Brevet FR2569228A1 — publié le 19860221

La présente invention a pour objet un dispositif de propulsion de fluide notamment capable d're utilisé soit comme pompe soit comme source de puissance motrice. Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend une chambre de combustion, des moyens pour introduire par intermittence un combustible explosif dans la chambre de combustion, une chambre de réaction, des moyens pour introduire le fluide à propulser dans la chambre de réaction, et des moyens pour amener les gaz en expansion obtenus de la combustion du combustible dans la chambre de réaction de manière à propulser le fluide hors de la chambre de réaction. De préférence les moyens pour amener les gaz en expansion dans la chambre de compression comprennent une soupape et des moyens pour actionner la soupape à un moment déterminé du cycle de combustion afin de décharger les gaz en expansion dans une conduite communiquant avec la chambre de réaction. La soupape peut comprendre un tiroir agencé pour fermer un orifice d'échappement et des moyens pour maintenir le tiroir sur un siège tant qu'une pression de gaz déterminée n'a pas été atteinte dans la chambre de combustion. Le dispositif peut comprendre un ensemble de plusieurs chambres de combustion destinées à fonctionner avec un certain déphasage entre elles, et à cette fin le dispositif peut comprendre un ensemble de plusieurs chambres de réaction agencées de manière que la propulsion de fluide hord de l'une d'elles contribue au remplissage d'une autre. Le déphasage peut store obtenu par un accouplement approprié, hydraulique ou mécanique. En particulier, si le support est constitué par un bateau, le dispositif en assure sa propulsion sans qu'il soit nécessaire d'utiliser une hélice ce qui évite les risques de la voir stempbetrer dans des objets immergés ou des herbes aquatiques. En variante, le dispositif peut etre monté sur un socle massif afin d'absorber les forces de réaction provoquées par la propulsion du fluide, auquel cas le dispositif fonctionne comme pompe. Selon une forme d'exécution préférée, le dispositif de propulsion de fluide est destiné à agir comme source de puissance motrice pour un bateau et comprend un ensemble de plusieurs chambres de combustion, des moyens pour introduire par intermittence un combustible gazeux dans les chambres de combustion selon une séquence déterminée, des moyens pour allumer le combustible dans les chambres de combustion selon la même séquence, un ensemble de plusieurs chambres de réaction coopérant chacune àvec::utle des chambres de combustion et comprenant des orifices d'entrée et de sortie pour un fluide de propulsion, et des moyens pour relier chaque chambre de réaction à sa chambre de combustion en un moment déterminé du cycle de combustion de cette chambre de manière que les gaz en expansion puissent pénétrer dans la chambre de réaction pour propulser du fluide hors de celleci et développer une poussée propulsive. Au dessin annexé donné à titre d'exemple: la figure 1 est une vue en coupe d'un dispositif selon l'invention sous forme de moteur marin; la fS gure 2 est une vue en plan du dispositif selon la figure 1; la figure 3 est un schéma illustrant le fonctionnement du dispositif illustré aux figures 1 et 2; la figure 4 est une coupe longitudinale schématique d'un distributeur d'allumage destiné à oestre utilisé avec le dispositif représenté aux figures 1, 2 et 3; la figure 5 illustre le circuit d'allumage; la figure 6 illustre une variante; la figure 7 montre le dispositif monté sur un bateau; et la figure 8 illustre le dispositif fonctionnant comme pompe. Dans ces figures les mimes indices de référence sont utilisés pour désigner des composants correspondants. Le dispositif de propulsion 100 représenté aux figures 1 et 2, et qui est destiné à wetre utilisé comme source de puissance motrice pour un bateau, c est-à-dire comme unité motrice ou moteur marin, comprend une première chambre de combustion 1 qui est boulonnée à un premier cylindre 2 et une seconde chambre de combustion 3 qui est boulonnée à un second cylindre 4. Dans l'une de leurs positions, des pistons 5 et 6 ferment les chambres de combustion 1 et 3 respectivement tandis que dans une autre position les tiroirs 5 et 6 mettent les chambres de combustion 1 et 3 en communication avec des lumières dléchappement 7 et 8 ménagés dans les cylindres 2 et 4. Les tiroirs 5 et 6 sont sollicités en position de fermeture par des ressorts de compression 9. Les lumières d'échappement 7 et 8 communiquent avec des chambres de réaction correspondantes 10 et 11 de manière que des gaz en expansion puissent passer des chambres de combustion 1 et 3 dans les chambres de réaction 10 et 11 pour propulser du fluide hors des chambres de réaction 10 et 11 ce qui engendre une poussée propulsive.Les chambres de réaction 10 et El coopèrent avec des conduites d'entrée et de sortie, conduites qui ne sont pas représentées car elles ne sont pas particulières à n'importe quelle installation. En pratique, le dispositif sera probablement monté à proximité ou sous la ligne d'eau du bateau de sorte qu'un courant d'eau continu sera maintenu dans la conduite d'entrée, ceci probablement par l'intermédiaire d'un simple clapet de retenue tel qu'un clapet pivotant. Les orifices des conduites de sortie sont placés à proximité l'un de l'autre de manière que le rapide courant d'eau émanant de l'une des conduites de sortie tende à induire un courant d'eau dans la conduite d'entrée de vautre chambre de réaction.Un jeu latéral important (par exemple de s 25 mm) est prévu entre les tiroirs 5 et 6 et leurs cylindres correspondants 2 et 4. Les tiroirs 5 et 6 sont accouplés de façon lâche aux pistons de vérins hydrauliques 12 et 13 par des tiges d'actionnement 30 et 31. Les tiges 30 et 31 présentent des parties terminales supérieures 30a et 31a de plus faible diamètre qui sont positionnées (avec un jeu latéral d'environ 0,25 mm) par des trous borgnes cylindriques 5a et 6a ménagés dans les tiroirs 5 et 6. Les ressorts de compression 9 sont disposés entre les tiroirs 5 et 6 et des colliers 30b et 31b ménagés sur les tiges 30 et 31. Les vérins hydrauliques 12 et 13 sont reliés ensemble de manière que la pression engendrée par le vérin 12 lorsque le tiroir 5 est chassé de son siège contribue à ramener le tiroir 6 en position de fermeture et à le maintenir dans cette position, et vice-versa. Les vérins hydrauliques 12 et 13 sont également reliés à un organe hydraulique 14 à double effet renfermant un piston 14a porté par une tige 14b. L'organe hydraulique 14 actionne une pompe à air 15 à double effet comportant des pistons 15a portés aux extrémités de la tige de piston 14b. La pompe 15 aspire de l'air à travers deux carburateurs 16 et 17 alimentés en carburant approprié tel que de l'essence, comprime le mélange aisscarburant et l'introduit dans la chambre de combustion appropriée 1 ou 3 par l'intermédiaire de clapets de retenue 18 et 19. L'organe hydraulique 14 actionne également un distributeur d'allumage 20 qui sera décrit en détail plus loin.Le distributeur d'allumage 20 applique une impulsion à haute tension à l'une oul ce: de deux bougies 21 afin d'enflammer le combustible dans la chambre de combustion appropriée 1 ou 3. Le fonctionnement du dispositif décrit est illustré dans le schéma de la figure 3 qui montre la situation existant à la fin d'une phase de combustion dans la chambre de combustion 1. Pour plus de facilité on a représenté deux pompes à air 15 et on a omis de représenter les clapets de retenue 18 et 19. En fait et comme indiqué plus haut, il n'y a qu'une seule pompe, à double effet. Supposons qu on allume le combustible dans llune des chambres de combustion, par exemple 1 La pression des gaz de combustion en expansion dans la chambre de combustion 1 chasse le tiroir 5 de son siège, découvrant ainsi l'orifice 7 pour permettre aux gaz en expansion de passer dans la chambre de réaction 10 et de propulser l'eau que renferme cette dernière comme décrit plus haut.De plus, lorsque le tiroir 5 est déplacé vers le bas, le piston du vérin 12 est déplacé vers le bas propulsant ainsi le fluide renfermé dans ce dernier dans l'or- gane hydraulique 14. Ceci amène le piston 14a à déplacer du fluide dans le vérin 13 et, par suite, à solliciter le tiroir 6 dans sa position de fermeture. Dans ces conditions, le ressort 9 coopérant avec la chambre de combustion 1 ne joue aucun roule lorsque le tiroir 5 appuie fortement vers le bas sur l'épau- lement formé par la partie 30a de plus fable diamètre de la tige 30. Toutefois, après que les gaz se soient échappés de la chambre de combustion 1, le ressort 9 correspondant ramène le tiroir 5 en position de fermeture en le déplaçant vers le haut sur la partie 30a de la tige 30 et relativement à la tige elle-mme. (Ainsi les ressorts 9 assurent avantageusement la fermeture des chambres de combustion 1 et 3 dès que le moteur s'arrête. ) La tige 30 est ensuite déplacée vers le haut pour venir buter fortement contre la surface infé rieur du tiroir 5 pour en assurer en quelque sorte le verrouillage en position haute, ceci sous l'effet d'un déplacement de fluide dans le vérin 12. Lorsque le tiroir 5 est chassé vers le bas par les gaz en expansion, le jeu appréciable existant entre la paroi latérale du tiroir et la paroi adjacente du cylindre 2 permet à un courant annulaire de gaz de s'écouler entre le tiroir et le cylindre. Cet écoulement de gaz déplace toute eau située dans sa trajectoire (empêchant ainsi la pénétration d'eau dans la chambre de combustion) et forme aussi des bulles dans l'eau lesquelles tendent à permettre l'amenée d'eau depuis l'autre conduite 11 lorsqu'elles viennent à disparaftre.Lorsque le piston 14a se déplace vers l'une des extrémités de sa course, le piston 15a aspire une charge d'air à travers le carburateur 16 dans la pompe 15 du côté amont du piston 15a et expulse de la pompe une charge de mélange combustible/air du coté aval du piston 15a dans l'autre chambre de combustion 3, ceci à travers une soupape de retenue appropriée. L'organe hydraulique 14 et le distributeur d'allumage 20 (non représenté à la figure 3) sont accouplés de telle sorte qu'à la fin de la course de la pompe à air 15, c'est-à-dire lorsque la chambre de combustion 3 est complètement chargée, une impulsion d'allumage est appliquée à la bougie de la chambre de combustion 3, après quoi le second tiroir 6 est chassé de son siège pour amorcer la m8me séquence d'opérations que la chambre de combustion 1, et ainsi de suite. Le distributeur d'allumage 20 qui est représenté à la figure 4 comprend un cylindre creux 41 en matériau isolant tel que le nylon. Une paire de contacts 42 et 43 alignés axialement sont disposés dans la paroi du cylindre 41 avec leurs surfaces placées au voisinage de la surface interne du cylindre 41 (à une distance comprise entre 0, 05 et 0, 5 mm). Une bande de contact en laiton 44 s'étend longitudinalement à l'opposé des contacts 42 et 43. Les contacts 42 et 43 ainsi que la bande 44 présentent chacun une borne à l'aide de laquelle les liaisons peuvent etre établies avec elle.Un tiroir 45 en matériau isolant et portant un anneau en laiton 51 coulisse dans le-cylindre 41, qui en outre le positionne, et est porté par l'une des extrémités d'une tige 46 reliée à la tige de piston 14b de l'organe hydraulique 14 de sorte que la tige 46 peut etre animée d'un mouvement de va-et-vient sous la commande du piston 14a. Une autre tige 47 est reliée à la tige 46 de manière à pouvoir etre déplacée par elle, et sensiblement parallèle à elle. La tige 47 porte des cames 48 et 49 en matériau isolant espacées axialement l'une de l'autre. Les cames 48 et 49 actionnent chacune un interrupteur 50 à basse tension. Les distances axiales entre les contacts fixes 42 et 43 et les cames 48 et 49 sont telles qu'à une extrémité de la-course de la tige 46 un passage pour le courant est établi entre l'un des contacts 42 et 43 et la bande de contact 44, et qu'à l'autre extrémité de la course de la tige 46 un passage pour le courant est établi entre l'autre des contacts 42 et 43 et la bande de contact 44. En meme temps, l'une des cames 48 et 49 ferme les contacts de l'interrupteur 50, qui est sollicité élastiquement en position ouverte. La figure 5 montre comment l'actionnement de l'interrupteur 50 ferme un circuit d'allumage à basse tension renfermant une source d'alimentation à 250 volts alternatifs et un enroulement primaire 52 pour qu'une tension élevée soit appliquée dans un secondaire 53. La haute tension passe ensuite à la bougie appropriée 21 gracie au distributeur d'allumage linéaire 20. La partie combustion du dispositif peut être transformée pour utiliser les principes du moteur diesel. Au lieu d'utiliser des moyens de couplage hydrauliques pour obtenir la relation de phase voulue, on peut prévoir un accouplement mécanique. Comme représenté par exemple à la figure 6, les extrémités inférieures des tiges 30 et 31 peuvent etre pivotées aux extrémités opposées d'un levier culbuteur 57 portant un bras central auxiliaire 57a perpendiculaire au levier 57. Le levier pivote autour d'un pivot central 58 et son bras 57a est articulé à une tige 14c portant les pistons 14a et 15a de manière à actionner cette tige et ainsi l'es pi3xtens. La figure 7 illustre le dispositif 100 monté dans la coque 61 d'un bateau 60 de manière à propulser le bateau par la réaction du fluide. Des conduites d'entrée d'eau 62 et de sortie de fluide 63 sont prévues et sont reliées aux chambres de réaction 10 et 11 (non représentées) du dispositif. Des pales de guidage (non représentées) sont disposées dans les conduites de sortie 63. La figure 8 montre le dispositif 100 fixé sur un support 70 et fonctionnant comme pompe pour aspirer de l'eau 71 dans le dispositif par l'intermédiaire de conduites d'admission d'eau 72 et pour débiter l'eau sous pression par l'intermédiaire des conduites de sortie de fluide 73. REVEIiDICATIONS 1. Dispositif de propulsion de fluide, caractérisé en ce qu'il comprend une chambre de combustion, des moyens pour introduire par intermittence du combustible explosif dans la chambre de combustion, une chambre de réaction, des moyens pour introduire le fluide à propulser dans la chambre de réaction, et des moyens pour amener les gaz en expansion obtenus de la combustion du combustible dans la chambre de réaction de manière à propulser le fluide hors de la chambre de réaction. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour amener les gaz en expansion dans la chambre de réaction comprennent une soupape et des moyens ménagés pour actionner la soupape à un moment déterminé du cycle de combustion afin de décharger les gaz en expansion dans une conduite communiquant avec la chambre de réaction. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la soupape comprend un tiroir agencé pour fermer un orifice d'échappement et des moyens pour maintenir le tiroir sur un siège tant qu'une pression de gaz déterminée n'a pas été atteinte dans la chambre de combustion. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble de plusieurs chambres de combustion destinées à fonctionner avec un certain déphasage entre elles, et un même nombre de chambres de réaction agencées de manière que la propulsion de fluide hors de l'une d'elles contribue au remplissage d'une autre. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le déphasage dans le fonctionnement des chambres de combustion est obtenu à l'aide d'un accouplement mécanique. 6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le déphasage dans le fonctionnement des chambres de combustion est obtenu à l'aide dlun accouplement hydraulique. 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est agencé pour fonctionner comme source de puissance motrice. 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est agencé pour fonctionner comme pompe. 9. Dispositif de propulsion de fluide destiné à fonctionner comme source de puissance motrice pour un bateau, caractérisé en ce qulil comprend un ensemble de plusieurs chambres de combustion, des moyens pour introduire par intermittence un combustible gazeux dans les chambres de combustion selon une séquence déterminée, des moyens pour allumer le combustible dans les chambres de combustion selon la meme séquence, un ensemble de plusieurs chambres de réaction coopérant chacune avec une des chambres de combustion et comprenant des orifices d'entrée et de sortie pour un fluide de propulsion, et des moyens pour relier chacune des chambres de réaction à sa chambre de combustion respective à un moment déterminé du cycle de combustion de cette chambre de manière que les gaz en expansion puissent pénétrer dans la chambre de réaction pour propulser du fluide hors de celle-ci et développer une poussée propulsive. 10. Distributeur d'allumage destiné à cotre utilisé avec un dispositif de propulsion de fluide selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un cylindre creux en un matériau isolant, une bande en matériau conducteur s'étendant longitudinalement sur une partie de la surface intérieure du cylindre, un ensemble de plusieurs contacts électriques montés dans la paroi du cylindre à l'opposé de la bande conductrice et séparés axialement d'une distance déterminée, un élément conducteur de liaison destiné à établir le contact entre la bande conductrice et les contacts, des moyens pour déplacer l'élément conducteur longitudinalement afin d'établir séquentiellement une liaison électrique entre les contacts et la bande conductrice et des moyens pour exciter le primaire d'un circuit d'allumage lorsque ltélément conducteur a établi la liaison entre l'un des contacts et la barde conductrice. Il. Distributeur selon la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens pour exciter le primaire du circuit d'allumage comprennent un ensemble de plusieurs cames montées sur une tige agencée pour se déplacer longitudinalement en synchronisme avec les moyens pour déplacer ltélément conducteur, le tout de façon que le primaire soit excité chaque fois qu'une liaison électrique est établie entre un contact et la bande conductrice. 12. Distributeur selon la revendication 11, caractérisé en ce que les cames sont agencées pour fermer un interrupteur de manière à exciter le primaire du circuit d'allumage.