Brevet FR2860637A1 — publié le 20050408

La présente invention concerne un dispositif de refroidissement d'un détecteur. Le dispositif de refroidissement est plus particulièrement destiné à être associé à un détecteur thermi- que infrarouge ou quantique utilisé dans les autodirec- teurs de missiles. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION Ces détecteurs sont généralement des détecteurs à semi-conducteurs qui doivent être maintenus à une température de 80 K à 100 K pour fonctionner de manière opti- male. Pour cette raison, de tels détecteurs sont en général associé à un dispositif de refroidissement. Le dispositif de refroidissement du détecteur comprend généralement un corps creux ayant une extrémité fermée par une cloison d'extrémité sur une face extérieure de laquelle le détecteur est fixé. Le corps creux contient un conduit d'amenée d'un fluide de refroidisse-ment au voisinage de la cloison d'extrémité du corps creux et un conduit d'évacuation du fluide de refroidissement débouchant au voisinage de la cloison d'extrémité du corps creux. Le fluide de refroidissement provient d'une ma-chine frigorifique. Pour les missiles dont la durée de vol est relativement courte, le refroidissement met en oeuvre la dé-tente de Joule-Thomson. Sur le pas de tir, le conduit d'amenée du fluide de refroidissement est raccordé à un réservoir fixe con- tenant un gaz sous pression. Immédiatement avant le lancement du missile, le gaz sous pression est admis dans l'extrémité fermée du corps creux via le conduit d'amenée qui a une forme de serpentin et qui se termine par un gicleur. A la sortie du gicleur, il se produit une détente isentropique du gaz qui en contact avec la cloison d'ex- trémité du corps creux provoque le refroidissement de la cloison d'extrémité. Le conduit d'évacuation fait s'écou- ler le gaz détendu le long du conduit d'amenée. Le gaz détendu refroidit le conduit d'amenée jusqu'à obtenir une 5 liquéfaction du gaz à la sortie du gicleur. A l'équilibre des phases liquide et gazeuse en sortie du gicleur, la température minimale est atteinte. Le réservoir de gaz sous pression est ensuite physiquement coupé du conduit d'amenée afin de permettre le lancement du missile. Ce système permet un refroidissement particulièrement rapide. Toutefois, dans le cas d'un missile sol-air qui s'étend généralement verticalement, le gaz s'échappe trop vite et le refroidissement est moins bon. OBJET DE L'INVENTION Un but de l'invention est de fournir un moyen permettant un refroidissement efficace et prolongé du détecteur. BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION A cet effet, on prévoit, selon l'invention, un dispositif de refroidissement d'un détecteur fixé sur une face extérieure d'une cloison d'extrémité d'un corps creux contenant un conduit d'amenée de fluide de refroidissement terminé par un gicleur s'étendant au voisinage de la cloison d'extrémité et un conduit d'évacuation de fluide de refroidissement débouchant au voisinage de la cloison d'extrémité, le dispositif comprenant un réservoir délimité par au moins une paroi fixée au corps creux et ayant un bord définissant une ouverture adjacente à la cloison d'extrémité. Ainsi, une partie du fluide de refroidissement est retenue dans le réservoir dont la paroi fixée au corps creux permet un échange thermique entre le fluide de refroidissement et le corps creux. Le refroidissement de la cloison d'extrémité et du détecteur qui y est fixé est alors particulièrement efficace. 15 De préférence, le réservoir a une paroi latérale externe qui est formée d'une portion de paroi latérale du corps creux voisine de la cloison d'extrémité. Ainsi, l'échange thermique entre le réservoir et l'extrémité fermée est amélioré. Avantageusement, la paroi fixée au corps creux a une forme cylindrique et constitue une paroi latérale in-terne du réservoir. Le réservoir a alors une forme annulaire permet- tant d'avoir une surface d'échange relativement importante et facilitant son implantation dans le corps creux. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier non limita- tif de l'invention. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS 1l sera fait référence à la figure unique annexée, représentant en coupe longitudinale un dispositif de refroidissement conforme à l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Le dispositif de refroidissement conforme à l'invention et ici décrit est destiné à être disposé dans l'ogive d'un missile pour supporter un détecteur qui doit être refroidi. Le détecteur est par exemple un détecteur infrarouge à semi-conducteur destiné à recueillir des images infrarouges exploitées par l'autodirecteur du missile. Le dispositif de refroidissement selon l'invention comprend un corps creux généralement désigné en 1 ayant une extrémité généralement désigné en 2 fermée par une cloison d'extrémité 3 s'étendant transversalement au corps creux 1. Le détecteur est destiné à être fixée sur une face externe 15 de la cloison d'extrémité 3. L'extrémité 2 est ici évasée et comprend une pa- roi tronconique 4 ayant une extrémité de petite section reliée à une partie centrale du corps creux 1 et une extrémité de grande section à laquelle est fixée une paroi cylindrique 5 dont est solidaire la cloison d'extrémité 3. Une paroi cylindrique 6 s'étend axialement dans l'extrémité 2 depuis la paroi tronconique 4 au voisinage de son extrémité de petite section pour délimiter avec la paroi tronconique 4 et la paroi cylindrique 5 un réservoir 7 de forme annulaire. Le bord libre 8 de la paroi cylindrique 6 est espacé de la cloison d'extrémité 3 et délimite une ouverture du réservoir 7. Le corps creux 1 reçoit une sonde Joule-Thomson connue en elle-même et généralement désignée en 9. La sonde de Joule-Thomson 9 comprend un tube support 10 s'étendant coaxialement à l'intérieur du corps creux 1. Un conduit d'amenée 11 d'un fluide de refroidissement s'enroule autour du tube support 10. Le conduit d'amenée 11 a une forme de serpentin autour duquel une aile 12 s'étend en hélice. Le conduit d'amenée 11 se ter- mine par un gicleur 13 situé au voisinage de la cloison d'extrémité 3 et orienté vers la cloison d'extrémité 3 pour projeter le fluide de refroidissement vers celle-ci. Le conduit d'amenée 11 comporte à l'opposé du gicleur 13 une extrémité non représentée qui débouche à l'extérieur de l'ogive pour être connectée à ,un réservoir de gaz neutre sous pression destiné à former le fluide de refroidissement. Un conduit d'évacuation 14 du fluide refroidisse-ment est délimité par le corps creux 1 et le tube support 10. On remarque que le conduit d'amenée 11 s'étend dans le conduit d'évacuation 14 ainsi formé. L'aile 12 en hé-lice maintient espacées les différentes spires du conduit d'amenée 11 pour permettre le passage du fluide de refroidissement entre celles-ci. Les extrémités inférieures du corps creux 1, du 2860637 5 conduit d'amenée 11 et du conduit d'évacuation 14 sont connues en elles-mêmes et ne sont pas représentées ici. Le fonctionnement du dispositif va maintenant être décrit. Immédiatement avant le lancement du missile, le gaz neutre contenu dans le réservoir fixe est introduit sous pression dans le conduit d'amenée 11. A la sortie du gicleur 13, le gaz neutre remplit l'extrémité 2 où il se dilate et se refroidit exerçant sa fonction de fluide de refroidissement de la cloison d'extrémité 3. Une partie du gaz est projetée dans le réservoir 7 par l'ouverture de celui-ci. Cette partie du gaz retenue dans le réservoir 7 favorise le refroidissement de la cloison d'extrémité 3. L'autre partie du gaz s'écoule dans le conduit d'évacuation 14 et refroidit le conduit d'amenée 11. L'amenée de gaz se poursuivant, le refroidissement augmente jusqu'à ce que le gaz se liquéfie à la sortie du gicleur 13. A l'équilibre entre les phases liquide et gazeuse, le fluide de refroidissement a alors une température optimale. Une partie du fluide de refroidissement est retenue dans le réservoir 7. Au moment du lancement, le conduit d'amenée 11 est coupé du réservoir fixe. Tandis que le missile se dirige vers sa cible, le refroidissement de la cloison d'extrémité 3 est assuré en partie par le fluide de refroidissement retenu dans le réservoir 7. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et on peut y apporter des va-riantes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications. En particulier, bien que le corps creux 1 ait été illustré sous forme d'un corps tubulaire cylindrique sur 20 2860637 6 la majeure partie de sa hauteur, il peut comporter une cavité interne de forme quelconque, par exemple conique. Le réservoir 7 peut avoir d'autres formes ou être réalisé différemment. Le réservoir peut ainsi être fixé à la cloison d'extrémité 3. Le réservoir peut par exemple être rapporté en totalité dans le corps creux. On veillera alors à ce que la liaison du réservoir au corps creux permette un échange thermique suffisant. Le réservoir peut par exemple avoir en coupe transversale une section en U ou en J. 7 REVENDICATIONS 1. Dispositif de refroidissement d'un détecteur fixé sur une face extérieure (15) d'une cloison d'extré- mité (3) d'un corps creux (1) contenant un conduit d'amenée de fluide de refroidissement (11) terminé par un gicleur (13) s'étendant au voisinage de la cloison d'extrémité et un conduit d'évacuation de fluide de refroidissement (14) débouchant au voisinage de la cloison d'extrémité, caractérisé en ce que le dispositif comprend un réservoir (7) délimité par au moins une paroi (6) fixée au corps creux et ayant un bord (8) définissant une ouverture adjacente à la cloison d'extrémité. 2. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le réservoir (7) a une paroi latérale ex- terne qui est formée d'une portion de paroi latérale (4, 5) du corps creux (1) voisine de la cloison d'extrémité (3), 3. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la paroi (6) fixée au corps creux a une forme cylindrique et constitue une paroi latérale interne du réservoir. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le corps creux (1) comporte une portion évasée (2) au voisinage de la cloison d'extrémité (3), et en ce que la paroi latérale interne (6) s'étend axiale-ment dans la portion évasée de l'extrémité fermée.