Propulseur à réaction La présente invention concerne les propul seurs à réaction et a pour but d'améliorer leur douceur de démarrage et surtout la sécurité de leur fonctionnement.
Elle a pour objet un propulseur à réaction caractérisé en ce qu'il comprend une chambre de combustion principale dans laquelle débou che une chambre d'allumage auxiliaire, une conduite pour l'injection de comburant dans cette chambre auxiliaire et un dispositif agencé de façon que l'augmentation de pression dans la chambre auxiliaire due à l'allumage dans cette chambre provoque l'introduction de com bustible et de comburant dans la chambre de combustion principale.
Le dessin représente, schématiquement et à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution du propulseur objet de l'invention.
La fig. 1 est une coupe longitudinale de la chambre d'allumage d'une première forme d'exécution du propulseur selon l'invention.
La fig. 2 est une coupe transversale de cette chambre.
La fig. 3 est une vue en élévation, avec coupe partielle, d'une première forme d'exécu tion comprenant la chambre d'allumage des fig. 1 et 2. La hg. 4 est une vue en élévation, avec coupe partielle, d'une deuxième forme d'exé cution.
La fig. 5 est une coupe longitudinale de la chambre d'allumage dé cette deuxième forme d'exécution.
La fig. 6 est une coupe transversale de la chambre de la fig. 5.
La fig. 7 est une vue en élévation, . avec coupe partielle, d'une troisième forme d'exé cution.
La fig. 8 est une vue en élévation, à plus grande échelle, avec coupe partielle, des géné rateurs à poudre du propulseur de la fig. 7.
La fig. 9 est une coupe longitudinale de la chambre d'allumage du propulseur de la fig. 7. La fig. 10 montre une coupe transversale de la chambre selon la fig. 9.
La fig. 12 est une vue en coupe d'une variante de la chambre de combustion du pro pulseur de la fig. 3.
La fig. 13 représente, à plus grande échelle, un détail de la fig. 12.
Le propulseur représenté à la fig. 3 en posi tion de non-fonctionnement est un propulseur non autonome. Sa chambre d'allumage auxi liaire 3 est destinée à être alimentée avec du combustible et du comburant réagissant spon tanément lorsqu'ils sont mélangés. Cette cham bre 3 comprend un corps 1 débouchant dans la chambre de combustion principale 2 du propulseur. Le comburant et le combustible sont introduits dans la chambre 3 respective ment par des conduits 4 et 5 prolongés par des canaux hélicoïdaux 6 et 7.
Ces derniers canaux sont délimités par les parois de rainures. héli coïdales prévues à l'intérieur du corps et obtu rées par un tube fretté 8.
Les rainures formant les canaux 6 et 7 vont en s'élargissant dans le sens de l'écoule ment, de façon à être enveloppées extérieu rement par une surface tronconique 9. Les canaux 6 et 7 débouchent dans un espace de la chambre 3 séparé du reste de cette chambre par un col 10 dont le diamètre est supérieur au diamètre maximum de l'enveloppe tron conique 9.
Les conduits 4 et 5 sont commandés par des soupapes 11 et 12. (fig. 1), actionnées par un organe commun 13.
La partie de la chambre d'allumage 3 où se produit la réaction est prolongée par un convergent 15 qui fixe la pression régnant dans la chambre en fonction du débit du combus tible et du comburant d'allumage et du volume de la chambre.
Le dispositif d'allumage fonctionne de la façon suivante: lorsqu'on man#uvre l'organe de commande 13, le comburant et le combus tible d'allumage pénètrent dans la chambre 3 par les conduits 4 - 6 et 5 - 7 et la réaction se produit spontanément dès qu'ils sont en contact. Au sortir des conduits 6 - 7, ils sont pressés l'un contre l'autre vers les parois de la partie amont de la chambre 3, tandis que les gaz produits par la réaction sont rejetés vers l'axe de cette chambre pour être évacués par le convergent 15 dans la chambre de combus tion 2.
On surmonte ainsi, pendant la réaction, les forces créées par les produits gazeux qui tendent à séparer les particules de comburant de celles de combustible et, de ce fait, à arrêter la réaction. La pression des gaz dans la cham- bre 3 est transmise par le conduit 14 à des organes de commande de l'injection du com burant et du combustible dans la chambre de combustion principale 2.
Le propulseur représenté à la fig. 3 com prend trois pompes 31, 32 et 33 commandées par un arbre 25 relié au rotor mené 24 d'un embrayage hydraulique 27, le rotor menant 24a de ce dernier étant solidaire d'un arbre 26 entraîné par un moteur non représenté. Les pompes 31 et 32 sont entraînées par l'arbre 25, par l'intermédiaire d'engrenages, tandis que la pompe 33 est entraînée directement par l'arbre 25. L'embrayage 27 est commandé par un levier 28 ayant pour effet, dans l'une de ses positions, d'envoyer un fluide à l'embrayage par une tubulure 29, ce qui couple les deux arbres 25 et 26, et dans son autre position de permettre le départ de ce fluide par une tubu lure 30.
L'embrayage hydraulique permet d'allonger le temps s'écoulant entre le démarrage et la marche à plein régime jusqu'à une valeur de l'ordre de plusieurs secondes, pendant que l'embrayage se remplit lentement de son fluide. La tubulure 29 d'arrivée de fluide présente à cet effet un étranglement qui détermine le temps de remplissage. Du fait de ce retard apporté à la marche à plein régime, les pointes de pression à l'allumage peuvent encore être diminuées et on peut faire croître la poussée dans le temps comme on le désire.
La pompe 31 a son admission reliée en 34 à un réservoir, non représenté, de combustible, de kérosène par exemple, et son refoulement est relié à une tubulure 35 sur laquelle est interposé un filtre 36. La tubulure 35 est reliée, d'une part, à une tubulure de retour 37 qui ramène le liquide à l'aspiration de la pompe 31 et, d'autre part, à un conduit 38 à l'extrémité duquel se trouve une soupape 39 sollicitée vers son siège par un ressort 40a. Une vanne 41 est interposée sur la tubulure 37 et est agencée pour s'ouvrir automatiquement lorsqu'une pres sion déterminée règne dans la tubulure 38 en amont de ladite vanne.
La soupape 39, quand elle est ouverte, met le conduit 38 en commu nication avec une tubulure 42 reliée à des injec- teurs de la chambre de combustion 2 du pro pulseur.
La pompe 32,a son admission reliée en 43 à un réservoir, non représenté, de comburant constitué par de l'acide nitrique concentré, et son refoulement est relié à une tubulure 44 sur laquelle est interposé un filtre 45. Autour de la chambre de combustion 2 est ménagé un espace de refroidissement de section annulaire 46 dont l'extrémité située près de la bouche de sortie de la chambre est reliée à la tubulure 44 alors que l'autre est reliée à une tubulure 47.
Cette tubulure 47 envoie le comburant, d'une part, à une tubulure de retour 48 ramenant le comburant à la pompe 32, d'autre part, à un conduit 49 à l'extrémité duquel se trouve une soupape 50 solidaire de la .soupape 39, et, d'autre part, enfin au conduit 4 de faible sec tion débouchant dans la chambre d'allumage 3. Une vanne automatique 51 est interposée sur la tubulure 48 et cette vanne est, de préférence, réglée à la même pression que la vanne 41. La soupape 50, quand elle est ouverte, met le conduit 49 en communication avec un conduit 52 relié à des injecteurs de la chambre de combustion 2.
La pompe 33 a son admission reliée en 53 à un réservoir, non représenté, contenant un combustible réagissant spontanément avec l'acide nitrique concentré. Ce combustible pourrait être, par exemple, de l'O-toluidine, de la triéthylamine, de la 2.3 ou 2.4 diméthyla- niline, de l'alcool furfurylique ou de l'aniline. Cette pompe, sur laquelle est interposé un filtre 55, est reliée à un conduit 5 débouchant dans la chambre d'allumage 3.
La chambre d'allumage 3 est mise en com munication, par la tubulure 14 avec un espace fermé par un piston 56 au déplacement duquel s'oppose un ressort 57. Ce piston 56 est soli daire de deux soupapes 58 et 59, dont l'une est ouverte quand l'autre est fermée et réciproque ment, et qui commandent respectivement une conduite 62 reliant une chambre 60, fermée par un piston 40 soumis à l'action antagoniste du ressort 40a, à la tubulure de retour 37 du combustible et une conduite 61 reliant cette chambre 60 à la tubulure de refoulement 35 du combustible.
Les pompes, injecteurs, vannes et soupapes sont réglés de manière, d'une part, que le débit des matières d'allumage dans la chambre 3 soit sensiblement égal au 1/10 du débit des car burants dans la chambre 2, et, d'autre part, que la pression d'injection desdites matières dans la chambre 3 soit une fraction comprise entre 0,1 et 1 de celle des combustible et comburant dans la chambre 2, en étant cepen dant supérieure à 5 atmosphères.
La valeur de la pression d'injection du combustible d'allu mage provenant de la pompe 33, est légèrement supérieure à celle de la pression régnant dans la chambre de combustion à plein régime, ce qui évite l'emploi d'une vanne antiretour sur le conduit 5, qui serait nécessaire si la pres sion dans la chambre de combustion pouvait devenir supérieure à ladite pression d'injection.
Le propulseur décrit ci-dessus fonctionne de la façon suivante: lorsqu'on place le levier 28 dans la position représentée en traits mixtes, l'arbre 25 est couplé à l'arbre moteur 26 et entraîne les trois pompes 31, 32 et 33. Le combustible provenant de 34 est envoyé dans la tubulure 35 et ne peut parvenir à la cham bre de combustion 2, car la soupape 39 est fermée, ouvre la soupape 41 et retourne à la pompe.
Le comburant est envoyé dans la tubulure 44 et traverse le circuit de refroidissement 46 de la chambre de combustion, dans laquelle il ne peut parvenir car la soupape 50 est fermée. Une faible partie va vers la chambre d'allumage 3 par la tubulure 4 et la plus grande partie s'en retourne à la pompe par la tubulure 48. Le combustible d'allumage est envoyé vers la chambre d'allumage par la tubulure 54 et le conduit 5.
Les soupapes 11 et 12 étant ouvertes par l'actionnement de l'organe 13, le comburant et le combustible d'allumage pénètrent dans la chambre d'allumage 3, où ils réagissent sponta nément l'un avec l'autre, et la pression des gaz engendrés par la réaction, transmise par Iâ tubulure 14,a pour effet de repousser le piston 56, donc d'ouvrir la soupape 59 et de fermer la soupape 58. La pression du combustible transmise par la tubulure 61 agit sur le piston 40 logé dans la chambre 60 et assure l'ouver ture des soupapes 39 et 50.
Le comburant et le combustible pénètrent alors dans la chambre de combustion 2, sensiblement avec la même surpression d'injection, et s'enflamment au contact du jet brûlant sortant de la chambre d'allumage 3. La surpression d'injection du combustible et du comburant dans la chambre de combustion est, de préférence, de l'ordre de 1/10 ou 1/3 de la' pression régnant dans ladite chambre.
Au cours du fonctionnement, la soupape 59 et, par conséquent, les soupapes 39 et 50 sont maintenues ouvertes, .car le piston 56 reste soumis, soit à la pression des gaz développés dans la chambre 3, soit, si l'on arrête l'alimen- tation de celle-ci en cours de fonctionnement, à la pression des gaz développés dans la cham bre de combustion qui parviennent au piston 56 par l'intermédiaire de la chambre 3 et de la tubulure 14. Les vannes 41 et 51 sont presque fermées et servent au réglage de la pression du comburant et du combustible respectivement.
La pompe 33 est avantageusement adaptée de façon que la consommation en combustible d'allumage soit alors presque nulle.
Pour arrêter le propulseur, on ramène le levier 28 à sa position initiale. Du fait de cette opération, l'arbre 25 est découplé de l'arbre moteur 26 et les pompes ralentissent, puis s'ar rêtent. Sous l'effet du ressort 57, la soupape 59 se ferme et la soupape 58 s'ouvre. Le com bustible contenu dans l'espace 60 retourne à la pompe 31 et, sous l'effet du ressort 40, les soupapes 39 et 50 se ferment, ce qui arrête la combustion. Le propulseur. est alors prêt à être utilisé à nouveau.
En vue d'éviter des coups de bélier dans les canalisations en amont des soupapes 39 et 50 et tout particulièrement dans le canal de refroidissement 46, le servomoteur 40 - 60 et lesdites soupapes sont agencés de façon que l'arrivée du combustible et du comburant à la 'chambre de combustion soit arrêtée progres sivement. A cet effet la canalisation d'échap pement 62 présente un ajutage calibré, non représenté, destiné à ralentir l'évacuation du combustible de la chambre 60, et par consé quent le déplacement du piston 40 et des sou papes 39 et 50 dans le sens. de la fermeture, lorsque la soupape 59 est fermée et la soupape 58 ouverte.
En outre, les soupapes 39 et 50 peuvent avoir une forme telle ou être com binées chacune avec une soupape auxiliaire telle que les débits du combustible et du com burant dans les conduits 42 et 52 décroissent progressivement de la valeur de régime à une valeur nulle.
La chambre de combustion 2 du propulseur de la fig. 3 est cylindrique avec un col nette ment marqué, cette forme étant préférable à la forme sphéroïdale, qui est généralement donnée aux chambres de combustion.
Dans cette chambre de combustion, le rap port de la section maximum à la section du col est, de préférence, compris entre 1,56 et 1 et sa longueur sera, de préférence, d'au moins 75 cm.
Le propulseur selon la fig. 3 pourrait aussi être pourvu d'une chambre de combustion telle que celle représentée aux fig. 12 et 13, qui est sensiblement cylindrique sur toute sa longueur, qui sera, de préférence, supérieure à 1 m.
Le combustible et le comburant sont intro duits dans cette chambre par des injecteurs comprenant un corps 125 qui est emboîté dans un élément tubulaire 126 et à l'intérieur duquel est ménagé un alésage axial conique ouvert à son extrémité rétrécie 127 et fermé à son extré mité large par une rondelle 128 sertie dans le corps. Le combustible est introduit dans cet alésage par des orifices latéraux 129 débou chant tangentiellement, de façon à prendre un mouvement de rotation.
L'extrémité du corps 125, où se trouve l'ouverture de l'alésage 127, est extérieurement conique, de même que la partie intérieure correspondante de l'élément 126, de manière à déterminer un espace de section annulaire 130 qui est coaxial avec l'alésage 127 et va en se rétrécissant pour communiquer avec l'intérieur 'de la chambre 2 par une ouverture annulaire entourant l'ouver ture de l'alésage 127. Le comburant traverse l'espace de refroidissement 46 et parvient, par les conduits 47 et 52, aux espaces 130 des injecteurs dans lesquels il pénètre par des orifices latéraux 131 débouchant tangentielle ment.
Le sens de circulation des liquides est tel que les frottements de ces liquides sur les parois tendent, dans leur mouvement de rota tion, à serrer l'injecteur dans la chambre de combustion. Une bague 132 en matière élas tique, insérée dans une gorge 133 de l'élément 126, assure à la fois l'étanchéité et le maintien à force dudit élément sur le corps 125.
Le propulseur représenté à la fig. 4 est un propulseur autonome destiné à n'être utilisé qu'une seule fois. Ce propulseur peut être utilisé, par exemple, comme accélérateur ou propulseur pour un projectile. La chambre d'allumage 3 de ce propulseur (fig. 5 et 6) présente dans sa paroi un logement dans lequel est disposé un corps de matière combustible solide coulée 23. Ce combustible solide peut être, par exemple, une amine telle que la 2-2' diméthyl-benzoïdine, la 3-3' diméthyl-ben- zoïdine ou la p. toluidine ou un mélange de ces amines.
Le poids du combustible. est du même ordre de grandeur que le débit-poids par seconde du comburant dans la chambre 3, lequel poids permet d'assurer, avec un facteur de sécurité suffisant, l'injection du combustible et du comburant et leur inflammation. Le com burant, par exemple de l'acide nitrique con centré, est introduit dans la chambre 3 par des canaux 4 commandés par des soupapes 11, 13 et prolongés par des canaux hélicoïdaux 6, ces derniers canaux étant formés, comme dans la chambre selon la fig. 1, par des rainures obtu rées par un tube fretté 8.
Le propulseur représenté à la fig. 4 com prend un réservoir de comburant de section annulaire 63 dont la paroi intérieure délimite un réservoir de combustible 64. Ces réservoirs peuvent être remplis respectivement par les ori fices 65 et 66. Un premier générateur de gaz à poudre 67 est relié au réservoir 63 par une tubulure 69 initialement fermée par une mem brane 70, et un deuxième générateur de gaz à poudre 71 est relié aux deux réservoirs 63 et 64 par des tubulures initialement fermées par des membranes 72 et 73.
Le circuit d'allumage du générateur 67 comprend une batterie 74 et un interrupteur 75 dont on voit en 76 l'organe de commande. Le circuit d'allumage du géné rateur 71 comprend un contacteur 77 et est connecté en parallèle avec le précédent circuit d'allumage.
Le réservoir de comburant 63, d'acide nitrique par exemple, est relié par la tubulure .4 à la chambre d'allumage 3. Une membrane 78 est interposée sur la tubulure 4. Le réservoir 63 de comburant est également relié par un conduit 79 initialement fermé par une mem brane 80 aux injecteurs de la chambre de com bustion 2. Le réservoir de combustible 64 est, de son côté, relié par un conduit 81 initialement fermé par une membrane 82, aux injecteurs de la chambre 2.
Un conduit 14 transmet la pression de la chambre d'allumage 3 au contacteur 77, de façon que celui-ci, normalement ouvert, se ferme quand la réaction se produit dans la chambre 3.
La pression de rupture de la membrane 78 est inférieure aux pressions de rupture des membranes 72 et 80. Par exemple, la pression de rupture de la membrane 78 peut être de 5 atmosphères et celle de la membrane 80 de 15 atmosphères, celle de la membrane 72 étant comprise entre les deux limites précédentes.
Ce propulseur fonctionne de la façon sui vante : quand une pression est exercée sur l'organe 76, le circuit d'allumage du générateur 67 se ferme, l'interrupteur 75 étant maintenu fermé par un solénoïde. Sous la pression des gaz produits par le générateur 67, la mem brane 70 se rompt et met le comburant sous pression. Cette pression est insuffisante pour rompre les membranes 80 et 72, mais rompt la membrane 78, le comburant pénétrant de ce fait dans la chambre d'allumage 3. L'allu mage se produit immédiatement et la pression des gaz de réaction a pour effet de fermer le contacteur 77, donc le circuit d'allumage du générateur 71.
Les gaz engendrés par ce dernier généra teur mettent sous pression les réservoirs de combustible et de comburant après rupture des membranes 73 et 72. Les membranes 80 et 82 se rompent à leur tour et les comburant et combustible pénètrent, sous la même pression, dans la chambre de combustion, le mélange étant enflammé par le jet brûlant provenant de la chambre d'allumage 3. .
Le propulseur représenté aux fig. 7 et 8, en position de non-fonctionnement, est un. pro pulseur autonome destiné à être utilisé un cer tain nombre de fois. La chambre d'allumage de ce propulseur est représentée en détail aux fig. 9 et 10. Ce propulseur peut être utilisé, par exemple, comme propulseur d'avions d'inter ception ou de projectiles à longue portée.
Le comburant alimentant la chambre 3 peut être constitué, par exemple, par de l'acide nitri que fortement concentré et le combustible, par exemple, par un hydrocarbure tel que le ben zène ou le kérosène, un alcool tel que le mé thanol ou l'éthanol ou un mélange de ces corps. L'injection du comburant et du combustible dans la chambre d'allumage 3 est effectuée par un double injecteur à cônes 16 - 17. L'élément tronconique 16 de cet injecteur est percé de trous tangentiels 18 mettant en communica tion un espace de section annulaire de l'injec teur avec une chambre 19 prévue dans le corps 1 et dans laquelle débouchent les conduits d'arrivée 4 du comburant.
Le tube cylindrique 17 de l'injecteur est percé de trous tangentiels 20 mettant en communication l'intérieur de ce tube avec une autre chambre 21 dans laquelle débouchent les conduits d'arrivée 5 du com bustible. Comme dans la forme d'exécution représentée aux fig. 1 et 2, des soupapes 11 et 12, commandées par un organe commun 13, sont interposées sur les conduits d'arrivée 4 et 5, et un conduit 14 transmet à l'organe de commande des injecteurs de la chambre de combustion la pression régnant dans la cham bre d'allumage.
La chambre 3 comprend, en outre, des électrodes 22 et 22a isolées du corps 1 de la chambre 3, et entre lesquelles sont destinées à jaillir des étincelles servant à assurer un allumage convenable du comburant et du com bustible.
Dans une variante (fig. 11) la chambre d'allumage 3 pourrait comprendre trois élec- trodes 22 de l'extrémité desquelles les étincelles jaillissent sur des douilles 22b entourant res pectivement chacune des électrodes 22 en étant, bien entendu, isolées de celles-ci.
Lorsqu'on manoeuvre l'organe de com mande 13, le comburant pénètre dans la cham bre 3 sous forme d'un cône creux alors que le jet du combustible, sortant du tube cylin- dique 17, s'évase, en pénétrant dans la chambre 3 sous forme d'un jet conique creux dont l'angle au sommet est supérieur à celui du jet comburant. Dans la partie commune aux deux jets, est réalisé un mélange très homogène. La pression produite par les gaz résultant de la combustion est transmise par le canal 14 à l'organe de commande des injecteurs de la chambre de combustion qui sera décrit plus loin.
Le propulseur représenté aux fig. 7 et 8, comprend une turbine 87 susceptible d'être actionnée par un gaz provenant de générateurs à poudre 88a, 88b, 88c, etc. auxquels l'ad mission de la turbine est reliée par l'intermé- diaire d'un collecteur 89 et d'une tubulure 90, le gaz d'échappement étant évacué en 91.
Les générateurs de gaz de poudre, qui sont représentés à plus grande échelle à la fig. 8, sont constitués chacun par un cylindre 92 qui comporte intérieurement, près de ses extré mités, deux plaques 93 et 94 munies de perfo rations, qui maintiennent une barre de poudre pressée ou fondue 95. Un revêtement réfrac taire 96 est disposé dans l'espace compris entre la paroi du cylindre 92 et la barre de pou dre 95.
Le cylindre 92 est fermé à une de ses extrémités par un chapeau à double paroi 97, entre les parois duquel est disposée une couche de matière isolante 98. L'autre extrémité du cylindre 92 est fermée par un chapeau 99 à l'intérieur duquel sont placées une grille de protection 100, en forme de panier, et une membrane métallique 101. Cette membrane, qui obture l'orifice du chapeau 99 avant l'uti lisation du générateur, repose sur une plaque intérieure perforée 102 et l'ensemble est main tenu dans le chapeau 99 par un écrou 103. Des plaques 104 sont prévues pour favo riser le mélange des gaz de poudre provenant directement de la barre 95 avec ceux ayant traversé la matière réfractaire 96.
Un ajutage de sortie du chapeau 99 est raccordé au col lecteur 89.
Un dispositif d'allumage est prévu à chaque extrémité de la barre 95, seul l'un de ces dis positifs étant représenté à la fig. 7. L'un de ces dispositifs comprend une résistance en spi rale 105, noyée dans une charge de poudre auxiliaire. Cette résistance est reliée à des bornes noyées dans une pièce isolante 106 qui est fixée dans le chapeau 97.
Une résistance 107 noyée dans une charge de poudre auxiliaire est placée dans l'autre extrémité du cylindre. Cette résistance 107 est reliée à des bornes noyées dans une pièce isolante 108 qui est fixée au cylindre 92.
La turbine 87 est couplée à deux pompes 31 et 32 et reliée à un rupteur 109. Ces pompes sont agencées, de la manière décrite en référence à la fig. 3, pour envoyer le combu rant et le combustible, d'une part, dans la chambre d'allumage 3 et, d'autre part, dans la chambre de combustion 2. Les tubulures 4 et 5 relient la chambre d'allumage 3 aux tubulures 47 et 35.
Le circuit d'allumage des générateurs 88a, 88b, 88c, etc. comprend en série une batterie 110, un contacteur 111, un interrupteur 112, normalement fermé et s'ouvrant lorsqu'une certaine pression règne dans le collecteur 89, et un relais distributeur 113 mettant en circuit successivement les générateurs 88a, 88b, 88c, etc. Ce relais comporte un dispositif électrique maintenant en circuit chaque générateur pen dant un certain temps, par exemple 0,5 se conde, indépendamment de la durée de l'im pulsion.
Le circuit d'excitation du contacteur 111 comprend en parallèle un relais 114 constitué, par un bilame et un interrupteur 115, norma lement ouvert et se fermant lorsqu'une certaine pression règne dans la chambre de combustion 2. Ce circuit d'excitation est agencé pour être connecté à la source 110, lorsqu'une impulsion est exercée sur un bouton de manoeuvre 116, et rester connecté lorsque cette impulsion a cessé.
En parallèle avec le relais distributeur 113 sont connectés le primaire d'une bobine d'allu mage 117 dont le secondaire est relié à l'une des électrodes 22, 22a de la chambre 3, deux électrovannes 119 et 120 et, par l'intermé diaire d'un interrupteur 121 normalement ouvert, un électro-aimant 122 qui, lorsqu'il est excité, ouvre la soupape 59 et ferme la soupape 58.
La fermeture de l'interrupteur 121 est commandée par une capsule manométrique 123, reliée par la tubulure 14 à la chambre d'allumage 3, lorsqu'une certaine pression règne dans cette chambre. Un interrupteur de sécurité 124 est connecté en série avec la batterie 110.
Les pompes, injecteurs, vannes et soupapes sont réglés de manière que, d'une part, le débit des matières d'allumage dans la chambre 3 soit sensiblement égal au 1/10 du débit du mélange combustible-comburant dans la cham bre 2 et, d'autre part, que la pression d7injec- tion de ces matières dans la chambre 3 soit égale à celle du combustible et du comburant dans la chambre 2.
Le propulseur fonctionne de la façon sui- van-te: lorsqu'on appuie sur l'organe de com mande 116, le contacteur 111 se ferme et le circuit d'excitation du contacteur reste fermé par le relais 114 lorsqu'on cesse d'appuyer sur l'organe 116. La fermeture du contacteur 111 assure l'ouverture des électrovannes 119 et 120 et la mise en circuit de la bobine 117. D'autre part, le relais distributeur 113 met en circuit avec un certain retard l'allumeur du générateur à gaz 88a.
La partie des gaz produits à l'arrière du générateur pénètre dans l'espace délimité par le chapeau 97 et la grille 93, puis traverse la matière réfractaire 96. Ces gaz se mélangent à ceux sortant directement du cylindre. 92 et le mélange, homogénéisé par les plaques 104, provoque, quand sa pression atteint la valeur de fonctionnement, la rupture de la membrane 101. Les fragments de cette dernière sont arrêtés par la grille 100 et ne peuvent, de ce fait, arriver au collecteur 89.
La pressiôn des gaz ne peut entraîner la rupture des mem- braves 101 des autres générateurs, car lesdites membranes sont alors appuyées sur leur grille respective 102.
Les gaz produits par le générateur 88a sont envoyés par le collecteur 89 et la tubulure 90 à la turbine 87 qui est ainsi mise en rotation en entraînant les pompes 31 et 32. La pompe 31 envoie dans la tubulure 35 le combustible dont une partie pénètre dans la chambre d'allu mage 3 par la tubulure 5, la plus grande partie revenant à la pompe par la tubulure 37 car la soupape 39 est fermée. De son côté, la pompe 32 envoie dans la tubulure 48 le comburant dont une faible partie pénètre dans la chambre d'allumage 3 par la tubulure 4, la plus grande partie de ce comburant retournant à la pompe par la tubulure 48, car la soupape 50 est fer mée.
L'éclateur 118 assure l'allumage régulier dans la chambre 3 et la pression créée par les gaz de combustion est transmise par la con duite 14 et assure la. fermeture de l'interrup teur 121.
Pendant ce temps, la pression produite dans le collecteur 89 a assuré l'ouverture de l'inter rupteur 112 et produit la mise hors circuit du relais distributeur 113.
Du fait de la fermeture de l'interrupteur 121, l'électro-aimant 122 est excité et assure simultanément l'ouverture de la soupape 59 et la fermeture de la soupape 58, le combustible pouvant alors pénétrer dans l'espace 60 et repousser le piston 40 à l'encontre du ressort 40a, ce qui entraîne l'ouverture des soupapes 39 et 50. Le comburant et le combustible pénè trent alors dans la chambre de combustion respectivement par les tubulures 52 et 42. Le mélange ainsi introduit dans la chambre 2 s'enflamme sous l'action du jet chaud sortânt de la chambre d'allumage 3.
Au bout d'un temps déterminé, par exemple 3 secondes après la mise en circuit du contac teur 111, le relais 114 s'ouvre, mais le circuit d'excitation de ce contacteur reste fermé, car, pendant ce temps, l'interrupteur 115 s'est fermé sous l'action de la pression produite dans la chambre 2 par les gaz de combustion.
Si une avarie se produit, par exemple l'éclatement des tubulures 35 ou 44, l'interrupteur 115 s'ouvre, ce qui entraîne l'ouverture du contacteur 111, le même résultat pouvant d'ailleurs être réalisé en agissant sur l'organe de commande. de l'in- terrupteur124. Lorsque le contacteur 111 s'ou vre, l'électro-aimant 122 n'est plus alimenté et le ressort 57 assure la fermeture de la soupape 59 et l'ouverture de la soupape 58, ce qui entraîne la fermeture des soupapes 39 et 50, et par suite, l'arrêt du propulseur:
Dans le cas normal, le fonctionnement du propulseur continue jusqu'à épuisement des gaz développés dans l'appareil 88a, c'est-à-dire pendant un temps prédéterminé avec certitude. Lorsque la pression baisse dans le collecteur 89 et corrélativement dans la chambre de com bustion 2, l'interrupteur <B>115</B> s'ouvre, ce qui entraîne l'arrêt du propulseur, de la manière décrite précédemment, et l'interrupteur 112 se ferme.
Par suite, si on désire que le propulseur continue de fonctionner, il est nécessaire d'exer cer une nouvelle action sur l'organe de com mande 116 ; le relais distributeur 113 met alors en circuit le générateur 88b et le fonctionne ment reprend de la manière indiquée plus haut. Les générateurs 88a, 88b, 88c, etc. peuvent être agencés pour fournir à la turbine 87 la même puissance.
Ils peuvent également être conçus pour assurer le fonctionnement du pro pulseur suivant des temps différents. C'est ainsi, par exemple, que l'on peut prévoir dix géné rateurs fonctionnant chacun entre 20 et 30 secondes pour le décollage et le vol, et trois ou quatre générateurs fonctionnant, moins long temps, par exemple entre 3 et 5 secondes pour fournir une poussée plus faible pour l'atter rissage.
Dans une variante du propulseur représenté à la fig. 3, la chambre auxiliaire 3 pourrait être pourvue d'un dispositif d'allumage sem blable à celui représenté à la fig. 9. Cette variante, bien entendu, ne comprendrait pas la pompe 33 et la conduite 5 serait reliée à la conduite de combustible 35. D'autre part, des moyens pourraient être prévus pour arrêter l'injection des carburants dans la chambre d'allumage 2 lorsque la pression dans la cham bre de combustion a atteint une certaine valeur.
C'est ainsi, par exemple, que dans le propulseur de la fig. 7, l'interrupteur 115 pourrait être agencé pour assurer, lors de sa fermeture, la fermeture de soupapes interposées sur les tubu lures 4 et 5 et la mise hors circuit du rupteur 109 ou des électrodes 22, 22a.
Il faut noter que certaines parties des pro pulseurs décrits, notamment les membranes et les soupapes, sont à protéger contre l'action corrosive de l'acide, en vue d'assurer un bon fonctionnement de l'ensemble, même après un long stockage. Cette protection peut être avan tageusement réalisée en munissant ces pièces d'un revêtement de chrome obtenu par dif fusion.
Reaction thruster The present invention relates to reaction thrusters and its aim is to improve their starting smoothness and above all the safety of their operation.
It relates to a reaction propellant characterized in that it comprises a main combustion chamber into which an auxiliary ignition chamber opens, a pipe for injecting oxidant into this auxiliary chamber and a device arranged so that the increase in pressure in the auxiliary chamber due to ignition in this chamber causes the introduction of fuel and oxidizer into the main combustion chamber.
The drawing represents, schematically and by way of example, several embodiments of the propellant object of the invention.
Fig. 1 is a longitudinal section of the ignition chamber of a first embodiment of the propellant according to the invention.
Fig. 2 is a cross section of this chamber.
Fig. 3 is an elevational view, in partial section, of a first embodiment comprising the ignition chamber of FIGS. 1 and 2. The hg. 4 is an elevational view, in partial section, of a second embodiment.
Fig. 5 is a longitudinal section of the ignition chamber of this second embodiment.
Fig. 6 is a cross section of the chamber of FIG. 5.
Fig. 7 is an elevational view,. with partial cut, of a third form of execution.
Fig. 8 is an elevational view, on a larger scale, with partial section, of the powder generators of the propellant of FIG. 7.
Fig. 9 is a longitudinal section of the ignition chamber of the propellant of FIG. 7. FIG. 10 shows a cross section of the chamber according to FIG. 9.
Fig. 12 is a sectional view of a variant of the combustion chamber of the propeller of FIG. 3.
Fig. 13 shows, on a larger scale, a detail of FIG. 12.
The thruster shown in FIG. 3 in the non-operating position is a non-autonomous thruster. Its auxiliary ignition chamber 3 is intended to be supplied with fuel and oxidizer which react spontaneously when they are mixed. This chamber 3 comprises a body 1 opening into the main combustion chamber 2 of the thruster. The oxidizer and the fuel are introduced into chamber 3 respectively through conduits 4 and 5 extended by helical channels 6 and 7.
These latter channels are delimited by the walls of grooves. heli coïdales provided inside the body and obturated by a shrink tube 8.
The grooves forming the channels 6 and 7 widen in the direction of flow, so as to be enveloped on the outside by a frustoconical surface 9. The channels 6 and 7 open into a space of the chamber 3 separated from the rest of this chamber by a neck 10, the diameter of which is greater than the maximum diameter of the conical truncated casing 9.
The conduits 4 and 5 are controlled by valves 11 and 12. (fig. 1), actuated by a common member 13.
The part of the ignition chamber 3 where the reaction takes place is extended by a convergent 15 which fixes the pressure prevailing in the chamber as a function of the flow rate of the fuel and of the ignition oxidant and of the volume of the chamber.
The ignition device works as follows: when operating the control member 13, the oxidizer and the ignition fuel enter chamber 3 through conduits 4 - 6 and 5 - 7 and the reaction occurs spontaneously as soon as they are in contact. On leaving conduits 6 - 7, they are pressed against one another towards the walls of the upstream part of chamber 3, while the gases produced by the reaction are rejected towards the axis of this chamber to be evacuated. by the convergent 15 in the combustion chamber 2.
In this way, during the reaction, the forces created by the gaseous products which tend to separate the oxidizer particles from those of the fuel are overcome, and thereby stop the reaction. The gas pressure in chamber 3 is transmitted through line 14 to control members for the injection of the fuel and fuel into the main combustion chamber 2.
The thruster shown in FIG. 3 com takes three pumps 31, 32 and 33 controlled by a shaft 25 connected to the driven rotor 24 of a hydraulic clutch 27, the driving rotor 24a of the latter being integral with a shaft 26 driven by a motor not shown. The pumps 31 and 32 are driven by the shaft 25, through gears, while the pump 33 is driven directly by the shaft 25. The clutch 27 is controlled by a lever 28 having the effect, in one of its positions, to send a fluid to the clutch through a pipe 29, which couples the two shafts 25 and 26, and in its other position to allow the departure of this fluid through a pipe 30.
The hydraulic clutch makes it possible to lengthen the time elapsing between starting and running at full speed to a value of the order of several seconds, while the clutch slowly fills with its fluid. The fluid inlet pipe 29 has for this purpose a constriction which determines the filling time. Because of this delay in running at full speed, the ignition pressure peaks can be further reduced and the thrust can be increased over time as desired.
The pump 31 has its inlet connected at 34 to a reservoir, not shown, of fuel, kerosene for example, and its discharge is connected to a pipe 35 on which is interposed a filter 36. The pipe 35 is connected, with a on the one hand, to a return pipe 37 which returns the liquid to the suction of the pump 31 and, on the other hand, to a duct 38 at the end of which is a valve 39 urged towards its seat by a spring 40a. A valve 41 is interposed on the pipe 37 and is arranged to open automatically when a determined pressure prevails in the pipe 38 upstream of said valve.
The valve 39, when it is open, puts the duct 38 in communication with a pipe 42 connected to the injectors of the combustion chamber 2 of the propeller.
The pump 32, has its inlet connected at 43 to a reservoir, not shown, of oxidizer consisting of concentrated nitric acid, and its discharge is connected to a pipe 44 on which is interposed a filter 45. Around the chamber of combustion 2 is provided a cooling space of annular section 46 whose end located near the outlet mouth of the chamber is connected to the pipe 44 while the other is connected to a pipe 47.
This pipe 47 sends the oxidizer, on the one hand, to a return pipe 48 returning the oxidizer to the pump 32, on the other hand, to a pipe 49 at the end of which is a valve 50 integral with the valve. 39, and, on the other hand, finally to the duct 4 of small section opening into the ignition chamber 3. An automatic valve 51 is interposed on the pipe 48 and this valve is preferably adjusted to the same pressure as the valve 41. The valve 50, when it is open, places the duct 49 in communication with a duct 52 connected to the injectors of the combustion chamber 2.
The pump 33 has its inlet connected at 53 to a reservoir, not shown, containing a fuel which reacts spontaneously with concentrated nitric acid. This fuel could be, for example, O-toluidine, triethylamine, 2.3 or 2.4 dimethylaniline, furfuryl alcohol or aniline. This pump, on which is interposed a filter 55, is connected to a conduit 5 opening into the ignition chamber 3.
The ignition chamber 3 is put into communication, by the pipe 14 with a space closed by a piston 56 to the movement of which opposes a spring 57. This piston 56 is integral with two valves 58 and 59, of which the one is open when the other is closed and vice versa, and which respectively control a pipe 62 connecting a chamber 60, closed by a piston 40 subjected to the antagonistic action of the spring 40a, to the return pipe 37 of the fuel and a pipe 61 connecting this chamber 60 to the fuel delivery pipe 35.
The pumps, injectors, valves and valves are adjusted so, on the one hand, that the flow of ignition materials in chamber 3 is substantially equal to 1/10 of the flow of fuels in chamber 2, and, d 'on the other hand, that the injection pressure of said materials in chamber 3 is a fraction between 0.1 and 1 of that of the fuel and oxidizer in chamber 2, while being however greater than 5 atmospheres.
The value of the injection pressure of the ignition fuel coming from the pump 33 is slightly higher than that of the pressure prevailing in the combustion chamber at full speed, which avoids the use of a non-return valve on line 5, which would be necessary if the pressure in the combustion chamber could become greater than said injection pressure.
The thruster described above operates in the following way: when the lever 28 is placed in the position shown in phantom, the shaft 25 is coupled to the motor shaft 26 and drives the three pumps 31, 32 and 33. The fuel from 34 is sent to the pipe 35 and cannot reach the combustion chamber 2, because the valve 39 is closed, opens the valve 41 and returns to the pump.
The oxidant is sent into the pipe 44 and passes through the cooling circuit 46 of the combustion chamber, into which it cannot reach because the valve 50 is closed. A small part goes to the ignition chamber 3 through the pipe 4 and the greater part returns to the pump through the pipe 48. The ignition fuel is sent to the ignition chamber through the pipe 54 and conduit 5.
The valves 11 and 12 being opened by the actuation of the member 13, the oxidizer and the ignition fuel enter the ignition chamber 3, where they spontaneously react with each other, and the pressure of the gases generated by the reaction, transmitted by the pipe 14, has the effect of pushing back the piston 56, thus opening the valve 59 and closing the valve 58. The fuel pressure transmitted by the pipe 61 acts on the piston 40 housed in chamber 60 and ensures the opening of valves 39 and 50.
The oxidizer and the fuel then enter the combustion chamber 2, substantially with the same injection overpressure, and ignite in contact with the hot jet leaving the ignition chamber 3. The injection overpressure of the fuel and oxidizer in the combustion chamber is preferably of the order of 1/10 or 1/3 of the pressure prevailing in said chamber.
During operation, the valve 59 and, consequently, the valves 39 and 50 are kept open, because the piston 56 remains subjected either to the pressure of the gases developed in the chamber 3, or, if the shutdown is stopped. 'supply of the latter during operation, at the pressure of the gases developed in the combustion chamber which reach the piston 56 via the chamber 3 and the pipe 14. The valves 41 and 51 are almost closed and are used to regulate the pressure of the oxidizer and the fuel respectively.
The pump 33 is advantageously adapted so that the consumption of ignition fuel is then almost zero.
To stop the thruster, the lever 28 is returned to its initial position. As a result of this operation, the shaft 25 is decoupled from the motor shaft 26 and the pumps slow down and then stop. Under the effect of the spring 57, the valve 59 closes and the valve 58 opens. The fuel contained in the space 60 returns to the pump 31 and, under the effect of the spring 40, the valves 39 and 50 close, which stops the combustion. The thruster. is then ready to be used again.
In order to avoid water hammer in the pipes upstream of the valves 39 and 50 and more particularly in the cooling channel 46, the booster 40 - 60 and said valves are arranged so that the arrival of fuel and oxidizer to the combustion chamber is gradually stopped. To this end, the exhaust pipe 62 has a calibrated nozzle, not shown, intended to slow the evacuation of fuel from the chamber 60, and consequently the movement of the piston 40 and of the valves 39 and 50 in the direction . closing, when the valve 59 is closed and the valve 58 open.
In addition, the valves 39 and 50 may have such a shape or each be combined with an auxiliary valve such that the flow rates of fuel and of the fuel in the conduits 42 and 52 gradually decrease from the speed value to a zero value.
The combustion chamber 2 of the propellant of FIG. 3 is cylindrical with a clearly marked neck, this shape being preferable to the spheroidal shape, which is generally given to combustion chambers.
In this combustion chamber, the ratio of the maximum section to the section of the neck is preferably between 1.56 and 1 and its length will preferably be at least 75 cm.
The thruster according to fig. 3 could also be provided with a combustion chamber such as that shown in FIGS. 12 and 13, which is substantially cylindrical over its entire length, which will preferably be greater than 1 m.
The fuel and the oxidizer are introduced into this chamber by injectors comprising a body 125 which is fitted into a tubular element 126 and inside which is formed a conical axial bore open at its narrow end 127 and closed at its end. wide by a washer 128 crimped into the body. The fuel is introduced into this bore through lateral orifices 129 opening out tangentially, so as to take a rotational movement.
The end of the body 125, where the opening of the bore 127 is located, is externally conical, as is the corresponding interior part of the element 126, so as to determine an annular section space 130 which is coaxial with the bore 127 and tapers to communicate with the interior of the chamber 2 through an annular opening surrounding the opening of the bore 127. The oxidant passes through the cooling space 46 and arrives, through the conduits 47 and 52, to the spaces 130 of the injectors into which it enters through lateral orifices 131 opening tangentially.
The direction of circulation of the liquids is such that the friction of these liquids on the walls tends, in their rotational movement, to clamp the injector into the combustion chamber. A ring 132 of elastic material, inserted in a groove 133 of the element 126, ensures both the sealing and the force-holding of said element on the body 125.
The thruster shown in FIG. 4 is a self-contained thruster intended to be used only once. This propellant can be used, for example, as an accelerator or propellant for a projectile. The ignition chamber 3 of this propellant (Figs. 5 and 6) has in its wall a housing in which is disposed a body of cast solid combustible material 23. This solid fuel can be, for example, an amine such as 2. -2 'dimethyl-benzoidine, 3-3' dimethyl-benzoidine or p. toluidine or a mixture of these amines.
The weight of the fuel. is of the same order of magnitude as the flow-rate per second of the oxidizer in chamber 3, which weight ensures, with a sufficient safety factor, the injection of the fuel and the oxidizer and their ignition. The fuel, for example concentrated nitric acid, is introduced into chamber 3 by channels 4 controlled by valves 11, 13 and extended by helical channels 6, the latter channels being formed, as in the chamber according to fig. 1, by grooves obturated by a shrink tube 8.
The thruster shown in FIG. 4 com takes an oxidizer tank of annular section 63, the inner wall of which delimits a fuel tank 64. These tanks can be filled respectively through the ports 65 and 66. A first powder gas generator 67 is connected to the tank 63 by a pipe 69 initially closed by a membrane 70, and a second powder gas generator 71 is connected to the two reservoirs 63 and 64 by pipes initially closed by membranes 72 and 73.
The generator ignition circuit 67 comprises a battery 74 and a switch 75 of which the control member can be seen at 76. The ignition circuit of the generator 71 comprises a contactor 77 and is connected in parallel with the previous ignition circuit.
The oxidizer tank 63, for example nitric acid, is connected by the pipe .4 to the ignition chamber 3. A membrane 78 is interposed on the pipe 4. The oxidizer tank 63 is also connected by a pipe 79 initially closed by a membrane 80 to the injectors of the combustion chamber 2. The fuel tank 64 is, for its part, connected by a conduit 81 initially closed by a membrane 82, to the injectors of the chamber 2.
A conduit 14 transmits the pressure from the ignition chamber 3 to the contactor 77, so that the latter, normally open, closes when the reaction takes place in the chamber 3.
The rupture pressure of membrane 78 is lower than the rupture pressures of membranes 72 and 80. For example, the rupture pressure of membrane 78 may be 5 atmospheres and that of membrane 80 can be 15 atmospheres, that of the membrane. 72 being between the two preceding limits.
This propellant operates as follows: when pressure is exerted on the member 76, the ignition circuit of the generator 67 closes, the switch 75 being held closed by a solenoid. Under the pressure of the gases produced by the generator 67, the membrane 70 breaks and puts the oxidizer under pressure. This pressure is insufficient to rupture the membranes 80 and 72, but ruptures the membrane 78, the oxidizer thereby entering the ignition chamber 3. The ignition occurs immediately and the pressure of the reaction gases has the effect of close the contactor 77, therefore the ignition circuit of the generator 71.
The gases generated by the latter generator pressurize the fuel and oxidizer tanks after rupture of the membranes 73 and 72. The membranes 80 and 82 in turn rupture and the oxidizer and fuel enter, under the same pressure, into the combustion chamber, the mixture being ignited by the hot jet coming from the ignition chamber 3..
The thruster shown in FIGS. 7 and 8, in the non-operating position, is one. stand-alone pro pulser intended to be used a certain number of times. The ignition chamber of this propellant is shown in detail in FIGS. 9 and 10. This thruster can be used, for example, as a thruster of inter ception planes or long range projectiles.
The oxidizer feeding the chamber 3 can consist, for example, of highly concentrated nitric acid and the fuel, for example, of a hydrocarbon such as benzene or kerosene, an alcohol such as methanol or l ethanol or a mixture of these substances. The injection of the oxidizer and the fuel into the ignition chamber 3 is carried out by a double cone injector 16-17. The frustoconical element 16 of this injector is pierced with tangential holes 18 bringing into communication a space of annular section. of the injector with a chamber 19 provided in the body 1 and into which the inlet conduits 4 of the oxidizer emerge.
The cylindrical tube 17 of the injector is pierced with tangential holes 20 placing the inside of this tube in communication with another chamber 21 into which the fuel inlet ducts 5 emerge. As in the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, valves 11 and 12, controlled by a common member 13, are interposed on the inlet ducts 4 and 5, and a duct 14 transmits the pressure prevailing to the control member of the injectors of the combustion chamber in the ignition chamber.
The chamber 3 further comprises electrodes 22 and 22a insulated from the body 1 of the chamber 3, and between which are intended to shoot out sparks serving to ensure proper ignition of the oxidizer and the fuel.
In a variant (fig. 11) the ignition chamber 3 could comprise three electrodes 22 from the end of which the sparks shoot out on bushes 22b respectively surrounding each of the electrodes 22 being, of course, insulated from them. this.
When the control member 13 is operated, the oxidizer enters chamber 3 in the form of a hollow cone while the jet of fuel, leaving the cylindrical tube 17, widens, entering the chamber. chamber 3 in the form of a hollow conical jet whose angle at the top is greater than that of the oxidizing jet. In the part common to the two jets, a very homogeneous mixture is produced. The pressure produced by the gases resulting from the combustion is transmitted through the channel 14 to the control member of the injectors of the combustion chamber which will be described below.
The thruster shown in FIGS. 7 and 8, comprises a turbine 87 capable of being actuated by a gas coming from powder generators 88a, 88b, 88c, etc. to which the turbine inlet is connected by the intermediary of a manifold 89 and a pipe 90, the exhaust gas being discharged at 91.
The powder gas generators, which are shown on a larger scale in FIG. 8, each consist of a cylinder 92 which has internally, near its ends, two plates 93 and 94 provided with perforations, which hold a bar of pressed or molten powder 95. A refractory coating 96 is arranged in the space between the wall of the cylinder 92 and the powder bar 95.
The cylinder 92 is closed at one of its ends by a double-walled cap 97, between the walls of which is disposed a layer of insulating material 98. The other end of the cylinder 92 is closed by a cap 99 inside which are arranged. placed a protective grid 100, in the form of a basket, and a metal membrane 101. This membrane, which closes the orifice of the cap 99 before the use of the generator, rests on a perforated inner plate 102 and the assembly is hand held in the cap 99 by a nut 103. Plates 104 are provided to favor the mixing of the powder gases coming directly from the bar 95 with those which have passed through the refractory material 96.
A hat outlet nozzle 99 is connected to the reader neck 89.
An ignition device is provided at each end of the bar 95, only one of these positive devices being shown in FIG. 7. One of these devices comprises a coil resistance 105, embedded in an auxiliary powder charge. This resistor is connected to terminals embedded in an insulating part 106 which is fixed in the cap 97.
A resistor 107 embedded in an auxiliary powder charge is placed in the other end of the cylinder. This resistor 107 is connected to terminals embedded in an insulating part 108 which is fixed to cylinder 92.
The turbine 87 is coupled to two pumps 31 and 32 and connected to a breaker 109. These pumps are arranged in the manner described with reference to FIG. 3, to send the combustive and fuel, on the one hand, to the ignition chamber 3 and, on the other hand, to the combustion chamber 2. The pipes 4 and 5 connect the ignition chamber 3 to the nozzles 47 and 35.
The ignition circuit of generators 88a, 88b, 88c, etc. comprises in series a battery 110, a contactor 111, a switch 112, normally closed and opening when a certain pressure prevails in the manifold 89, and a distributor relay 113 successively switching on the generators 88a, 88b, 88c, etc. . This relay comprises an electrical device which maintains each generator in circuit for a certain time, for example 0.5 seconds, regardless of the duration of the pulse.
The excitation circuit of the contactor 111 comprises in parallel a relay 114 consisting of a bimetallic strip and a switch 115, normally open and closing when a certain pressure prevails in the combustion chamber 2. This excitation circuit is arranged to be connected to the source 110, when a pulse is exerted on an operating button 116, and to remain connected when this pulse has ceased.
In parallel with the distributor relay 113 are connected the primary of an ignition coil 117, the secondary of which is connected to one of the electrodes 22, 22a of the chamber 3, two solenoid valves 119 and 120 and, through the intermediary Diary of a normally open switch 121, an electromagnet 122 which, when energized, opens valve 59 and closes valve 58.
The closing of the switch 121 is controlled by a manometric capsule 123, connected by the pipe 14 to the ignition chamber 3, when a certain pressure prevails in this chamber. A safety switch 124 is connected in series with the battery 110.
The pumps, injectors, valves and valves are adjusted so that, on the one hand, the flow rate of ignition materials in chamber 3 is substantially equal to 1/10 of the flow rate of the fuel-oxidant mixture in chamber 2 and , on the other hand, that the injection pressure of these materials in chamber 3 is equal to that of the fuel and oxidizer in chamber 2.
The thruster operates in the following way: when the control member 116 is pressed, the contactor 111 closes and the excitation circuit of the contactor remains closed by the relay 114 when the power is stopped. press the component 116. The closing of the contactor 111 opens the solenoid valves 119 and 120 and the coil 117 is switched on. On the other hand, the distributor relay 113 switches the igniter on with a certain delay. of the gas generator 88a.
The part of the gases produced at the rear of the generator enters the space delimited by the cap 97 and the grid 93, then passes through the refractory material 96. These gases mix with those leaving the cylinder directly. 92 and the mixture, homogenized by the plates 104, causes, when its pressure reaches the operating value, the rupture of the membrane 101. The fragments of the latter are stopped by the grid 100 and cannot, therefore, reach the collector 89.
The pressure of the gases cannot cause the membranes 101 of the other generators to rupture, because said membranes are then pressed on their respective grid 102.
The gases produced by the generator 88a are sent by the manifold 89 and the pipe 90 to the turbine 87 which is thus set in rotation by driving the pumps 31 and 32. The pump 31 sends the fuel into the pipe 35, a part of which enters the chamber. the ignition chamber 3 through the tube 5, the greater part returning to the pump through the tube 37 because the valve 39 is closed. For its part, the pump 32 sends the oxidizer into the pipe 48, a small part of which enters the ignition chamber 3 through the pipe 4, most of this oxidizer returning to the pump through the pipe 48, because the valve 50 is closed.
The spark gap 118 ensures regular ignition in the chamber 3 and the pressure created by the combustion gases is transmitted through the duct 14 and ensures the. closing of switch 121.
During this time, the pressure produced in the manifold 89 ensured the opening of the switch 112 and produced the switching off of the distributor relay 113.
Due to the closing of the switch 121, the electromagnet 122 is energized and simultaneously ensures the opening of the valve 59 and the closing of the valve 58, the fuel then being able to enter the space 60 and push the gas back. piston 40 against the spring 40a, which causes the opening of the valves 39 and 50. The oxidizer and the fuel then enter the combustion chamber respectively through the pipes 52 and 42. The mixture thus introduced into the chamber 2 ignites under the action of the hot jet coming out of the ignition chamber 3.
At the end of a determined time, for example 3 seconds after switching on the contactor 111, the relay 114 opens, but the excitation circuit of this contactor remains closed, because, during this time, the switch 115 closed under the action of the pressure produced in chamber 2 by the combustion gases.
If a damage occurs, for example the bursting of the tubes 35 or 44, the switch 115 opens, which causes the opening of the contactor 111, the same result can moreover be achieved by acting on the member. control. of the switch 124. When the contactor 111 opens, the electromagnet 122 is no longer supplied and the spring 57 ensures the closing of the valve 59 and the opening of the valve 58, which causes the closing of the valves 39 and 50. , and consequently, stopping the thruster:
In the normal case, the operation of the propellant continues until exhaustion of the gases developed in the apparatus 88a, that is to say for a time which is predetermined with certainty. When the pressure drops in the manifold 89 and correspondingly in the combustion chamber 2, the switch <B> 115 </B> opens, which causes the thruster to stop, as described above, and the switch 112 closes.
Consequently, if it is desired that the thruster continues to operate, it is necessary to exert a new action on the control member 116; the distributor relay 113 then switches on the generator 88b and operation resumes in the manner indicated above. Generators 88a, 88b, 88c, etc. can be arranged to provide the turbine 87 with the same power.
They can also be designed to ensure the operation of the propellant at different times. Thus, for example, we can provide ten generators each operating between 20 and 30 seconds for take-off and flight, and three or four generators operating, less long time, for example between 3 and 5 seconds for provide weaker thrust for landing.
In a variant of the thruster shown in FIG. 3, the auxiliary chamber 3 could be provided with an ignition device similar to that shown in FIG. 9. This variant, of course, would not include the pump 33 and the line 5 would be connected to the fuel line 35. On the other hand, means could be provided to stop the injection of the fuels into the ignition chamber. 2 when the pressure in the combustion chamber has reached a certain value.
It is thus, for example, that in the propellant of FIG. 7, the switch 115 could be arranged to ensure, when it is closed, the closing of valves interposed on the tubes 4 and 5 and the switching off of the breaker 109 or of the electrodes 22, 22a.
It should be noted that certain parts of the propellants described, in particular the membranes and the valves, must be protected against the corrosive action of the acid, in order to ensure proper operation of the assembly, even after long storage. This protection can be advantageously achieved by providing these parts with a chrome coating obtained by diffusion.