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Les tuyaux d'échappement des moteurs à explosion ou à combustion interne sont traversés par un débit pulsant de gaz. Dans les pulso-réacteurs, il en est de-même pour le tube arrière qui forme le jet propulsif.
-'La présente invention a pour objet un perfectionnement à de tels tubes parcourus par un gaz en écoulement pulsatoire qui, appliqué aux tuyaux d'échappement d'un moteur ordinaire, permet d'améliorer le remplissage ou le balayage à l'intérieur du ou des cylindres dudit moteur et qui, appliqué à un pulso-réacteur (ce qui est le cas le plus important), permet d'obtenir non seulement un bon remplissage ou balayage de la chambre de combustion ou d'explosion, mais aussi une amélioration notable du rendement de propulsion et de la poussée.
Selon ce perfectionnement, on dispose pour l'écoulement pulsa- toire une tuyère convergente-divergente, analogue à une tuyère de Laval, dé- bouchant à l'aval dans une capacité allongée, de section relativement grande par rapport à celle du col de la tuyère.
Cette capacité peut être constituée par un tuyau; cylindrique ou légèrement conique, précédé ou non d'un divergent raccordant la surface de la tuyère à celle du tuyau.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du dessin que du texte faisant, bien entendu, partie de ladite invention.
Les fig. 1 et 2 sont des vues en coupe schématique de deux modes de réalisation de l'invention appliquée à un pulso-réacteur.
PERFECTIONNEMENTS.AUX'TUBULURES-TRAVERSEES-PAR DES-GAZ-EN ECOULEMENT
PULSATOIRE.
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Sur le dessin, on voit en 1 la chambre d'explosion ou de combus- tion d'un pulso-réacteur destiné à propulser un mobile dans le sens de la flè- che F. L'air atmosphérique est admis dans cette chambre périodiquement, entre les explosions ou combustions successives, par un dispositif quelconque appro- prié qui ne forme pas en lui-même l'objet de l'invention. Sur le dessin, on a représenté schématiquement et seulement pour fixer les idées, un dispositif d'entrée d'air comportant un diffuseur 2 et une grille de soupapes 3 qui sont ouvertes automatiquement entre les explosions ou combustions par la pression de l'air règnant dans le diffuseur 2 et sont fermées par la pres- sion dans la chambre 1 lors des explosions ou combustions.
Tout autre dispositif pourrait être utilisé et notamment un dis- positif du genre connu ne comportant aucun clapet mécanique, mais présen- tant une résistance au passage de l'air plus petite dans le sens du remplis- sage de la chambre que dans le sens opposé. Le combustible liquide est admis dans la chambre par un injecteur 4 et l'explosion ou la combustion sont dé- terminées par une bougie, un brûleur, une partie chaude, etc... Les gaz en- gendrés s'échappent de la chambre à grande vitesse vers l'arrière pour for- mer le jet propulsif intermittent.
Cet échappement se fait, selon l'invention, à travers une par- tie convergente 5 suivie d'une partie divergente 6, le tout forment une tuyère analogue à une tuyère de Laval. La partie divergente 6 débouche dans un tuyau 7 de grande section librement ouvert en 8 à l'arrière.
Dans le mode de réalisation de la fig. 1, le tuyau 7 est cylin- drique, sa surface formant un brusque élargissement de celle de la partie 6 de la tuyère.
Le tuyau 7 constitue un tuyau sonore qui possède une fréquence propre de vibration dans la valeur de laquelle intervient d'ailleurs la ré- partition hétérogène des densités des gaz en écoulement, le gaz le plus den- se étant en aval.
Si l'on accorde expérimentalement cette fréquence propre du tuy- au sur la fréquence du pulso-réacteur¯pour un régime donné de celui-ci, par exemple en réglant convenablement la longueur 1 du cylindre 7, on obtient une augmentation considérable de la poussée à consommation constante de combustible ainsi que l'ont prouvé les essais effectués par la demanderesse.
Cette amélioration du rendement provient d'une meilleure utilisation de l'é- nergie cinétique discontinue des. gaz chauds s'échappant de la chambre 1. Au lieu que ces gaz s'échappent directement dans l'atmosphère, par un simple tube comme dans les dispositifs habituels, le dispositif décrit permet de les faire agir sur une charge d'air frais qui, après l'échappement précé- dent, a envahi la capacité arrière 7. Une partie importante de l'énergie cinétique des gaz chauds est transmise à l'air frais avec un rendement d'au- tant meilleur que les gaz et l'air se trouvent en couches stratifiées et qu'il n'y a pas simplement dilution et frottement. Le dispositif permet ain- si un transfert de quantités de mouvement entre les gaz et l'air frais, à énergie cinétique constante, ce qui explique l'amélioration constatée du ren- dement de propulsion.
De plus, le dispositif permet d'étaler le temps d'éjection des gaz brûlés sur la fraction la plus importante de la période du pulso-réao- teur et par conséquent d'augmenter la poussée.
Il y a intérêt à ce que la partie 6 de la tuyère d'éjection soit lentement divergente, au moins dans la partie voisine du col.
Les rapports de proportion suivants ont en outre donné d'excel- lents résultats ;
L'aire de la section droite de la partie cylindrique 7 étant su- périeure à trois fois l'aire de la section droite du col de la tuyère 5-6, la longueur 1 du cylindre 7 est supérieure au quart de la longueur L entre le col de la tuyère et l'orifice arrière'8 du tuyau 7.
Le volume du tuyau 7 joue évidemment un rôle important et c'est le cylindre qui, pour une section droite déterminée, contient le plus grand
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volume. Toutefois, d'autres considérations peuvent intervenir'dans le choix de la forme à donner à la capacité 7 et faire préférer une forme différente de celle du cylindre, par exemple une forme légèrement conique.
La demanderesse a obtenu de bons résultats avec la réalisation de la fige 2, dans laquelle le tuyau 7 présente une première partie conique 7a raccordée à la sortie de la tuyère 6 et une partie cylindrique 7.
Un autre avantage important que l'invention permet d'obtenir est l'amélioration du remplissage ou du balayage par l'air frais de la chambre d'explosion ou de combustion 1. Ce résultat provient de la production, à la sortie de la tuyère 6, d'une veine divergente se produisant naturellement dans le cas de la fige 1 ou conditionnée par la forme de la paroi 7a dans le cas de la fige 2. Ce divergent débitant sur l'atmosphère provoque, en fin de phase d'éjection des gaz, un abaissement de pression statique en a- mont, c'est-à-dire dans la chambre 1, qui favorise le remplissage par l'air frais entrant dans cette chambre par le dispositif 2-3.
Pour cette raison, la disposition décrite peut être appliquée à tout tuyau devant servir à l'écoulement pulsatoire d'un gaz. On pourrait, par exemple, réaliser comme il a été décrit, au moyen de parties analogues à celles numérotées 5-6-7, le tuyau d'échappement d'un ou de plusieurs cy- lindres d'un moteur à explosion ou à combustion interne, notamment le tuyau d'échappement d'un cylindre de moteur à deux temps, que le jet de gaz soit ou non finalement utilisé pour produire une réaction propulsiveo
11 va d'ailleurs de soi que des modifications peuvent être appor- tées aux tubulures qui viennent d'être décrites, notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans sortir pour cela du cadre de la pré- sente invention.
REVENDICATIONS.
1. Perfectionnement aux conduits servant à l'écoulement pulsa- toire d'un gaz, en particulier à l'écoulement à l'atmosphère du jet des pulso-réacteurs, lequel perfectionnement consiste à constituer tout ou par- tie desdits conduits par une tuyère convergente-divergente, débouchant dans une capacité de large section par rapport à celle du col de cette tuyère.
2. Conduit d'écoulement selon 1, caractérisé en ce que la capa- cité a la forme d'un cylindre.
3. Conduit d'écoulement selon 1, caractérisé en ce que la capa- cité a une forme légèrement conique.
4. Conduit d'écoulement selon l'une ou l'autre des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que la capacité est raccordée par un divergent à la sortie de la tuyère.
5. Conduit d'écoulement selon l'une ou l'autre des Revendications précédentes,caractérisé en ce que la capacité forme un tuyau sonore dont la fréquence est accordée sur la fréquence d'écoulement du gaz, ou du moins sur une fréquence d'écoulement privilégiée.
6. Conduit d'écoulement selon l'une ou l'autre des Revendications précédentes,caractérisé en ce que la section droite de la capacité est supé- rieure à trois fois celle du col de la tuyère.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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The exhaust pipes of internal combustion or combustion engines pass through a pulsating flow of gas. In the pulso-reactors, it is the same for the rear tube which forms the propellant jet.
-'The present invention relates to an improvement to such tubes traversed by a pulsating gas flow which, applied to the exhaust pipes of an ordinary engine, makes it possible to improve the filling or sweeping inside the or of the cylinders of said engine and which, applied to a pulse-reactor (which is the most important case), makes it possible to obtain not only a good filling or sweeping of the combustion or explosion chamber, but also a notable improvement propulsion efficiency and thrust.
According to this improvement, a convergent-divergent nozzle, similar to a Laval nozzle, is available for the pulsating flow, opening downstream in an elongated capacity, of relatively large section compared to that of the neck of the nozzle.
This capacity can be constituted by a pipe; cylindrical or slightly conical, preceded or not by a diverging part connecting the surface of the nozzle to that of the pipe.
The description which will follow with regard to the appended drawing, given by way of non-limiting example, will make it clear how the invention can be implemented, the particularities which emerge both from the drawing and from the text forming, of course, part of said invention. .
Figs. 1 and 2 are schematic sectional views of two embodiments of the invention applied to a pulse-reactor.
PERFECTION.TO THE 'TUBULURES-CROSSED-BY-FLOWING-GAS
PULSATORY.
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In the drawing, we see at 1 the explosion or combustion chamber of a pulso-reactor intended to propel a mobile in the direction of the arrow F. Atmospheric air is admitted into this chamber periodically, between successive explosions or combustions, by any suitable device which does not in itself form the subject of the invention. In the drawing, there is shown schematically and only to fix ideas, an air inlet device comprising a diffuser 2 and a gate of valves 3 which are opened automatically between explosions or combustions by the pressure of the prevailing air. in diffuser 2 and are closed by pressure in chamber 1 during explosions or combustions.
Any other device could be used and in particular a device of the known type comprising no mechanical valve, but having a smaller resistance to the passage of air in the direction of filling the chamber than in the opposite direction. . The liquid fuel is admitted into the chamber by an injector 4 and the explosion or combustion is determined by a spark plug, a burner, a hot part, etc ... The generated gases escape from the chamber. high speed rearward to form the intermittent propellant jet.
This exhaust takes place, according to the invention, through a converging part 5 followed by a divergent part 6, the whole forming a nozzle similar to a Laval nozzle. The divergent part 6 opens into a pipe 7 of large section freely open at 8 at the rear.
In the embodiment of FIG. 1, the pipe 7 is cylindrical, its surface forming a sudden widening of that of the part 6 of the nozzle.
The pipe 7 constitutes a sound pipe which has a natural frequency of vibration in the value of which moreover intervenes the heterogeneous distribution of the densities of the flowing gases, the most dense gas being downstream.
If we experimentally grant this natural frequency of the pipe to the frequency of the pulso-reactor ¯ for a given speed of the latter, for example by suitably adjusting the length 1 of cylinder 7, we obtain a considerable increase in thrust at constant fuel consumption as proved by the tests carried out by the applicant.
This improvement in efficiency results from better use of the discontinuous kinetic energy of. hot gases escaping from chamber 1. Instead of these gases escaping directly into the atmosphere, through a simple tube as in the usual devices, the device described allows them to act on a charge of fresh air which , after the previous exhaust, invaded the rear capacity 7. A significant part of the kinetic energy of the hot gases is transmitted to the fresh air with an efficiency which is as much better than the gases and the air. are found in layered layers and that there is not simply dilution and friction. The device thus allows a transfer of momentum between the gases and the fresh air, at constant kinetic energy, which explains the observed improvement in the propulsion efficiency.
In addition, the device makes it possible to spread the ejection time of the burnt gases over the largest fraction of the period of the pulso-reactor and consequently to increase the thrust.
It is advantageous that part 6 of the ejection nozzle is slowly divergent, at least in the part adjacent to the neck.
The following ratio ratios have also given excellent results;
The area of the cross section of the cylindrical part 7 being greater than three times the area of the cross section of the neck of the nozzle 5-6, the length 1 of the cylinder 7 is greater than a quarter of the length L between the neck of the nozzle and the rear port'8 of the pipe 7.
The volume of pipe 7 obviously plays an important role and it is the cylinder which, for a determined cross section, contains the largest
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volume. However, other considerations may intervene in the choice of the shape to be given to the capacity 7 and to prefer a shape different from that of the cylinder, for example a slightly conical shape.
The Applicant has obtained good results with the production of the pin 2, in which the pipe 7 has a first conical part 7a connected to the outlet of the nozzle 6 and a cylindrical part 7.
Another important advantage that the invention makes it possible to obtain is the improvement in the filling or scavenging with the fresh air of the explosion or combustion chamber 1. This result comes from the production, at the outlet of the nozzle. 6, of a divergent vein occurring naturally in the case of the freeze 1 or conditioned by the shape of the wall 7a in the case of the freeze 2. This diverging flow through the atmosphere causes, at the end of the ejection phase gases, a lowering of the static pressure upstream, that is to say in chamber 1, which promotes filling with fresh air entering this chamber through device 2-3.
For this reason, the arrangement described can be applied to any pipe to be used for the pulsating flow of a gas. One could, for example, achieve as has been described, by means of parts similar to those numbered 5-6-7, the exhaust pipe of one or more cylinders of an internal combustion or combustion engine. internal, especially the exhaust pipe of a two-stroke engine cylinder, whether or not the gas jet is ultimately used to produce a propulsive reaction.
It goes without saying, moreover, that modifications can be made to the pipes which have just been described, in particular by substituting equivalent technical means, without thereby going beyond the scope of the present invention.
CLAIMS.
1. Improvement of the conduits serving for the pulsatile flow of a gas, in particular for the flow to the atmosphere of the jet of the pulso-reactors, which improvement consists in constituting all or part of said conduits by a nozzle convergent-divergent, opening into a capacity of large section compared to that of the neck of this nozzle.
2. Flow pipe according to 1, characterized in that the capacity has the shape of a cylinder.
3. Flow pipe according to 1, characterized in that the capacity has a slightly conical shape.
4. A flow duct according to either of the preceding claims, characterized in that the capacity is connected by a diverging part to the outlet of the nozzle.
5. Flow conduit according to one or other of the preceding claims, characterized in that the capacitor forms a sound pipe whose frequency is tuned to the gas flow frequency, or at least to a frequency of privileged flow.
6. Flow duct according to either of the preceding claims, characterized in that the cross section of the capacity is greater than three times that of the neck of the nozzle.
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