puis de l'éjecter de façon périodique dans des tuyères. Un dispositif selon l'invention prévoit d'une part que le combustible utilisé sera de l'huile genre gas-oil, d'autre part qu'un moteur dit principal actionnera une série de compresseurs chacun d'eux fonctionnant selon un cycle à deux temps. Un compresseur suppose la réalisation dont voici la description : deux cylindres dits de compression, identiques et d'axe vertical sont placés à proximité. Peuvent y coulisser deux pistons. Leur mouvement est rigoureusement en phase et commandé par un système, bielle, manivelle asservi au moteur principal. Chaque cylindre comporte à son extrémité supérieure, c'est-à-dire celle qu'atteint le piston au plus fort de la compression, une culasse avec injecteur et soupape d'admission, mais aussi une ouverture, laquelle donne sur une tuyère. Cependant, la communication cylindre de compression, tuyère est interdite par une valve. Celle-ci est constituée par un piston coulissant dans un cylindre qui sera dit de communication. Ce piston, du côté tuyère aura une forme conique, de l'autre côté sera solidaire d'une tige qui en son extrémité comporte une butée. La butée est enclenchée dans un sillon pratiqué dans un disque. Le sillon étant de forme circulaire, sauf sur un secteur où il présente une échancrée, et le disque étant asservi au moteur principal, le piston du cylindre de communication sera d'une part immobile, pendant une période relativement longue, d'autre part soumis à un déplacement de va-et-vient rapide qui oorrespond à la rencontre de l'écbancréeet de la butée. Dès lors, si le système bielle manivelle et le disque à sillon ont mdme fréquence de rotation, mais présentent un léger déphasage, le disque étant en retard de phase, le fait de compression échappement sera lié au cours des deux temps du mouvement de l'ensemble. Au premier temps, les pistons montent dans les cylindres de compression ; de l'air pur est porté è haute pression ; alors, les pistons étant en bout de course, se produit l'injection du combustible qui stenflamme. Le deuxième temps commence, mais aussitôt que les pistons amorcent leurs retour, les piston du cylindre de communication se déplace, et le gaz peut s'échapper par l'ouverture jusqu'à la tuyère.La valve se referme et les pistons continuent leur course ; la baisse de pression qu'ils couvrent en augmentant le volume des cylindres fait aspiration, et les soupapes s'ouvrent par lesquelles pénètre l'air pur. Les pistons terminent leur deuxième temps et le cycle recommence. La deuxième partie de l'ir.vention suppose une réalisation d'ordre acoustique : A intervalle régulier, il apparaît à la sortie du compresseur une masse de gaz à haute température et forte pression. n premier lieu, ce gaz doit entre ramené à la température extérieure avant dttre mélangé à t 'atmosphère. Ainsi l'énergie calorifique sera-t-elle récupérez sous forme de compression. Le dispositif selon l'invention prévoit que soient branchées à la sortie des compresseurs des tuyères de grande longueur, de section constante.Le long de ces tuyères, disposées parallèlement, et à intervalle régulier, sont places des fours électriques qui maintiennent la partie qu'ils réchauffent à température, constante dans le temps, mais plus ou moins grande selon que la partie réchauffée se trouve proche ou éloignée du branchement compresseur-tuyère. Ainsi le gaz à l'intérieur des tuyères passera de façon continue de la température des gaz à la sortie du compresseur à celle de l'atmosphère extérieure. Autour des tuyères réunies et des fours, sont firés des matériaux isolants devant éviter les pertes par échange de chaleur. Ainsi l'ébranlement provoqué par l'arrivée brutale des gaz dans la tuyère se propage sous forme d'onde ; et au fur et à mesure de l'avance de cette onde, la température des éléments atteints par la déformation atua la valeur imposée par les fours. L'onde progressant, la température diminuera, en revanche la pression augmentera. Il s'agit alors d'empocher que l'onde se réfléchisse à l'extrémité de la tuyère. Il suffit pour cela de placer en ce lieu un pavillon exponentiel. Si la longueur de l'onde est suffisamment petite par rapport aux caractéristiques du pavillon, l'éjection de l'onde se fera sans réflexion. 3ans ce pavillon, l'onde imprime sur les parois une poussée dans le sens inverse de son avance . Dès lors, si ce pavillon admet pour axe la verticale et s'ouvre vers le Das, alors la poussée sera verticale et de bas en haut. Le dispositif selon l'invention prévoit un nombre assez grand de compresseurs, et qu'à chaque compresseur soit branchée une tuyère terminée par un pavillon. Alors la poussée sera assez forte pour que par ce procédé soient soulevés des corps de grande masse. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante et à l'examen des dessins annexés qui montrent à titre d'exemple un mode de réalisation d'un appareil à propulsion par production d'ondes. La figure ' représente une coupe du compresseur au moment où les pistons commencent leur premier temps. La figure 2 représente une coupe du compresseur au moment où, le piston terminant son premier temps, se produit l'injection d'huile combustible. La figure 3 représente une coupe du compresseur au moment où la combustion du gaz ayant eu liEu, la valve s'ouvre pour laisser passer le gaz. La figure 4 représente une coupe de compresseur au moment où la valve se referme en meme temps que le piston anarce son deuxième temps. La figure 5 représente l'ensemble des pavillons dont les tuyères sont, sur certaines parties, réchauffées par des fours électriques. La figure 6 représente l'ensemble moteur accouplé aux compresseurs et les tuyères d' échappement. La figure 7 représente une vue générale de ltappareil. L'appareil à propulsion par production d'ondes suppose que soit portée à haute pression et haute température une masse de gaz. Celle-ci sera éjecter périodiquement par des tuyères appropriées. Ie système qui réalise l'invention prévoit en premier lieu un^compresseur : il comprend deux cylindres 1 et 2 absolument identiques. Dans chaque cylindre se déplace un piston et les mouvements des deux pistons 7 et 4 sont rigoureusement en phase Les pistons son reliés à des systèmes bielle 5 et 6 et manivelle 7 et 8. des dernières sont reliées an moteur 24 qui les actionne.Chaque cylindre est fermé par une culasse sur laquelle sont fixés un injecteur 9 et 10 et une soupape 11 et 12, la soupape ne laissant passer le jet de gaz que dans le sens extérieur vers intérieur du cylindre, Enfin à l'extrémité des cylindres, existent des orifices 13 et 14 qui s'ouvrent sur une valve. Cette valve est un piston 15 coulissant dans un cylindre 16. Il est actionné par une tige 17 dont le mouvement se fera parallèle à elle-même et qui se termine par une butée 18. Celle-ci est introduite dans un sillon 19 pratiqué dans un disque 20. Le disque tourne autour d'un point fixe 21 ; son mouvement a la même fréquence que les manivelles 7 et 8. Le sillon 19 est circulaire, sauf à un endroit où il présente une déformation 22. Ainsi, périodiquement la butée subira l'effort de la déformation et fera mouvoir le piston 15.Enfin, le cylindre 16 s'ouvre sur une tuyère 23 par où s'échapperont les gaz. Le fonctionnement du compresseur est donc le suivant : au premier temps, les pistons 3 et 4 remontent dans les cylindres en comprimant de l'air pur. Au terme de cette compression, un système a'injection 9 et 10 fait pénétrer un combustible à l'intérieur de la chambre. Il y a inflammation. Les pistons commencent leur retour, mais la rotation du disque 20 fait que la déformation 22 atteint la butée 18. La tige 17 se meut entratnant le piston 15. Les orifices 13 et 14 s'ouvrent et le gaz s'échappe brusquement, à haute température et sous forte pression, par la tuyère 23. Le piston 15 revient à sa place, avec la rotation du disque 20, et les pistons 3 et 4 continuent leur descente. Alors stouvrent les soupapes 13 et 14 et de l'air pur pénètre dans les cylindres. L'arrivée de cette masse de gaz dans la tuyère 23 provoque un ébranlement. Le dispositif selon l'invention prévoit que cet ébranlement devra se propager. Il suppose donc une tuyère suffisamment longue et dans laquelle apparatt un gradient de température. Comme il existe un grand nombre de compresseurs, toutes les tuyères seront réunies de manière à passer dans une même conduite. La figure 6 montre un schéma de cette réalisation : un moteur 24 actionne les compresseurs 25, les tuyères sont amenées à pénétrer la conduite 26. La figure 5 montre une partie de cette conduite : des fours 27 maintiennent des températures constantes dans les différentes parties qu'ils réchauffent. Ainsi le long des tuyères, la température du gaz passe de façon continue de celle des gaz à la sortie du compresseur à celle de l'atmosphère extérieure. L'ébranlement pourra donc se propager et le gradient de température aura pour effet de concentrer l'onde, en augmentant sa pression et en diminuant sa longueur d'onde.Des matériaux 28 empêchent les pertes par dégagement de chaleur. Le dispositif selon l'invention prévoit que les tuyères se terminent chacune par un pavillon exponentiel d'axe vertical et s' ouvrant vers le bas comme le montre la figure 5, les tuyères 23, issues de la conduite 26 donnent sur les pavillons 31. Le dispositif suivant l'invention suppose que toutes les installations décrites donnent lieu à la réalisation d'un appareil autonome capable de prendre l'air. La figure 7 donne un schéma d'un tel appareil. L'ensemble moteur compresseur se trouve dans le corps de l'appareil. La prise d'air 29 se situe à l'avant. Les tuyères pénètrent les conduites 26 et 30. L'une, 30 traverse le corps de l'appareil de manière que des pavillons puissent être disposés à l'arrière et sur les côtés en 32 et 33. Ils servent à diriger l'ensemble. L'autre conduite 26 s'élève au-dessus de l'appareil, ce qui lui assure sa stabilité. Les pavillons seront alors placés côte à côte et sur plusieurs étages de manière à contrôler l'action du vent lors des déplacements rapides. Le dispositif selon ltinwention peut être utilisé comme moyen de transport à l'intérieur des villes ou de ville à ville. Il servirait donc à doubler le trafic terrestre. Il peut présenter aussi un intérêt militaire. REVENDICATIONS 1)Dispositif permettant de faire s'élever du sol et Be déplace dans l'atmosphère un appareil plus lourd que l'air, la poussée provenant de la libération dans l'espace,dans la direction verticale et vers le bas,d'ondes à grandes pressio@s,caractérisé par le fait que l'appareillage combine diverses opérations pour que les ondes lors de leur progression dans des milieux d 'impédances différentes, en aucun point ne rencontre de surface qui les fasse réfléchir. 2)Dispositif selon la revendication I,caractérisé par le fait que l'appareil producteur d'ondes est constitué par une batterie de moteurs à explosion,lesquels sont entrainés par un moteur classique. 3)Dispositif selon la revendication 2,caractérisé par le fait que chaque producteur d'onde est constitué par deux moteurs a explosion, couplés pour qu'une# même soupape serve aux deux; la soupape peut avoir la forme d'un piston qui coulissant dans un cylindre ouvre périodiquement la chambre à combustion,faisant que les ga s'échappent le plus brutalement possible dans une conduite profilée pour qu"' le fluide ne subissent le moins de perturbation possibll dans son mouvement et qu'ainsi la fréquence des ondes soit la plus grande possible. 4)Dispositif seloh la revendication I, caractérisé par le fait que les ondes pr@@uites sont guidées en premier lieu par un tuyau à gradient de température,dont la fonction,température variant avec l'abcisse,est continue et admet pour bornes la température des gaz à la sortie de la chambre à combustion et la température de l'air à l'extérieur;;en second lieu par un pavillon dont le section est fonction exponetielle de l'abcisse et admet pour bornes la section du tuyau à gradient de température et une valeur très grande 5)Dispositif selon la revendication 4,caractérisé par le fait@que le tuyau à gradient de température est constitué par un tuyau @e matière peu conductrice,cylingrique,entourés en différente points de fours électriques,réglables à volonté et portés à différentes températures,qu'elles maintiennent en leur sein, 6)Dispositif selon la revendication 5 caractérisé par le fait que les fours electriques sont reglés pour qu@ la température soit fonction exponentielle,à la rigueur linéaire de l'abcis@e. 7)Dispositif selon la revendication I,caractérisé# par le fait que le dispositif final se présente comme l'addition d'in nombre très grand d'éléments identiques que sont les moteur-producteur l'on des, les tuyaux esponentiels,les pavillons exponentiels. 8}Dispositif selon la revendication I caractérisé par le fait que la tuyauterie paeut suivre las lignes les plus variées ,ee rejoin dré en une sorte de mat,pour être chauffés par les mimes fours, et que les pavillons peuvent être disposés wur un même plan pour un meilleur jeu de l'appareil avec le vent 9)Dispositif selon la revendication 8,caractérisé par le fait que l'ensemble du dispositif ait la silhouette d'un voilier avec le corps de l'appareil au niveau inférieur et la mature supportant tuyauterie et pavillons s'élevant au dessus, ce qui procure stabilité et maziiabiltté à l'apparei. IO)Dispoeitif selon la revendication 9,caractérisé par le fait que l'installation des tuyaux et pavillons au dessus du corps de l'appa- reil et selon un plan dont la hauteur peut être très grande permet d'éjecter les ondes dans un volume d'air très grande qui est le but recherché puisque la quantité de mouvement produite par l'appareil affectera une plus grande masse d'air au détriment de la vitesse des particules.