Brevet FR2724456A1 — publié le 19960315

L'invention concerne de manière générale un tunnel/tube à onde de choc à piston libre, et plus particu- lièrement un tunnel/tube à onde de choc à piston libre comportant un ensemble perfectionné à soupape rapide pour5 libérer le piston au déclenchement du tir. Une autre particu- larité porte sur un ensemble à soupape rapide conçu pour libérer un gaz sous haute pression en aval du piston et pour remplacer le diaphragme classique. Des tunnels/tubes à ondes de choc à piston libre existent depuis les années 1950. Ces tunnels/tubes à ondes de choc sont capables de générer une onde de choc de pression et de température extrêmement élevées sur un site d'essai pendant une durée souhaitée ou un temps d'essai. Des tun- nels/tubes à ondes de choc à piston libre sont utilisés principalement pour établir des conditions d'essai aéro- dynamique pour des cônes d'ogives de fusée, des engins spatiaux rentrant sur terre, des aéronefs hypersoniques et analogues. En général, un tunnel/tube à onde de choc à piston libre comprend un tube de compression allongé globale- ment cylindrique contenant un gaz propulseur ou de compres- sion tel que de l'hélium. Le tube de compression est normale- ment fermé à une extrémité par un diaphragme ayant une pression de rupture préalablement choisie. Un piston de compression est logé dans le tube de compression et est conçu pour se déplacer d'une extrémité à piston du tube vers l'extrémité à diaphragme. Un tube allongé à onde de choc est relié à l'extrémité à diaphragme du tube de compression, comporte une extrémité d'essai éloignée du diaphragme et est rempli d'un gaz propulsé à basse pression tel que l'air ambiant. Lorsque le piston est déplacé depuis l'extrémité de départ du piston du tube de compression vers l'extrémité à diaphragme, le gaz se trouvant dans le tube de compression est comprimé, engendrant ainsi une pression et provoquant la rupture du diaphragme. Le diaphragme rompu permet à un volume de gaz comprimé de le traverser et d'entrer dans le tube raccordé à onde de choc pour former une onde de choc. Celle- ci comprime le gaz propulsé pendant son mouvement dans le tube, engendrant ainsi les conditions souhaitées d'essai sur5 le site d'essai. Dans le cas du tunnel à onde de choc, le gaz comprimé est en outre traité à travers une tuyère au site d'essai final. Le piston dans un tunnel/tube à onde de choc classique à piston libre est entraîné par un gaz comprimé introduit en arrière de ce piston. Pendant le mouvement de compression du piston vers le diaphragme, le gaz se trouvant dans le tube de compression peut être comprimé à des pres- sions s'élevant jusqu'à 2000.105 Pa ou plus. Ceci peut engendrer, par suite, une onde de choc, dans le tube à onde de choc, qui peut établir des conditions d'essai dans le gaz propulsé, avec des températures s'élevant jusqu'à 12 000 K et des pressions s'élevant jusqu'à 3000.105 Pa. Malgré l'utilisation de tunnels/tubes à ondes de choc à piston libre depuis 40 ans ou plus et malgré des études continues visant à comprendre plus complètement le fonctionnement et à optimiser la performance de ces tunnels/tubes à ondes de choc à piston libre, leur construc- tion d'ensemble n'est pas notablement changée. Un tunnel typique à onde de choc à piston libre est décrit dans le document PCT numéro de publication W090/02071 de Raymond Stalker. Les études publiées portant sur les performances et le fonctionnement de tunnels/tubes à ondes de choc à piston libre comprennent un article intitulé "Pressure Losses In Free Piston Drive Shock Tubes", de N.W. Page et R. J. Stalker dans Shock Tubes and Wave (14th International Symposium on Shock Tubes and Shock Waves) Août 1983, page 118 et un article intitulé "The Piston Motion In A Free Piston Drive For Shock Tubes And Tunnels", de Hans G. Hornung à GLACIT, California Institute Of Technology, 1988. La techno- logie des tunnels/tubes à ondes de choc à piston libre est également décrite dans les brevet des Etats-Unis d'Amérique N 5 115 665 et N 5 245 868. Deux zones du tunnel/tube à onde de choc à piston libre qui sont importantes dans le fonctionnement du disposi- tif comprennent le mécanisme à l'extrémité à piston du tube de compression, mécanisme destiné à libérer le piston pour déclencher le tir, et le mécanisme, classiquement sous la forme d'un diaphragme, à l'extrémité à diaphragme pour libérer le gaz sous pression en aval du piston. La libération du piston pour déclencher le tir est habituellement réalisée par l'application de la force d'une pression sur la face d'amont du piston, provoquant ainsi un léger mouvement du piston vers l'aval. Ce mouvement met à découvert de multiples trous qui permettent à de l'air sous haute pression provenant du réservoir à haute pression de s'engoufrer rapidement dans l'espace en amont du piston, accélérant ainsi ce dernier et lui communiquant une grande vitesse. La forme de réalisation d'un tel mécanisme classique place une partie du piston sur les multiples trous avec des joints d'étanchéité en amont et en aval des trous, empêchant ainsi l'écoulement du gaz du réservoir à haute pression par les trous. Les trous peuvent se trouver sur un ensemble plus petit que le tube de compression afin que la surface d'obtu- ration du piston soit située sur le côté intérieur du piston, ou bien elles peuvent être sur un prolongement vers l'amont du piston, également plus petit que le diamètre du tube de compression. En outre, les trous peuvent se trouver sur le diamètre lui-même du tube de compression. Dans l'un quelcon- que de ces cas, la pression d'écoulement baisse lors de l'écoulement à travers les ouvertures étranglées, ce qui diminue donc les performances. Il est avantageux que cet ensemble soit réalisé de façon à être au moins aussi grand que le tube de compression pour faciliter l'écoulement. En outre, dans les structures antérieures, l'étanchéité des pistons est réalisée par deux joints, l'un à proximité de l'extrémité d'amont et un joint de propulsion proche de l'extrémité d'aval. Le joint de propulsion situé en aval déplace le piston, s'appliquant sous pression contre la surface cylindrique intérieure du tube de compression pendant le mouvement du piston. Ceci entraîne une usure du joint d'étanchéité et produit des débris sur le côté d'amont du piston. En conséquence, avec des tunnels/tubes à ondes de choc classiques, le joint d'étanchéité doit être remplacé après chaque tir, car il est exposé à une haute pression pendant le chargement du réservoir à haute pression. Par conséquent, on a besoin dans la technique d'un mécanisme perfectionné pour libérer le piston au déclenchement du tir, lequel mécanisme tire totalement avantage de la pression régnant dans le réservoir à haute pression et permet d'utili- ser de façon répétée le joint d'étanchéité de propulsion. Une seconde zone du tunnel/tube à onde de choc à piston libre qui est importante dans le fonctionnement du dispositif est le mécanisme situé à l'extrémité à diaphragme du tube de compression pour libérer une pression élevée depuis le tube de compression dans le tube à onde de choc. Ceci est réalisé classiquement par l'utilisation d'un diaphragme en métal conçu pour se rompre sous une pression de rupture préalablement choisie. Lorsque cette rupture se produit, un gaz sous haute pression accélère depuis le tube de compression, à travers l'ouverture du diaphragme rompu pour pénétrer dans le tube à onde de choc par un processus de choc pneumatique. Les diaphragmes métalliques actuellement utilisés sont affectés de plusieurs défauts. Premièrement, ils sont très coûteux et ne peuvent être utilisés qu'une fois. Deuxièmement, dans la plupart des cas, la rupture du diaphragme se produit relativement lentement, la première partie de la rupture s'étendant sur une zone relativement petite. Cette ouverture initiale provoque de faibles chocs, la force complète du choc étant engendrée uniquement à une certaine longueur du tube de choc. Le mécanisme situé à l'extrémité à diaphragme devrait idéalement s'ouvrir instan- tanément à pleine section, engendrant ainsi immédiatement la force complète du choc. Troisièmement, même si le diaphragme s'ouvre complètement, il réduit la section de l'ouverture dans le tube à onde de choc. Ceci exige d'utiliser une pression d'éclatement plus élevée et/ou des ouvertures plus grandes de tubes à ondes de choc. Chaque variante rend plus compliqué et difficile à traiter le problème posé par le diaphragme. Quatrièmement, lorsque le diaphragme s'ouvre, de petits morceaux de fragments provenant du diaphragme rompu peuvent être émis et peuvent se déplacer vers l'aval en direction de l'extrémité à onde à choc. Dans les tunnels/tu- bes à ondes de choc de grande dimension, à haute pression, ces fragments peuvent provoquer des dommages importants. On a donc besoin d'un tunnel/tube à onde de choc à piston libre perfectionné, et en particulier d'un mécanisme perfectionné pour libérer le piston afin de déclencher le tir, et d'un mécanisme perfectionné pour libérer le gaz à haute pression du tube de compression pour qu'il s'écoule dans le tube à onde de choc. A la différence de l'art antérieur, la présente invention procure un ensemble à soupape rapide sur le côté d'amont du piston, au lieu de joints d'étanchéité portés par le piston ou s'appliquant de façon étanche contre le piston. Cette soupape est maintenue dans une position fermée pendant le chargement du réservoir à haute pression, par une pression présente dans une chambre de commande de soupape, laquelle pression s'oppose à la pression régnant dans le réservoir à haute pression. Avec la structure de la soupape de libération de piston conforme à la présente invention, l'ouverture de cette soupape provoque une communication immédiate entre la chambre à haute pression et l'extrémité arrière du piston. En outre, la structure de la soupape de libération de piston de l'invention est telle que le joint d'étanchéité propulseur entre le piston et tube de compression n'est pas exposé au réservoir à haute pression pendant le processus de charge. Il peut donc supporter les imperfections résultant d'un mouve- ment du piston le long du tube de compression, facilitant ainsi son utilisation répétée. Ceci élimine également la nécessité de démonter le piston après chaque tir. Par contre, le piston peut être déplacé le long de l'intérieur du tube de compression jusqu'à l'extrémité à piston, sous l'effet d'une pression ou d'une dépression, à des fins de réutilisation. Une autre particularité de l'invention est la présence d'un ensemble à soupape rapide à l'extrémité à diaphragme du tube de compression, lequel ensemble à soupape est conçu pour remplacer le diaphragme classique pour éliminer un grand nombre des inconvénients décrits ci-dessus concernant l'utilisation d'un diaphragme. Premièrement, la soupape à diaphragme selon l'invention peut être réutilisée de façon répétée sans être remplacée, ce qui réduit donc notablement les coûts portant sur l'utilisation d'un diaphragme qui doit être remplacé après chaque tir. Deuxième- ment, la soupape à diaphragme de l'invention procure au moins la même vitesse d'ouverture, sinon une vitesse plus grande, que celle du mécanisme classique à diaphragme. Un objet de l'invention est donc de procurer un tunnel/tube à onde de choc à piston libre perfectionné, ayant une soupape de libération rapide de piston destinée à libérer le piston. Un autre objet de l'invention est de procurer une soupape de libération de piston pour un tunnel/tube à onde de choc, qui isole le joint d'étanchéité de propulsion du piston du réservoir à haute pression pendant le processus de charge. Un autre objet de l'invention est de procurer une soupape de libération rapide de piston qui expose immédiate- ment le réservoir à haute pression à l'extrémité arrière du piston lorsque cette soupape est ouverte. Un autre objet encore de la présente invention est de procurer une soupape rapide destinée à remplacer un diaphragme classique dans un tunnel/tube à onde de choc à piston libre. Un autre objet de l'invention est de procurer une soupape rapide pour l'extrémité à diaphragme du tube de compression, qui élimine l'utilisation d'un diaphragme et qui peut être réalisée de façon répétée pour de multiples tirs. Un autre objet encore de l'invention est de procurer un tunnel/tube à onde de choc à piston libre comportant une soupape rapide perfectionné de libération de piston et une soupape rapide perfectionnée de diaphragme. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: la figure 1 est constituée des figures la, lb et lc disposées comme montré et illustrant en élévation en coupe partielle le tunnel/tube à onde de cboc à piston libre selon l'invention; la figure 2 est une vue en perspective avec arrachement partiel de l'ensemble à soupape de libération de piston selon l'invention; la figure 3 est une vue en coupe partielle de la soupape de libération de piston de la figure 2, en coupe suivant un plan vertical allant d'une surface extérieure de la soupape jusqu'au centre de symétrie, la soupape étant en position fermée; la figure 4 est une vue en coupe similaire à la figure 3, mais montrant la soupape en position ouverte; la figure 5 est une vue en coupe partielle d'une variante de réalisation d'une soupape de libération de piston, en coupe suivant un plan vertical passant par le centre de symétrie, la soupape étant en position fermée; la figure 6 est une vue en coupe similaire à la figure 5, mais la soupape étant en position ouverte; la figure 7 est une vue en coupe de la soupape rapide selon l'invention, à l'extrémité à diaphragme du tube de compression, la soupape étant en position fermée; et la figure 8 est une vue en coupe similaire à la figure 7, mais montrant la soupape en position ouverte. On se réfère d'abord de façon générale à la figure 1 montrant une vue de côté du tunnel/tube allongé à onde de choc à piston libre de l'invention. Comme illustré, le tunnel/tube à onde de choc comprend une chambre allongée de compression et un tube allongé 12 à onde de choc, reliés bout à bout au moyen d'une bague appropriée 16 de raccordement. Un piston libre 11 est conçu pour se déplacer d'une extrémité du tube 10 de compression vers l'autre afin de comprimer un gaz de compression à l'intérieur du tube 10. Dans la forme avantageuse de réalisation, le tube de compression présente une configuration globalement cylindrique et s'étend d'une première extrémité ou extrémité 18 à piston jusqu'à une seconde extrémité ou extrémité 19 à diaphragme. Normalement, le tube 10 de compression est formé d'acier à haute résistance et il est suffisamment robuste pour supporter des pressions s'élevant jusqu'à 2000.105 Pa et des températures s'élevant jusqu'à 7000 K pendant le temps court demandé. Une partie du tube 10 de compression proche de l'extrémité 18 à piston est entourée d'un réservoir 20 à haute pression destiné à contenir le gaz comprimé qui accélère finalement le piston 11. La longueur réelle du tube 10 de compression est une question de conception du tunnel/tube à onde de choc. En général, il est prévu que le tube de compression dans la structure de l'invention ait une longueur d'au moins 33 m. Dans la forme avantageuse de réalisation, il est montré que le tube 10 de compression est formé de plusieurs tronçons 21 de tube de compression. Ils sont raccordés les uns aux autres par des brides fendues correspondantes 22 de serrage de flasques d'une manière connue dans la technique. Le tube 10 de compression est rempli d'un gaz propulseur tel que de l'hélium qui est capable de subir une compression adiabatique généralement quasi uniforme pendant le mouvemenet du piston. Cependant, on peut utiliser divers autres gaz. Avant la libération du piston, la pression de l'hélium dans le tube de compression est maintenue à environ 210 kPa. L'extrémité 18 à piston du tube 10 de compression est pourvue d'une tête 24 de fermeture et d'un mécanisme sous la forme d'un ensemble 25 à soupape rapide destiné à libérer le piston 11 pour déclencher le tir. Les détails de la structure avantageuse de l'ensemble 25 à soupape sont le mieux illustrés sur les figures 2, 3 et 4. Comme représenté, la tête 24 de fermeture est reliée par une extrémité au réservoir 20 à haute pression et par l'autre extrémité à une tête terminale 26 au moyen de la bague 28. Un moyen d'étan- chéité sous la forme d'une bague torique 29 est placé entre la tête 24 de fermeture et la tête terminale 26 pour former un joint étanche entre ces éléments. L'ensemble à soupape 25 comprend un ensemble à fourreau 27 de soupape monté à l'intérieur de la tête 24 de fermeture et un ensemble à corps de soupape coopérant 33 s'étendant entre l'extrémité 18 du tube 10 de compression et l'ensemble à fourreau 27 de soupape. Le fourreau 27 de la soupape et le corps 33 de la soupape fonctionnent de façon à libérer le piston pour déclencher le tir de celui-ci en facilitant l'écoulement d'une pression élevée du réservoir 20 à haute pression vers la zone 41 située en arrière du piston 11. L'ensemble à fourreau de soupape 27 présente une configuration globalement annulaire et comprend une partie de fourreau annulaire extérieure 30 présentant une surface cylindrique extérieure 31 destinée à entrer en contact étroit avec la surface intérieure de la tête de fermeture 24. L'étanchéité entre l'extrémité arrière de la surface 31 et la tête 24 de fermeture et la tête terminale 26 est assurée par la bague torique 29. La partie annulaire extérieure 30 du fourreau présente une première surface cylindrique intérieure 32 et une seconde surface cylindrique intérieure 34 située en arrière de la surface 32 et d'un rayon plus petit. Comme décrit plus en détail ci-dessous, les surfaces 32 et 34 sont dimensionnées pour recevoir des parties correspondantes du corps de soupape 33. Les surfaces 32 et 34 sont séparées par un épaulement 35 qui définit le mouvement maximal vers l'arrière du corps 33 de la soupape. L'ensemble à fourreau de soupape 27 comprend aussi une partie de fourreau annulaire intérieure 36 ayant une surface cylindrique extérieure 38 et une surface cylin- drique intérieure 34. La surface extérieure 38 comporte une bague torique 48 d'étanchéité proche de son extrémité avant pour établir un contact étanche avec une partie du corps de soupape 33. La surface 38 est également pourvue de deux bagues toriques 49 d'étanchéité s'étendant le long de la circonférence de la surface 38 pour s'appliquer de façon étanche contre une partie arrière du corps de soupape 33. Les bagues toriques 49 sont placées sur des côtés opposés de plusieurs orifices d'étranglement 39 s'étendant entre les surfaces 38 et 44 et reliant les chambres 37 et 40. L'extrémité avant de l'ensemble à fourreau 27 de soupape est pourvue d'une plaque de fermeture 50 qui est reliée de façon étanche aux extrémités avant du fourreau annulaire 36 par une bague torique 51 d'étanchéité. L'extré- mité arrière de l'ensemble à fourreau 27 de soupape est pourvue d'une paroi arrière 52 de fermeture. La paroi 52 définie, avec la surface intérieure 44 du fourreau 36 et la surface intérieure de la paroi 50 de fermeture, un volume ou une chambre 40 de décharge d'air pour aider à amortir le mouvement vers l'arrière du corps de soupape 33 comme décrit plus en détail ci-dessous. La paroi arrière 52 et la tête terminale 26 sont pourvues d'évents 45 et 46 communiquant avec des chambres 37 et 40, respectivement. En particulier, l'évent 45 est un évent d'activation du piston qui fonctionne de façon à libérer sélectivement la pression de l'intérieur de la chambre 37, permettant ainsi un mouvement du corps de soupape 33 vers l'arrière et une communication correspondante entre la chambre 20 à haute pression et la zone 41 en arrière du piston 12. L'évent 45 est pourvu d'une soupape appropriée pour régler sélectivement l'échappement de la pression depuis la chambre 37. L'évent 45 peut également être utilisé pour charger la chambre à une pression préalablement choisie avant de charger le réservoir 20 à haute pression. L'évent 46 est un évent de commande pour établir la pression souhaitée à l'intérieur de la chambre 40 de décharge d'air. Un moyen 55 de réglage de pression est raccordé à l'évent 46 et peut établir une pression à l'intérieur de la chambre 40, si cela est souhaité, ou décharger la pression de la chambre 40, si cela est souhaité. En général, la pression initiale à l'intérieur de la chambre 40 de décharge d'air est approxima- tivement égale à la pression atmosphérique. L'ensemble à corps de soupape 33 comprend une partie annulaire centrale 56 de corps de soupape, une partie arrière globalement annulaire 57 de corps de soupape, et une partie avant globalement annulaire 58 de corps de soupape. La partie centrale 56 de corps de soupape présente une surface cylindrique extérieure 59. La surface 59 est pourvue d'une bague torique 42 d'étanchéité destinée à établir un contact étanche avec la surface cylindrique intérieure 32 du fourreau 30. La partie de corps 56 présente aussi une surface cylin- drique intérieure 60 destinée à être en contact étanche avec la bague torique 48 d'étanchéité du fourreau 36. La partie avant 58 du corps de soupape est réalisée d'une seule pièce avec la partie centrale 56 du corps de soupape et en fait saillie vers l'avant. La partie de corps 58 présente une partie de surface cylindrique extérieure 62 et une partie de surface cylindrique intérieure qui est un prolongement de la partie de surface cylindrique intérieure 60 de la partie de corps de soupape 56. La surface cylindrique extérieure 62 est pourvue d'une bague torique 64 d'étanchéité destinée à s'appliquer de façon étanche contre la surface cylindrique intérieure du tube 10 de compression. La partie de corps de soupape 58 présente une extrémité avant 65 dont l'aire de la surface est soumise à l'action d'une pression présente dans la zone 41 à l'arrière du piston 11 pour repousser l'ensemble à corps de soupape 33 vers l'arriè- re. Un épaulement 61 s'étend entre la surface cylindrique extérieure 62 et la surface cylindrique extérieure 59. L'aire de la surface de l'épaulement 61 est soumise à la pression régnant dans la chambre à haute pression, tendant à pousser l'ensemble à corps de soupape vers l'arrière, en direction d'une position ouverte, comme montré sur la figure 4. La partie arrière 57 du corps de soupape est formée d'une seule pièce avec la partie centrale 56 de corps de soupape et en fait saillie vers l'arrière. La partie 57 du corps de la soupape présente une surface cylindrique exté- rieure 66 et deux surfaces cylindriques intérieures 67 et 68. Comme cela est le mieux montré sur les figures 3 et 4, la surface 67 est espacée vers l'extérieur de la surface extérieure 38 du fourreau 36, tandis que la surface cylindri- que intérieure 68 est étroitement adjacente à la surface 38 afin que les bagues toriques 49 puissent assurer l'étanchéité entre elles. Plusieurs orifices 69 de communication, qui sont plus grands que les orifices 39 d'étranglement, sont prévus le long de la périphérie de la partie de corps 57. Ces orifices 69 ont pour fonction d'établir une communication entre la chambre 37 et la zone 43 située entre les surfaces 67 et 38, et donc, finalement avec la chambre 40 par l'inter- médiaire des orifices 39 lorsque la soupape est dans une position ouverte comme montré sur la figure 4. L'extrémité arrière de la partie 57 de corps de soupape est pourvue d'une paroi extrême 70 contre laquelle agit la pression régnant à l'intérieur de la chambre 37 pour pousser l'ensemble 33 à corps de soupape vers l'avant en direction d'une position fermée. Un épaulement 71 relie la surface cylindrique extérieure 59 de la partie centrale 56 du corps de soupape à la surface cylindrique extérieure 66 de la partie arrière 57 du corps de la soupape. Pendant le fonctionnement, la pression à l'intérieur de la chambre 37 agit contre l'épaule- ment 71 pour pousser l'ensemble à corps de soupape 33 vers une position fermée. Comme cela est le mieux illustré sur les figures 3 et 4, la surface cylindrique intérieure du tube 10 de compression présente un rayon R1, les surfaces cylindriques intérieures 60 et 62 ont un rayon R2 et la surface cylindri- que extérieure 59 à un rayon R3. Ces rayons particuliers R1, R2 et R3 sont importants dans le fonctionnement de l'ensemble à soupape 27 de la présente invention, car ils définissent les diverses aires de surface de l'ensemble à corps de soupape 33, contre lesquelles les pressions régnant dans les chambres 37, 20 et 41 agissent sur l'ensemble à corps de soupape 33. Par conséquent, l'ensemble à soupape montré sur les figures 2, 3 et 4 présente une première surface d'étan- chéité constituée de la surface intérieure 17 du tube 10, et une seconde surface d'étanchéité sous la forme de la surface 32. Cette surface 32 est espacée de la première surface d'étanchéité et un passage est défini entre les première et seconde surfaces d'étanchéité, dans la zone comprise entre l'extrémité 18 du tube de compression et l'extrémité avant du fourreau 32. Le corps de soupape 33 présente une troisième surface d'étanchéité sous la forme des surfaces 59 et 62 et des premier et second éléments d'étanchéité 64 et 42 pour assurer l'étanchéité entre les surfaces 17 et 62 et entre les surfaces 32 et 59, respectivement. Le corps de soupape 33 est mobile entre une position fermée illustrée sur la figure 3 et une position ouverte illustrée sur la figure 4. Dans sa position fermée, l'élément 64 d'étanchéité est engagé de façon étanche entre les surfaces 17 et 62 et l'élément 42 d'étanchéité est engagé de façon étanche entre les surfaces 32 et 59. Dans une position ouverte, l'élément 64 d'étanchéité est dégagé d'entre les surfaces 17 et 62. La structure détaillée de l'ensemble à soupape illustré sur les figures 2, 3 et 4 ayant été décrite en détail, son fonctionnement peut être compris de la manière suivante. Comme décrit ci-dessus, l'ensemble à corps de soupape est mobile entre une position fermée illustrée sur la figure 3 et une position ouverte illustrée sur la figure 4. Lorsqu'il est dans la position fermée, la bague torique 64 porte de façon étanche contre la surface intérieure 17 du tube 10 de compression, et les bagues toriques 42 et 48 portent de façon étanche contre les surfaces cylindriques 32 et 60, respectivement, de la partie centrale 56 du corps de soupape. Par conséquent, lorsque l'ensemble à corps de soupape 33 est dans sa position fermée, la pression poussant l'ensemble à corps 33 vers une position ouverte comprend la pression régnant à l'intérieur du réservoir 20 à haute pression qui, lorsqu'il est complètement chargé, peut s'élever jusqu'à 21 000 kPa ou plus, et la pression régnant à l'intérieurde la chambre 41. La pression dans la chambre agit contre la surface de l'épaulement 61, tandis que la pression régnant dans la chambre 41, qui est habituellement d'environ 210 kPa, agit contre la surface de l'extrémité 65. Lorsque la soupape est dans sa position fermée, les pressions agissant pour la maintenir fermée comprennent la pression présente dans la chambre 37, agissant contre la surface arrière de l'ensemble à soupape, à savoir la surface 70 de paroi et l'épaulement 71. Normalement, la pression maintenue à l'intérieur de la chambre 37 pendant le processus de chargement, pour maintenir l'ensemble à corps de soupape 33 dans sa position fermée, est d'au moins environ 10 500 kPa. Après que la chambre 20 à haute pression a été complètement chargée à la pression souhaitée et une fois que le piston est prêt au tir, l'ensemble à soupape 27 est ouvert par un mouvement du corps de soupape 33 vers l'arrière de façon que la bague torique 64 se déplace vers l'arrière de l'extrémité arrière 18 du tube 10 de compression. On produit ce mouvement vers l'arrière en ouvrant la soupape 54 pour permettre un relâchement de la pression de l'intérieur de la chambre 37. A ce moment, les pressions agissant sur l'épaule- ment 61 et la paroi 65 deviennent supérieures à la pression régnant dans la chambre 37, agissant sur les surfaces 70 et 71, ce qui provoque un déplacement de l'ensemble à corps de soupape 33 vers l'arrière en direction de sa position ouverte. Dès que la bague torique 64 franchit l'extrémité arrière 18 du tube 10 de compression, la pression élevée provenant de la chambre 20 se détend rapidement dans la chambre 41 vers l'arrière du piston. Cette pression dans la chambre 41 commence à accélérer le piston, mais elle agit en même temps contre toute la surface 65 pour déplacer rapide- ment l'ensemble à corps de soupape 33 vers sa position totalement ouverte montrée sur la figure 4, permettant ainsi presque instantanément une communication complète entre le réservoir 20 à haute pression et la surface 41 à l'arrière du piston. Pendant que le corps de soupape 33 se déplace vers l'arrière, la surface intérieure 68 se déplace au-delà des joints d'étanchéité 49, ouvrant ainsi les orifices d'étranglement 39 menant de la chambre 40 à la chambre 43 et donc à la chambre 37 par l'intermédiaire des orifices de communication 69. Ces orifices 39 et 69 aident, avec la présence de la chambre 40 de décharge d'air, à amortir le mouvement de l'ensemble à corps de soupape 33 vers l'arrière afin qu'il ne rebondisse pas sur l'épaulement 35 vers une position fermée. Il convient de noter que, pendant la totalité du processus de chargement du réservoir 20 à haute pression, le joint d'étanchéité 47 de propulsion entre le piston 11 et la surface intérieure 17 du tube 10 de compression n'est5 aucunement exposé à la pression régnant dans la chambre 20 à haute pression. Il peut donc être utilisé au cours de tirs répétés du piston, malgré une usure importante se produisant pendant la course du piston le long du tube 10 de compres- sion. Une fois que le tir du piston est achevé, l'ensemble à soupape de la présente invention permet au piston 11 d'être ramené dans sa position initiale, prête au déclenchement, en étant déplacé vers l'arrière le long du tube 10 de compression jusqu'à la position illustrée sur la figure 3. Ceci peut être réalisé de diverses manières. L'une d'elles consiste à établir une dépression à l'intérieur de la chambre 41 pour tirer le piston 11 et le ramener de l'extré- mité à diaphragme vers sa position de départ. La dépression peut être appliquée par l'intermédiaire d'un orifice à dépression tel que celui montré et décrit pour la forme de réalisation des figures 5 et 6. On peut ensuite élever la pression dans la chambre 37 jusqu'au niveau souhaité et on peut recommencer le chargement du réservoir 20 à haute pression pour un autre tir. Les figures 5 et 6 représentent une autre forme de réalisation de la soupape perfectionnée de libération de piston selon l'invention. Bien que la structure de cette autre forme de réalisation diffère par certains points de celles des figures 2, 3 et 4, le fonctionnement est tout à fait similaire. La structure des figures 5 et 6 comprend un obturateur extrême 74 présentant une ouverture cylindrique centrale 75. L'ensemble à soupape des figures 5 et 6 comprend une partie de fourreau extérieur constituée de la surface cylindrique intérieure 76 de l'extrémité arrière du réservoir 20 à haute pression. Un fourreau intérieur de la soupape est formé par la surface cylindrique intérieure de l'ouverture 75 à l'intérieur de l'obturateur 74. L'ensemble à corps de soupape comprend une partie de corps avant 78 et une partie de corps arrière 79. La partie de corps avant 78 présente une surface cylindrique extérieure 84 portant une bague torique d'étanchéité 81 destinée à établir un contact d'étanchéité avec la surface 76 du fourreau. La partie de corps avant 78 de la soupape présente aussi une zone évidée 85 de forme annulaire pourvue d'une bague torique 82 d'étanchéité destinée à assurer l'étanchéité avec la surface cylindrique intérieure du tube de compression. La partie de corps 78 est également pourvue d'une surface avant 80 de réception de pression constituée sensiblement de la totalité de l'aire de la section transversale de l'intérieur du tube 10 de compres- sion. La partie de corps arrière 79 de la soupape est pourvue d'une bague torique 86 d'étanchéité destinée à établir un contact étanche avec la surface cylindrique intérieure du fourreau 75. La surface arrière 88 de la partie de corps 78 de la soupape définit, avec la partie de paroi avant de l'obturateur extrême 74 et la surface intérieure 76 du fourreau, une chambre 89. La pression régnant dans la chambre 89 agit contre la surface 88 pour pousser l'ensemble à corps de soupape vers une position fermée comme montré sur la figure 5. Avant de charger le réservoir 20 à haute pression, on introduit une pression dans la chambre 89 au moyen de l'évent 90 pour maintenir le corps de soupape 78 dans sa position fermée pendant le chargement du réservoir 20. Lorsque le réservoir 20 est complètement chargé et que le piston 12 est prêt au tir, la pression est libérée à travers l'évent 90. En un certain point, la pression régnant à l'intérieur du réservoir à haute pression et agissant contre la partie de surface 93 sur l'extrémité avant de la partie de corps 78 de la soupape surmonte la pression présente dans la chambre 89 et agissant sur la surface 88, ce qui a pour résultat de déplacer l'ensemble à corps de soupape vers l'arrière en direction d'une position ouverte illustrée sur la figure 6. Dès que la bague torique 82 d'étanchéité se déplace vers l'arrière de l'extrémité arrière 18 du tube 10 de compression, la pression régnant à l'intérieur de la chambre 20 à haute pression est exposée à la totalité de la surface avant 80 du corps de soupape 78. Il en résulte un mouvement instantané vers l'arrière du corps 78 et donc une ouverture complète de la soupape. Ceci a pour résultat, par suite, d'exposer complètement et immédiatement la pression présente dans le réservoir 20 à haute pression à la surface arrière du piston 12. La forme de réalisation des figures 5 et 6 illustre aussi un moyen 91 de détection de piston destiné à déterminer lorsque le piston a atteint son point souhaité de départ, et un évent 92 à dépression qui peut être activé sélectivement pour tirer le piston 12 vers l'arrière le long du tube 10 de compression après l'achèvement d'un tir afin de placer le piston 12 dans sa position de départ. Une autre particularité de l'invention est la présence d'une soupape rapide à l'extrémité à diaphragme du tube 10 de compression pour relâcher la haute pression de l'intérieur du tube 10 de compression en la faisant passer dans le tube 12 à onde de choc. Cette soupape rapide est illustrée le mieux sur les figures 7 et 8 et est conçue pour remplacer le diaphragme classique qui est normalement placé entre l'extrémité du tube 10 de compression et le tube 12 à onde de choc. De tels diaphragmes se rompent normalement sous une pression préalablement choisie afin de libérer dans le tube 12 à onde de choc la pression de l'intérieur du tube 10 de compression. Comme représenté, la soupape comprend un boîtier 96 de soupape ayant une paroi arrière 94 et un fourreau globalement cylindrique 95 de soupape s'étendant vers l'avant de la paroi 94. Le boîtier 93 est suspendu centralement à l'intérieur du tube 10 de compression par plusieurs jambes 96 de support placées autour de la périphérie du boîtier 93. La soupape rapide comprend aussi un corps 98 de soupape cons- titué d'une partie avant 99 de corps et d'une partie arrière 100 de corps. La partie avant 99 du corps de soupape comporte une bague torique 101 dstinée à porter de façon étanche contre la surface cylindrique intérieure du tube 12 à onde de choc, tandis que la partie arrière 100 du corps de la soupape comprend une bague torique 102 destinée à porter de façon étanche contre une surface cylindrique intérieure 104 du fourreau 95. Le corps avant 99 de la soupape est pourvu d'une paroi avant 105, tandis que la partie arrière 100 du corps comporte une paroi arrière 106. Cette dernière définit, avec la surface intérieure de la paroi 94 et la surface intérieure 104 du fourreau 95, une chambre 108 de commande de soupape. Un orifice 109 d'application de décharge de pression s'étend depuis le fourreau 95 à travers la paroi de la chambre de compression jusqu'à un moyen 110 destiné sélectivement à appliquer une pression à la chambre 108 ou à en évacuer la pression. Le corps de soupape 98 de la figure 7 est mobile entre une position fermée telle qu'illustrée sur la figure 7, dans laquelle la bague torique 101 est placée en aval de l'extrémité 103 du prolongement 111 du tube à onde de choc, et une position ouverte dans laquelle la bague torique 101 est déplacée en arrière de l'extrémité 103 du prolongement 111 du tube à onde de choc. Initialement, avant un tir du piston, les forces agissant sur le corps de soupape 98 comprennent la pression présente dans la chambre 108, agissant sur la surface 106 et tendant à fermer la soupape, et une pression présente dans le tube 10 de compression et agissant sur la surface 112, plus la pression présente dans le tube 12 à onde de choc, agissant sur la surface 105 et tendant à ouvrir la soupape. Avant un tir du piston, la pression régnant dans la chambre 108 est chargée à environ 500 kPa, tandis que la pression du tube 10 de compression est d'environ 210 kPa et que la pression dans le tube à onde de choc est sensiblement égale à la pression atmosphérique. La structure de la soupape rapide à diaphragme telle que montrée sur la figure 7 ayant été décrite, son fonctionnement peut être compris de la manière suivante. Avant un tir du piston, la pression est élevée au niveau souhaité dans la chambre 108. Comme indiqué ci-dessus, cette pression est généralement comprise dans une plage s'élevant jusqu'à 10 500 kPa ou plus. Lorsque le piston est libéré, la pression présente dans le tube 10 de compression s'élève rapidement pendant que le piston se déplace vers l'extrémité à diaphragme. Cette pression dans le tube 10 agit contre la surface 112, tendant à déplacer le corps de soupape 98 vers l'arrière, en direction d'une position ouverte, contre la pression régnant dans la chambre 108. Plus le corps de soupape 98 se déplace vers l'arrière, plus la pression s'élève à l'intérieur de la chambre 108 et plus la force demandée pour déplacer davantage le corps de soupape 98 est grande. La distance de déplacement du corps de soupape 98, nécessaire pour ouvrir la soupape, est définie comme étant la distance l"x" entre la bague torique 101 et l'extrémité intérieure 103 du prolongement 111 du tube à onde de choc. En choisissant une valeur appropriée pour la distance '"x" et en choisissant la pression initiale appropriée à l'intérieur de la chambre 108, on peut déterminer la pression demandée, à l'intérieur de la chambre 10 de compression, pour ouvrir la soupape ainsi que le temps demandé pour cette ouverture. Ainsi, la distance particulière "x", la dimension de la chambre 108 et la pression initiale dans la chambre 108 sont des paramètres qui règlent le temps mis par la soupape pour s'ouvrir ainsi que la pression demandée pour son ouverture. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à la soupape décrite et représentée sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Soupape de libération de piston destinée à un tunnel/tube à onde de choc (12) à piston libre ayant un tube (10) de compression, un piston (11) positionné dans le tube de compression et un réservoir (20) à haute pression, la soupape de libération étant caractérisée en ce qu'elle comporte une première surface (17) d'étanchéité en communica- tion avec le tube de compression et le piston, une deuxième surface (32) d'étanchéité espacée de la première surface d'étanchéité pour qu'un passage à haute pression soit défini entre les première et deuxième surfaces d'étanchéité, un corps (33) de soupape ayant une troisième surface (59, 62) d'étanchéité s'étendant entre les première et deuxième surfaces d'étanchéité, un premier élément (64) d'étanchéité placé entre les deuxième et troisième surfaces d'étanchéité pour réaliser un engagement étanche avec elles, et un second élément (42) d'étanchéité pouvant être placé entre les première et troisième surfaces d'étanchéité pour réaliser sélectivement un engagement étanche avec elles, le corps de soupape étant mobile entre une position fermée dans laquelle le second élément d'étanchéité est placé entre les première et troisième surfaces d'étanchéité pour réaliser un engage- ment étanche avec elles, et une position ouverte dans laquelle le deuxième élément d'étanchéité est dégagé d'entre les première et troisième surfaces d'étanchéité. 2. Soupape de libération de piston selon la revendication 1, dans laquelle la deuxième surface d'étan- chéité comprend une surface cylindrique intérieure d'une première partie (30) de fourreau de soupape. 3. Soupape de libération de piston selon la revendication 2, caractérisée en ce que la première partie de fourreau de soupape est fixe par rapport au tube de compres- sion. 4. Soupape de libération de piston selon la revendication 2, caractérisée en ce que la troisième surface d'étanchéité comprend une surface cylindrique extérieure (59, 62) du corps de soupape. 5. Soupape de libération de piston selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'au moins l'un des premier et deuxième éléments d'étanchéité est porté et peut être déplacé par la surface cylindrique extérieure du corps de soupape. 6. Soupape de libération de piston selon la revendication 1, caractérisée en ce que le passage à haute pression s'étend entre le réservoir à haute pression et le piston, de manière que le réservoir à haute pression soit en communication avec le piston par ce passage à haute pression lorsque le corps de soupape est en position ouverte, et que le passage à haute pression soit fermé lorsque le corps de soupape est en position fermée. 7. Soupape de libération de piston selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comporte une seconde partie (36) de fourreau de soupape ayant une surface cylindrique extérieure (38) espacée de la surface cylindrique intérieure de la première partie de fourreau de soupape et définissant une quatrième surface d'étanchéité. 8. Soupape de libération de piston selon la revendication 7, caractérisée en ce que le corps de la soupape présente une surface cylindrique extérieure (62) définissant la troisième surface d'étanchéité et une surface cylindrique intérieure définissant une cinquième surface d'étanchéité, la soupape comprenant en outre un troisième élément (64) d'étanchéité placé entre les quatrième et cinquième surfaces d'étanchéité pour réaliser un engagement étanche avec elles. 9. Soupape de libération de piston selon la revendication 8, caractérisée en ce qu'elle comporte une chambre (108) de commande de libération de piston en communi- cation avec la surface cylindrique intérieure de la première partie de fourreau et avec la surface cylindrique extérieure de la seconde partie de fourreau. 10. Soupape de libération de piston selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour régler sélectivement la pression à l'intérieur de la chambre de commande de libération de piston. 11. Soupape de libération de piston selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'elle comporte une chambre (40) de décharge d'air conçue pour communiquer sélectivement avec une chambre de commande de libération de piston. 12. Soupape de libération de piston selon la revendication 1, caractérisée en ce que les premier et deuxième éléments d'étanchéité sont des bagues toriques d'étanchéité. 13. Soupape rapide à utiliser dans un tunnel/tube (12) à onde de choc à piston libre du type comportant un tube (10) de compression, un piston (11) à l'intérieur du tube de compression et un tube (12) à onde de choc relié au tube de compression en aval du piston, la soupape, destinée à libérer un gaz comprimé du tube de compression dans le tube à onde de choc, étant caractérisée en ce qu'elle comporte une première surface d'étanchéité en communication avec le tube à onde de choc; une seconde surface (104) d'étanchéité espacée de la première surface d'étanchéité afin qu'un passage à haute pression soit défini entre les première et seconde surfaces d'étanchéité; un corps (98) de soupape ayant une troisième surface d'étanchéité s'étendant entre les première et deuxième surfaces d'étanchéité; un premier élément d'étan- chéité placé entre les deuxième et troisième surfaces d'étanchéité pour réaliser un engagement étanche avec elles; et un deuxième élément d'étanchéité pouvant être placé entre les première et troisième surfaces d'étanchéité pour réaliser sélectivement un engagement étanche avec elles, le corps de soupape étant mobile entre une position fermée dans laquelle le deuxième élément d'étanchéité est placé entre les première et troisième surfaces d'étanchéité pour réaliser un engage- ment étanche avec elles, et une position ouverte dans laquelle le deuxième élément d'étanchéité est dégagé d'entre les première et troisième surfaces d'étanchéité.5 14. Soupape selon la revendication 13, caracté- risée en ce que la deuxième surface d'étanchéité comprend une surface cylindrique intérieure d'un fourreau (95) de soupape. 15. Soupape selon la revendication 14, caractéri- sée en ce que le fourreau et fixe par rapport au tube à onde de choc. 16. Soupape selon la revendication 14, caractéri- sée en ce que la troisième surface d'étanchéité comprend une surface cylindrique extérieure du corps de soupape. 17. Soupape selon la revendication 14, caracté- risée en ce qu'au moins l'un des premier et deuxième éléments d'étanchéité (101, 102) est porté et peut être déplacé avec la surface cylindrique extérieure du corps de soupape. 18. Soupape selon la revendication 13, caractéri- sée en ce qu'elle comporte une chambre (108) pouvant être mise sélectivement sous pression et résistant au mouvement du corps de la soupape vers une position ouverte. 19. Soupape selon la revendication 18, caractéri- sée en ce qu'elle comporte un moyen (110) pour sélectivement introduire une pression dans la chambre à mise sous pression sélective et décharger la pression de cette chambre. 20. Soupape selon la revendication 13, caractéri- sée en ce qu'elle comporte un moyen pour amener la soupape à s'ouvrir en réponse à une pression préalablement choisie à l'intérieur du tube de compression.