Brevet FR2635380A1 — publié le 19900216

La présente invention concerne un procédé et un appareil de génération d'énergie d'entraînement. Conformément à l'invention, il est créé un appareil de génération d'énergie d'entraînement, comprenant une substance pyrotechnique de génération de gaz se présentant sous la forme d'une composition d'azide, un moyen d'activation pour enflammer la composition et un moyen réagissant au gaz engendré pour produire un jet de gaz agissant dans une direction prédéterminée. Conformément à l'invention, il est en outre créé un ensemble à rotor de gyroscope, comprenant un rotor de gyroscope pourvu sur sa périphérie d'interrup- tions de surface d'une forme prédéterminée, des moyens pour supporter le rotor en vue de sa rotation, un récipient contenant une composition pyrotechnique d'azide génératrice de gaz et contenant un agent oxydant, un moyen d'activation pour assurer l'activation de la composition génératrice de gaz afin de produire de l'azote gazeux, un moyen de filtrage pour effectuer le filtrage du gaz engendré et un moyen de direction de jet de gaz servant à diriger un jet de gaz en direction des interruptions de surface prévues sur la périphérie du rotor afin de faire tourner le rotor. Conformément à l'invention, il est en outre créé un procédé de génération d'énergie d'entratne- ment, comprenant les étapes consistant à assurer l'activation d'une composition pyrotechnique génératrice de gaz contenant de l'azide et un agent oxydant pour produire de l'azote gazeux, à filtrer le gaz, à produire un jet du gaz engendré et à diriger le gaz dans une direction qui est en relation avec un élément mobile mécaniquement de façon à produire, directement ou indirectement, un mouvement dans ledit élément. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence, dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexes dans lesquels: la Figure 1 est une vue en bout schématique et en partie en coupe d'un ensemble à rotor de gyroscope conforme à l'invention, la coupe étant faite selon la ligne I-I de la Figure 3; la Figure 2 est une vue en coupe faite selon la ligne II- II de la Figure 1; la Figure 3 est une vue latérale schématique de l'ensemble à rotor de gyroscope montrant un appareil générateur d'entraînement; la Figure 4 est une vue en coupe de l'appareil générateur d'énergie d'entraînement de la Figure 3, faite selon la ligne IV-IV de la Figure 5; la Figure 5 est une vue en coupe faite selon la ligne V-V de la Figure 4; la Figure 6 est une vue en coupe, faite selon la ligne VI-VI de la Figure 7, montrant une forme modifiéede l'appareil des Figures 4 et 5, et la Figure 7 est une vue en coupe faite selon la ligne VII-VII de la Figure 6. La Figure 1 représente un rotor de gyroscope 10 monté de manière à tourner autour d'un axe A dans des paliers 12 prévus dans un anneau de cardan 13. L'anneau 13 est monté de manière à tourner, autour d'un axe B, dans un châssis de cardan 14, à l'aide de pa- liers 15. Le châssis de cardan 14 est monté de manière à tourner autour d'un axe C au moyen de paliers (non représentés) dans un châssis de cardan 17, qui est lui-même monté de manière à tourner dans des parois latérales 18 au moyen de paliers disposés dans les parois latérales. Les parois 18 sont dirigées vers le haut à partir d'une base 20 et elles supportent un couvercle 21. L'agencement de montage du rotor, permettant son libre mouvement autour de trois axes orthogonaux, est conventionnel. L'agencement de montage du rotor est indiqué de façon purement schématique et dans le but d'illustrer les principes de fonctionnement qui vont être décrits dans la suite. Dans l'exemple spécifique considéré, le rotor de gyroscope doit être mis en fonctionnement (c'est-à-dire qu'il doit tourner à une vitesse relative- ment grande) dans une période de temps relativement courte. Cette application nécessite par conséquent que le rotor soit accéléré rapidement jusqu'à une vitesse élevée et qu'il décélère seulement lentement à partir de cette vitesse (du fait de sa grande inertie). La Figure 2 représente en coupe le rotor de gyroscope 10. Comme indiqué, il est pourvu d'"alvéoles" périphériques 22. Dans le but d'accélérer le rotor jusqu'à la vitesse désirée, il est prévu un appareil 24 générateur d'énergie d'entraînement dans une zone adjacente au rotor 10, comme le montre la Figure 3. L'appareil 24 va être décrit en détail dans la suite. Cependant, lorsqu'il est actionné, il produit un jet de gaz qui est émis par l'intermédiaire d'un orifice de sortie 26 (Figure 3) qui atteint la périphérie du rotor 10 approximativement dans la direction de la flèche X de la Figure 2. Le jet de gaz ainsi engendré pénètre dans les alvéoles 22 et entraîne rapidement le rotor à la vitesse désirée. Comme le montre la Figure 4, l'appareil 24 comprend un cylindre extérieur 30 dans lequel est monté excentriquement un cylindre intérieur 32. Le cylindre 32 contient une composition pyrotechnique 34, comme décrit dans la suite, dans sa base. Dans une zone adjacente à la matière 34 est monté un dispositif d'allumage 36, pouvant être activé électriquement par excitation électrique des fils 38. Un dispositif de filtrage 40 est monté dans le cylindre 32 à proximité du dispositif d'allumage 36. L'extrémité de gauche du cylindre extérieur est fermée par un couvercle 42 qui recouvre par conséquent l'espace de tête 43. Le montage excentrique du cylindre 32 dans le cylindre 30 crée un passage 44 aboutissant à l'orifice de sortie de jet 26. En fonctionnement, une excitation électrique des fils 38 fait en sorte que le dispositif d'allumage 36 enflamme la composition pyrotechnique 34. Celle- ci brile rapidement et émet un gaz qui passe au travers du filtre 40 pour arriver ensuite'sur le côté inférieur du couvercle 42 et s'écouler vers le bas dans le passage 44 de manière à sortir, sous forme d'un jet, par l'orifice 26 et arriver ensuite sur la périphérie du rotor de gyroscope 10, de la manière déjà expliquée. Les Figures 6 et 7 représentent une forme modifiée de l'appareil 24 des Figures 4 et 5 et des composants intervenant sur les Figures 6 et 7 en correspondance à ceux des Figures 4 et 5 ont été désignés par des références semblables. Dans l'appareil des Figures 6 et 7, le cylindre 32 est monté concentrique- ment au lieu de l'être excentriquement. Lorsque l'appareil d'allumage 36 est excité électriquement, la composition pyrotechnique 34 émet un gaz qui arrive sur le côté inférieur du couvercle 42 et s'écoule le long du passage concentrique 44 puis au travers du filtre 40 pour sortir par l'orifice 26. La composition pyrotechnique 34 comprend une composition d'azide qui produit par conséquent de l'azote comme gaz d'émulsion. Les compositions d'azide pouvant être utilisées contiennent un ou plusieurs azides de métaux alcalins ou de métaux alcalino-terreux, en contenant usuellement de l'azide de sodium comme composant principal, en même temps qu'un agent oxydant. Quand il est chauffé au-dessus de 600 K, l'azide de sodium se décompose en produisant de l'azote gazeux et du sodium métal: 2NaN3.2Na+3N2 Du fait du bas point de fusion du sodium métal, sa présence est indésirable d'un point de vue de sa sécurité. Différentes substances, comme un ou plusieurs oxydes métalliques, en particulier des oxydes de métaux de transition ou bien des perchlorates de métaux alcalins, ont été proposées pour être utilisées comme agent oxydant à combiner avec l'azide de sodium de manière à réagir avec le sodium et a produire des composés inertes qui ne contaminent pas l'azote. Par exemple, l'azide de sodium peut être combiné avec un oxyde ferrique pour produire une réaction telle que la suivante: 6NaN3+Fe203=2Fe+3Na20+ 9N2 Un oxyde ferrique dopé peut être utilisé à la place de façon à produire une réaction semblable a celle indiquée ci-dessus. Une autre possibilité consiste à utiliser du chlorure de chrome pour produire une réaction telle que la suivante: 6NaN3+2CrC13=2Cr+6NaCl+9N2 On peut utiliser à la place, de l'oxyde de cobalt qui produit une réaction telle que la suivante: 6NaN3+Co203=2Co+Na2O09N2 Une autre possibilité consiste à utiliser un oxyde de nickel produisant une réaction telle que la suivante: 4NaN3+2NiO=2Ni+2Na20+6N2 Certains oxydes métalliques sont également ajoutés aux compositions de base de manière à former un flux qui lie ensemble les résidus solides et qui diminue la formation de fumée. Comme additif typique de ce genre, on peut citer la silice, le dioxyde de titane, l'oxyde d'aluminium, et l'oxyde borique. Un exemple d'une telle composition est le suivant: azide de sodium: 64% oxyde ferrique: 26% silice: 10% Des additifs peuvent aussi être incorporés à la composition dans le but de produire un gaz dégagé qui soit plus pur. Ainsi, par exemple, la silice intervenant dans la composition indiquée ci-dessus peut être remplacée, en totalité ou en partie, par un tamis moléculaire pulvérulent activé. Certains oxydes de métaux de transition additionnels peuvent aussi être utilisés dans ce but, par exemple Cr203, Co304,Fe304 et analogues. Des agents de liaison peuvent aussi être incorporés dans le but d'assurer l'intégrité de la composition comprimée, notamment dans des conditions de fortes vibrations. Il est possible d'utiliser la gamme de liants connus des spécialites de ce domaine, mais les liants qui ont été considérés comme particulière- ment bénéfiques sont les polymères organiques, par exemple des polysulfides, des polyuréthannes ou des polybutadiènes, et les dérivés de produits naturels comprenant l'éthylcellulose, la gomme arabique et la shellac. Des liants énergétiques peuvent aussi être avantageusement utilisés, comme la nitrocellulose ou le collodion. La matière 34 peut être activée par un dispositif de percussion à la place du dispositif d'allumage électrique 36. Le dispositif de filtrage 40 peut être de tout type approprié mais il est conçu pour éliminer des impuretés ou d'autres substances qui pourraient être désavantageuses de différentes manières - comme par exemple par obstruction de l'orifice 26 de sortie de jet. Le filtre peut se composer d'un certain nombre de couches de tamis métallique ou de chicanes, ou bien il peut être formé par exemple par un filtre en métal fritté poreux. En outre, une action de filtrage est obtenue par la création de l'espace de tête 43 au-dessus du filtre 40 et par un agencement permettant au gaz émis de toucher avec effet d'impact le côté inférieur dur du couvercle 42. Cet effet d'impact contribue à séparer des impuretés solides. Au lieu de faire arriver avec effet d'impact le gaz sur le côté inférieur dur du couvercle 42, ce dernier peut être recouvert d'un tampon de laine de verre compactée qui retient les impuretés solides. Bien que l'appareil ait été décrit dans le but d'entraînement en rotation d'un rotor de gyroscope, il est A noter qu'il pourrait être modifié dans le but de produire une énergie d'entraînement (non obligatoi- rement en rotation) pour d'autres applications appropriées. L'utilisation de compositions d'azide pour produire une énergie d'entraînement de la manière décrite est avantageuse par rapport à d'autres sources de gaz. Par exemple, des sources de gaz comprenant des réservoirs emmagasinant du gaz sous une pression élevée sont gros, lourds et sujets à des fuites, de sorte qu'ils ne conviennent pas pour de nombreuses applications à cause des raisons précitées. Le gaz qui est produit a une caractéristique de vitesse/temps qui convient moins pour la génération d'une énergie d'entraînement que le gaz produit par les compositions d'azide décrites ci-dessus. Des sources de gaz utilisant des matières propulsives à double base, comme des cordites, sont désavantageuses pour un certain nombre de raisons. Le gaz produit par une source constituée de cordite est acre et acide et cela est désavantageux pour de nombreuses applications mécaniques. Par exemple, il peut endommager les paliers de rotors de gyroscopes. La réaction chimique se produisant dans les sources à base de cordite se déroule partiellement dans la phase gazeuse. En d'autres termes, le gaz est encore en combustion lorsqu'il est émis. Sa température peut exercer un dommage. En outre, dans certaines applications, la nature infrarouge résultante du gaz émis peut être désavantageuse puisqu'elle rend la présence de la source de gaz décelable par des détecteurs d'infrarouge appropriés. Le gaz émis est également toxique pour des êtres humains, ce qui peut être désavantageux dans certaines circonstances. REVENDICATIONS 1. Appareil de génération d'énergie d'entraI- nement, comprenant une substance génératrice de gaz (34) se présentant sous la forme d'une composition d'azide, un moyen d'activation (36) pour enflammer la composition et un moyen (26) répondant au gaz engendré pour produire un jet de gaz agissant dans une direction prédéterminée, caractérisé en ce que la composition d'azide (34) est une substance pyrotechni- que. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu un moyen mécaniquement mobile (10) qui est positionné pour recevoir le jet de gaz et réagir à celui-ci en se déplaçant. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen mécaniquement mobile comprend un rotor de gyroscope (10) dont la périphérie est pourvue d'interruptions de surface (22) d'une forme prédéterminée ainsi que des moyens (13, 14, 17, 18) supportant le rotor (109) à rotation. 4. Appareil selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par un dispositif de filtrage (40, 42) pour filtrer le gaz avant qu'il soit émis. 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif de filtrage (40, 42) comprend un organe (42) pour modifier brusquement la direction du gaz engendré en le faisant arriver avec effet d'impact sur une surface dure. 6. Appareil selon une quelconque des revendicatio ns 1 à 5, caractérisé en ce que ladite composition contient un mélange d'un ou plusieurs azides de métaux alcalins ou de métaux alcalino-terreux, combinés avec un agent oxydant. 7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'agent oxydant contient un ou un mélange de deux ou plus de deux oxydes métalliques ou perchlorates de métaux alcalins. 8. Appareil selon une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que l'azide est un azide de sodium. 9. Appareil selon une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que l'agent oxydant est un oxyde de métal de transition. 10. Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'oxyde de métal de transition est un oxyde ferrique. 11. Appareil selon une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé'en ce que la composi- tion contient en outre au moins une ou plusieurs des substances suivantes: silice, oxyde de titane, oxyde borique et oxyde d'aluminium. 12. Appareil selon une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la composition génératrice de gaz est un mélange d'azide de sodium, d'oxyde ferrique et de silice. 13. Appareil selon une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le moyen d'activation comprend un dispositif de percussion. 14. Appareil selon une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le moyen d'activation comprend un moyen d'initiation électrique (36). 15. Procédé de génération d'énergie d'entraîne- ment, comprenant les étapes consistant à activer une composition génératrice de gaz contenant un azide de façon à produire de l'azote gazeux, à filtrer le gaz, à produire un jet du gaz engendré et à diriger le gaz dans une direction qui soit telle, par rapport à un élément mécaniquement mobile, qu'elle produise, directement ou indirectement, un mouvement dans ledit élément, caractérisé en ce que la composition contenant un azide est pyrotechnique et contient un agent oxydant. 16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'étape de filt-rage comprend l'opération consistant à modifier brusquement la direction du gaz en le faisant arriver avec effet d'impact sur une surface dure.