FR2587911A1 - Dispositif d'obturation declenchable pour une fusee-jouet a propulsion hydropneumatique - Google Patents

Abstract

CE DISPOSITIF COMPREND UN MANCHON ELASTIQUE DEFORMABLE 20, DONT LE DIAMETRE CORRESPOND SENSIBLEMENT A CELUI DE LA TUYERE 11 DE LA FUSEE ET QUI EST ADAPTE POUR SE LOGER A L'INTERIEUR DE CELLE-CI; DES MOYENS 30, 21 210 SONT PREVUS QUI PERMETTENT DE PROVOQUER L'EXPANSION RADIALE DU MANCHON 20 AFIN DE LE SOLIDARISER PAR FRICTION AVEC LA PAROI INTERNE DE LA TUYERE 11 TOUT EN OBTURANT CETTE TUYERE DE MANIERE ETANCHE; CE MANCHON EST TRAVERSE PAR UN PASSAGE 22 QUI FAIT COMMUNIQUER L'EXTERIEUR, VIA UNE VALVE ANTIRETOUR 23 AVEC L'ENCEINTE 15 DE LA FUSEE 1, DANS LAQUELLE SE TROUVENT L'EAU ET L'AIR SOUS PRESSION.

Description

La présente invention concerne un dispositif d'obturation déclenchable pour une fusée-jouet à propulsion hydropneumatique, ou pour un étage d'une telle fusée lorsqu'on a affaire à une fusée multi-étages.

Ce type de fusée-jouet, couramment appelée "fusée à eau", est bien connu. Son fonctionnement a été décrit notamment dans "la Revue du Palais de la Découverte nO 10, publiée en 1973 (pages 67 à 69). Selon cet article on peut utiliser comme corps de fusée une bouteille en matière plastique, par exemple une bouteille d'eau minérale ayant une contenance de 1,5 litre. On introduit dans la bouteille une masse d'eau corraespondant au tiers environ du volume de la bouteille (en l'occurence -500 grammes d'eau) ; on referme la bouteille au moyen du bouchon d'origine dans lequel on a préalablement fixé une valve de bicyclette ; on place la bouteille verticalement, goulot tourné vers le bas ; on comprime l'air dans la bouteille à l'aide d'une pompe à main.Lorsque la surpression à l'intérieur de la bouteille est suffisante, le bouchon se détache et l'eau est vigoureusement éjectée vers le sol tandis que la bouteille est projetée dans le sens opposé. Ce principe a été également exposé dans le journal "Ouest-France" du 4 septembre 1985.

L'expérience a montré qu'il était possible avec ce type de fusée à eaul pour un prix dérisoire,de réaliser des lancements spectaculaires et des expériences intéressantes à la fois sur les plans ludique et pédagogique cet aspect spectaculaire résulte de la vitesse initiale considérable communiquée à la fusée par l'échappement de l'eau ; cette vitesse est en effet de l'ordre de 30 mètres par seconde pour une pression interne de 3 bars.

Toutefois, ce type de fusée-jouet reste malheuteusement méconnu en raison des difficultés que présente la préparation du lancement, du caractère imprévu du départ de la fusée et de l'imprécision du lancement ces facteurs rendent délicats, voire dangereux, surtout pour des enfants ou des adolescents, les essais que l'on peut réaliser sur ces fusées à eau.

La présente invention vise à résoudre ce problème en proposant un dispositif d'obturation déclenchable pour une fusée-jouet du type décrit qui soit simple à utiliser et qui permette un départ contrôlé et une trajectoire orientée de la fusée, en toute sécurité dans le cas où la fusée-jouet est une fusée multi-étages, à performances améliorées, elle propose également un dispositif d'obturation à déclenchement automatique destiné à relier entre eux les différents étages de la fusée, ce dispositif étant à la fois efficace et simple d'utilisation.

La présente invention propose également un système de retenue et de déclenchement d'un parachute qui soit adaptable sur une fusée-jouet à propulsion hydropneumatique et qui permette d'en améliorer la sécurité d'utilisation.

Ces différents résultats sont atteints conforme ment à l'invention par le fait que le dispositif d'obturation déclenchable proposé comprend un manchon déformable, sensiblement cylindrique, dont le diamètre correspond sensiblement à celui de la tuyère de la fusée et qui est adapté pour se loger à l'intérieur de celle-ci, des moyens étant prévus qui permettent d'une part de provoquer l'expansion radiale de ce manchon afin de le solidariser par friction avec la paroi interne de la tuyère tout en l'obturant de manière étanche, d'autre part de réaliser la rétraction dudit manchon pour le désolidariser de la tuyère, ce manchon étant en outre traversé par un passage qui fait communiquer l'extérieur avec l'enceinte recevant l'eau et l'air sous pression, par l'intermédiaire d'une valve antiretour.

Dans un premier mode de réalisation possible de l'invention, le manchon déformable est un bloc de caoutchouc cylindrique présentant un alésage axial dans lequel est montée à coulissement une tige de compression qui est munie d'une tête d'écrasement dudit bloc. Dans ce cas, cette tige de compression présente avantageusement un alésage longitudinal qui est adapté pour être mis en communication, via la valve, avec une source d'air comprimé.

L'actionnement de la tige de compression, en vue de l'écrasement du bloc, se fait avantageusement par l'intermédiaire d'un levier démultiplicateur de force qui peut être bloqué par un verrou déclenchable.

Dans un second mode de réalisation possible de l'invention, le manchon déformable est une membrane élastique en forme de gaine cylindrique rapportée sur un support interne et des moyens sont prévus qui permettent d'introduire de l'air sous pression entre le support et la membrane afin de gonfler cette dernière. Dans ce cas, le support interne présente de préférence une forme sensiblement cylindrique et est percé d'un alésage axial qui communique d'une part avec l'espace compris entre le support et la membrane, au moyen de perçages radiaux, d'autre part avec l'enceinte via la valve antiretour, cet alésage étant agencé pour être relié pneumatiquement soit avec une source extérieure d'air comprimé, soit avec l'enceinte de l'étage inférieur.

Ce dispositif peut être monté sur une plateforme de lancement qui est adaptée pour supporter et éventuellement pour guider la fusée-jouet ; cette plateforme est avantageusement inclinable par rapport à l'horizontale.

Dans le cas où le dispositif d'obturation est utilisé pour la jonction de différents étages d'une fusée-jouet multi-étages, le dispositif servant à l'obturation de la tuyère d'un étage est monté sur la tête de l'étage adjacent inférieur. Dans cette hypothèse, l'alésage de l'étage concerné est avantageusement relié par voie pneumatique à l'enceinte de l'étage inférieur par l'intermédiaire d'une valve antiretour et des moyens sont prévus qui assurent automatiquement l'ouverture de cette valve en fonction de la décélération de la fusée. Ces moyens peuvent, dans une forme de réalisation préférentielle, comprendre une masselotte mobile sollicitée de bas en haut par un ressort, cette masselotte étant agencée pour venir frapper la tige de valve sous l'action du ressort, lorsque la force due à l'accélération de la fusée, qui agit de haut en bas sur la masselotte, devient faible ou nulle.

La présente invention a également pour objet un dispositif de retenue et de déclenchement d'un parachute pour une fusée-jouet à propulsion hydropneumatique qui comporte un enceinte adaptée pour recevoir de l'eau et de l'air sous-pression ; ce dispositif comprend, conformément à l'invention :
a. un manchon cylindrique monté sur la tête de la fusée et muni d'une membrane élastique gonflable ;;
b. une ogive creuse adaptée pour coiffer la tête de la fusée
c. un tube monté à l'intérieur de l'ogive et solidaire de celle-ci, ce tube étant adapté pour recevoir le manchon lorsque l'ogive coiffe la tête de la fusée
d. un parachute logé dans l'ogive à l'extérieur du tube et attaché à la fusée et à l'ogive
e. des passages qui relient par voie pneumatique l'enceinte au manchon de telle manière que la membrane élastique soit gonflée par la surpression régnant à l'intérieur de l'enceinte et, s'appliquant contre la paroi interne du tube, retienne par friction l'ogive solidaire de la fusée
f. un ressort éjecteur adapté pour séparer l'ogive de la fusée lorsque la pression dans l'enceinte devient voisine de la pression atmosphérique et n'assure plus le gonflage de la membrane.

Le passage qui relie pneumatiquement l'enceinte au manchon, présente de préférence un- étrangle-- ment apte à ralentir le débit de l'airdans ce passage
L'invention a également pour objet une base de lancement pour fusée-jouet qui est équipée d'un dispositif du genre décrit plus haut. Cette base de lancement est alors pourvue d'un tuyau souple raccordé au passage qui fait communiquer l'enceinte avec l'extérieur de la fusée, l'autre extrémité du tuyau souple étant munie d'une valve antiretour permettant de la brancher à une source d'air comprimé, par exemple à une pompe à air.

Dans une variante de la base de lancement le tuyau souple présente une bifurcation dont l'une des branches est munie de la valve antiretour, celle-ci comprenant un clapet à ressort, tandis que l'autre branche est munie également d'une valve antiretour, celle-ci comprenant un clapet simple (dépourvu de ressort).

L'invention a également pour objet une fusée-jouet multi-étages à propulsion hydropneumatique, dans laquelle deux étages au moins sont reliés l'un à l'autre par un dispositif d'obturation déclenchable du type décrit précédemment.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront de la description et des dessins annexés, qui en présentent des modes de réalisation préférentiels.

La figure 1 représente, coupée selon un plan vertical médian, une base de lancement équipée d'un dispositif d'obturation correspondant à un premier mode de réalisation possible de l'invention, une fusée-jouet étant représentée sur cette base avant son départ
La figure 2 est une vue analogue à la figure 1, montrant le dispositif après le départ de la fusée
La figure 3 représente, coupé par un plan vertical médian, un second mode de réalisation de dispositif d'obturation conforme à l'invention, lors de la mise en place de la fusée sur ce dispositif
La figure 4 est une vue analogue à la figure 3, illustrant la phase de solidarisation du dispositif avec la tuyère de la fusée
La figure 5 est une vue analogue à la figure 4, montrant la phase ultérieure de mise sous pression de l'enceinte de la fusée
La figure 6 est une vue analogue aux figures 3 à 5, montrant le départ de la fusée après dégonflage du manchon équipant le dispositif
La figure 7 représente, coupée par un plan longitudinal médian, une fusée à deux étages dont les deux étages sont reliés l'un à l'autre par un dispositif d'obturation identique à celui faisant l'objet du deuxième mode de réalisation des figures 3 à 6
La figure 8 représente une variante du dispositif d'obturation destinée à relier l'un à l'autre deux étages adjacents, le déclenchement de ce dispositif étant sensible à la décélération de la fusée
La figure 9 représente une tête de fusée équipée d'un dispositif de retenue et de déclenchement d'un parachute
La figure 10 représente à échelle réduite, l'ensemble de la figure 9 durant sa descente dans l'air, après déploiement du parachute.

La figure 1 représente une fusée-jouet à propulsion hydropneumatique 1 qui se trouve en position de départ sur une base de lancement généralement désignée par la référence 3.

La fusée 1 comprend un corps allongé de faible épaisseur de paroi 10, une tête aérodynamique en forme d'ogive 13, une tuyère d'échappement il en forme de tubulure cylindrique qui se raccorde au corps de fusée par une partie tronconique 12, et un empennage stabilisateur de trajectoire, constitué de plusieurs ailettes radiales 14, par exemple au nombre de quatre.

La fusée-jouet peut etre soit une bouteille en matière plastique pour boisson gazeuse, sur laquelle on a adapté une ogive et un empennage, par exemple par collage, soit une fusée en matière plastique légère spécialement conSue et fabriquée pour cette application.

Le volume de la fusée est, par exemple, de 1,5 litre, sa longueur de 50 cm, le diamètre de son corps est de 6 cm environ et le diamètre de la tuyère de 2 cm ; sa masse à vide est dans l'exemple de l'ordre de 100 grammes.

La base de lancement comprend un socle 34 conformé pour reposer de manière stable sur le sol S. Ce socle 34 est pourvu d'une béquille d'appui 40 réglable en hauteur ; le réglage de cette béquille permet de modifier à volonté l'angleoC que fait le socle 34 par rapport à l'horizontale.

Le blocage de l'ensemble en position souhaitée se fait au moyen d'un écrou "papillon" 41.

La plaque 34 porte une potence 35, 36 servant de plateforme de support à la fusée 1.

Sur la plateforme 36 est monté un dispositif d'obturation de la tuyère 11 de la fusée ; ce dispositif 2 comprend un manchon 20 en caoutchouc ou autre matière similaire déformable élastiquement ; il s'agit d'un bloc cylindrique 20 présentant un diamètre extérieur légèrement inférieur à celui de la paroi intérieure de la tuyère 11 ; ce bloc 20 repose sur une rondelle 37, sensiblement de même diamètre, solidaire de la plateforme 36 ; il est percé d'un alésage central longitudinal 200.

Dans cet alésage est montée une tige de compression coulissante 21 dont une extrémité présente une tête 210 venant en appui contre la face supérieure du bloc 20 ; cette tige 21 traverse la plate forme 36 et fait saillie au-dessous de cette plateforme. L'extrémité inférieure de la tige 21 est articulée autour d'un axe 211 sur un levier démultiplicateur de force 30, lequel est lui-même articulé autour d'un axe 300 sur une pièce de montage 31 portée par la plaque 34. On comprend aisément, en regardant la figure 1, qu'en faisant basculer le levier 30 vers le bas, on va effectuer une compression de bloc de caoutchouc 20 et provoquer son expansion radiale, de telle manière que ce bloc vienne presser fermement contre la paroi intérieure de la tuyère. La présence de la rondelle 37, dont l'épaisseur est par exemple de l'ordre de 3 à 5 mm, permet d'assurer que le bloc déformable 20 soit complètement enfoncé dans la tuyère.

C'est dans sa position d'expansion que le bloc a été représenté à la figure 1 ; il est maintenu dans cette position écrasée au moyen d'un verrou articulé 32 qui bloque le levier 30 en position basse.

La tige 21 est percée axialement d'un alésage 22 dont une extrémité débouche dans la tête 210, c'est-à-dire à l'intérieur de l'enceinte 15 de la fusée, et dont l'autre extrémité débouche vers l'extérieur latéralement au-dessous de la plateforme 36. Cette extrémité inférieure du canal 22 est raccordée à un tuyau souple C par l'intermédiaire d'une valve 23 ; cette dernière est une valve antiretour du même type que les valves de chambre à air automobile, comprenant un clapet en forme de tige à partie conique 24 et un ressort 25 sollicitant en permanence le clapet dans sa position fermée.

Le dispositif qui vient d'être décrit est utilisé de la manière suivante
On introduit à l'intérieur de l'enceinte 15 de la fusée, une certaine quantité d'eau E ; cette quantité d'eau est avantageusement comprise entre 0,2 et 0,5 fois le volume total de l'enceinte ; le volume d'eau choisi est de préférence égal au tiers du volume total de l'enceinte environ ; en effet, les essais qui confirment les calculs théoriques, ont montré qu'on obtenait ainsi les meilleures performances de vitesse et de distance, pour des pressions de l'ordre de 4 à 6 bars.

Le manchon 20 se trouvant en position de nonécrasement (position analogue à celle représentée à la figure 2), on introduit ce manchon à l'intérieur de la tuyère 11 ; cette opération est naturellement réalisée alors que la fusée se trouve en position de non-échappement de l'eau, par exemple en position pratiquement horizontale, et on incline l'ensemble de la base de lancement de manière correspondante pour introduire le manchon dans la tuyère ; on provoque ensuite l'écrasement du bloc élastique 20 de manière à ce que celui-ci vienne obturer de manière étanche la tuyère 11 ; on bloque le manchon dans sa position écrasée à l'aide du verrou 32 ; on redresse la base de lancement et la fusée portée par celle-ci de manière à lui faire occuper une position sensiblement verticale ; on incline la plaque 34 de l'angle oR souhaité, cet angle dépendant des conditions du tir et notamment de la trajectoire que l'on souhaite donner à la fusée-; ensuite, on branche sur le tuyau C une source d'air comprimé, par exemple une simple pompe à main du type pompe à bicyclette, et on introduit de l'air sous pression dans ce tuyau C ; l'arrivée d'air sous pression est figurée par la flèche p à la figure 1.L'air sous pression provoque l'ouverture de la valve 23 (en comprimant le petit ressort 25) et cet air sous pression pénètre dans l'enceinte 15 via l'alésage 22 ; lorsqu'on a pompé une quantité d'air suffisante et obtenu la pression souhaitée, qui est par exemple de l'ordre de 3 à 6 bars, on arrête de pomper ; à ce moment, la valve antiretour 23 se ferme automatiquement, maintenant l'air A et l'eau E sous pression à l'intérieur de l'enceinte 15 ; la fusée est alors prête à décoller.

Le décollage est obtenu simplement en faisant basculer le verrou 32 de manière à libérer le levier 30. Cette action peut être réalisée à distance par traction sur une ficelle 33 attachée au verrou 32. A ce moment, le manchon élastique 20 se détend et reprend sa forme cylindrique normale, non bombée, dans laquelle il présente un diamètre inférieur à celui de la tuyère de la fusée.

Lorsque le manchon finit de reprendre sa forme normale (de repos), la pression provoque déjà un glissement de la tuyère par rapport au manchon. Puis, chassée par l'air sous pression, l'eau s'échappe violemment par la tuyère et, par réaction, poursuit le décollage de la fusée 1. La trajectoire de la fusée dépend naturellement de l'inclinaisono4 que l'on a donnéeinitialement à la plateforme de lancement 36. L'expérience a montré qu'on pouvait obtenir facilement des trajectoires dont la projection verticale, c'est-à-dire la hauteur atteinte par la fusée, était de l'ordre de 50 m et dont la projection horizontale, c'est-à-dire la distance de retombée par rapport au point de lancement, était de l'ordre de 100 m.

De la description qui vient d'être faite, il ressort clairement que l'opération de lancement est une opération très simple, à la portée des adolescents,voire des enfants.

Ce résultat est obtenu par le fait qu'un seul élément, en l'occurence le manchon 2, permet d'assurer à la fois l'étanchéité de l'enceinte 15 de la fusée durant la mise sous pression de cette enceinte, la retenue de cette fusée, dont le départ peut être parfaitement contrôlé, ainsi que l'orientation initiale de sa trajectoire, tout en autorisant la passage de l'air servant à cette mise sous pression.

Les figures 3 à 6 montrent un second mode de réalisation de dispositif d'obturation conforme: à l'invention adapté sur une tuyère de fusée 1 du même type que celle décrite précédemment.

Le dispositif comprend un manchon 5 qui est constitué d'une pièce 51 approximativement cylindrique entourée d'une gaine 50 élastiquement déformable ; il s'agit d'une membrane de faible épaisseur, en caoutchouc ou en matière synthétique élastique, du genre chambre à air de bicyclette.

La pièce-support 51 est fixée à la plateforme de lancement 36 (qui peut être similaire à la plateforme précédemment décrite) au moyen d'une pièce de montage 53 visséedans cette pièce-support.

La gaine élastique 50 est maintenue autour de la pièce-support 51 par des colliers de serrage appropriés 54 qui sont par exemple au nombre de trois. La pièce 51 est percée d'un alésage coaxial 510 qui débouche sur ses deux faces horizontales ; cet alésage 510 communique par deux sériesde perçage radiaux 511 avec la paroi externe de la pièce 51, entre les colliers de serrage 54.

Les canaux 511 débouchent donc contre la paroi interne de la gaine 50. L'alésage 510 communique avec l'enceinte 15 de la fusée par l'intermédiaire d'une valve antiretour 52 comprenant un clapet 520 à ressort 521 (type valve automobile). La pièce de montage 53 est également percée d'un alésage 530 qui communique avec l'alésage 510 ; cette pièce 530 est raccordée à un tuyau souple C, lequel présente une bifurcation, c'st-à-dire qu'il se divise en deux branches C1, C2 ; l'une C1 de ces branches est munie d'un embout constitué par une valve antiretour 55 à clapet 550 sollicité par un ressort 551 (type valve automobile) ; l'autre branche C2 est munie d'une valve 56 comprenant un clapet 560 et dépourvue de ressort (type valve à bicyclette).

A la figure 3, le dispositif est représenté au moment où on vient d'introduire le manchon 5 à l'intérieur de la tuyère de fusée 11. Dans cet état, le manchon présente un diamètre extérieur légèrement inférieur à celui de la tuyère ; l'introduction du manchon dans la tuyère est effectuée naturellement en position horizontale de la fusée ou en position légèrement oblique (ouverture de la tuyère tournée vers le haut) pour éviter l'échappement de l'eau à ce moment.

On branche sur la valve 55 une source d'air comprimé, par exemple une pompe à main ; l'air comprimé P provoque 'ouverture de la valve 55 ; cet air parcourt les tuyaux C1 et C et arrive dans le manchon 5 par l'intermédiaire de la pièce 53. Cette surpression dans les canalisations
C1, C et C2 provoque naturellement la fermeture de la valve 56 dont est munie le tuyau C2, et l'air ne peut s'échapper à ce niveau. L'air sous pression arrivant dans l'alésage central 510 de la pièce 51, possède initialement une pression insuffisante pour provoquer ltouverture de la valve 52 ; cet air s'écoule par contre librement dans les passages radiaux 511 en provoquant le gonflage de la gaine 50, de sorte que celle-ci s'applique intimement contre la paroi interne de la tubulure 11 constituant la tuyère de la fusée.Ce passage de l'air est figuré à la figure 4 par les flèches P1.

Le gonflage continuant, et la gaine 50 ne pouvant plus se déformer vers l'extérieur, la pression P2 de l'air contenu dans l'alésage 510 croît progressivement et va provoquer l'ouverture de la valve antiretour 52,.

la tige de clapet 520 repoussant le ressort 521. L'air traverse alors la valve 52 et pénètre dans la fusée en traversant l'eau contenue dans l'enceinte 15, la base de lancement ayant été préalablement redressée pour faire occuper à la fusée une position sensiblement verticale dirigée vers le haut (voir figure 5).

Lorsque la pression souhaitée a été obtenue dans l'enceinte, on cesse de pomper et les valves anti retour 52 et 55 retrouvent automatiquement leur état fermé ; la valve 56 reste bien évidemment également à l'état fermé en raison de la surpression régnant à l'intérieur des canalisations C, C1 et C2. La fusée est alors prête pour le tir.

Pour faire pa-rtir la fusée, il suffit d'appuyer manuellement sur la tige de clapet 560 de la valve antiretour 56 (flèche F, figure 6) ; Le tuyau C peut avoir une longueur relativement grande, permettant un déclenchement à distance de manière à mettre 'opérateur à l'abri d'un arrosage au moment du départ.

L'ouverture de la valve 56 provoque la mise à la pression atmosphérique P3 de l'alésage 510 et réalise le dégonflage de la gaine 50 ; on observe alors brusquement et simultanément un défaut de retenue de la tuyère 11 par le manchon 50 et une rupture de l'étanchéité de cette tuyère t il en résulte la même suite que précédemment : glissement, puis réaction pour le départ de la fusée (figure 6).

A la figure 7, on a représenté une fusée à deux étages, comprenant un tronçon inférieur la et un tronçon supérieur lb ; chacun de ces étages est en réalité une fusée élémentaire à propulsion hydropneumatique similaire à celle que l'on vient de décrire. Le tronçon de fusée inférieur la est pourvu d'un empennage 14a et présente une enceinte 15a destinée à recevoir de l'eau et de l'air sous pression ; l'étage supérieur présente une tete aérodynamique en forme d'ogive 13b, est pourvue d'un empennage de queue 14b et présente également une enceinte 15b destiné à recevoir un mélange d'eau et d'air sous pression. Dans l'exemple présenté, les tronçons la et lb ont des diamètres inégaux ; la tete 16a du tronçon inférieur la a une forme hémisphérique.

Au centre de cette tete 16a, est fixé, par l'intermédiaire d'une pièce de montage 53b en forme de douille, un dispositif d'obturation déclenchable 5b qui est identique à celui qui vient d'etre décrit (deuxième mode de réalisation). Ce manchon 5b est équipé d'une valve antiretour à ressort 52b et est adapté pour être logé à l'intérieur de la tuyère lîb du second étage lorsque celui-ci est emboîté sur le premier étage. La communication entre le manchon 5b et l'enceinte inférieure 15a est réalisée par l'intermédiaire d'un étranglement 530b.

De meme, la tuyère îla du premier étage la reçoit un dispositif d'obturation 5a, 52a identique à celui qui vient d'etre décrit, ce dispositif étant monté sur une rampe de lancement 36 au moyen d'une pièce de montage 53a raccordée à un tuyau souple C. Dans une variante, elle pourrait recevoir un dispositif 2 identique à celui faisant l'objet du premier mode de réalisation décrit (figures 1 et 2).

Le fonctionnement de cette fusée multi-étages est le suivant
On introduit la quantité d'eau souhaitée dans chacune des enceintes 15a et 15b ; on emboîte l'étage 15b sur l'étage 15a, dans une position qui évite l'échappement de l'eau de chacun de ces étages ; durant cet emboîtement, le dispositif d'obturation 5b vient se loger à l'intérieur de la tuyère lîb ; ensuite, on introduit (en penchant la plateforme 36 de manière appropriée) le manchon 5a à l'intérieur de la tuyère lla de l'étage-inférieur ; on relie à une source d'air sous pression le tuyau souple C, lequel présente de préférence une bifurcation Cl, C2 identique à celle décrite précédemment ; lorsqu'on introduit de l'air sous pression dans le tuyau C, cet air sous pression va d'abord provoquer l'expansion radiale du manchon 5a, assurant la liaison de ce manchon avec la tuyère 11a de l'étage inférieur et assurant-en même temps l'étanchéité à ce niveau ; le gonflage se poursuivant, la valve 52a s'pauvre permettant la mise sous pression de l'étage 15a ; au cours de cette mise sous pression de l'étage inférieur, l'air comprimé peut eut traverser (par l'alésage formé dans la pièce de montage 53b) la paroi 16a de la tête de l'étage inférieur la et pénètrer dans le manchon 5b, provoquant par conséquent l'expansion de ce manchon. On obtient donc à la fois une mise sous pression de l'enceinte inférieure 15a et une solidarisation du manchon 5b avec l'étage supérieur.La pression continuant encore à augmenter, on observe ensuite l'ouver- ture de la valve 52b et la mise sous pression de l'enceinte 15b de l'étage supérieur.

Les deux étages de la fusée étant sous pression, on redresse la base de lancement, et on oriente la plateforme 36 de la manière souhaitée. Ensuite, on met à la pression atmosphérique le tuyau C, ce qui provoque la rétraction du manchon expansible 5a et le départ de la fusée.

Ce départ résulte de l'éjection de l'eau sous pression contenu dans l'enceinte 15a ; au cours de l'ascension de la fusée, la pression régnant dans cette enceinte va diminuer très rapidement, provoquant corrélativement le dégonflage, moins rapide en raison de la présence de l'étranglement 530b, de la gaine du manchon 5b, si bien qu'on observe au bout d'un certain temps l'échappement de l'eau sous pression se trouvant dans l'enceinte 15b et la désolidarisation des deux étages la, lb, l'étage supérieur poursuivant seul son ascension.

il va de soi que le principe de liaison qui vient d'être décrit peut s'appliquer à des fusées multi-étages constituées de plus de deux étages, notamment de trois étages ; par ailleurs, le dernier étage peut être un engin du type "navette spatiale", avec ou sans propulsion hydropneumatique, et conçu pour revenir en planant.

Le dispositif représenté à la figure 8 est une variante du dispositif précédent, destiné également à assurer la liaison de deux étages d'une fusée multi-étages ; selon ce dispositif, la désolidarisation des deux étages se fait d'une manière contrôlée, qui dépend de la décélération de la fusée.

Ce dispositif est tout à fait identique à celui qui vient d'être décrit en ce qui concerne le manchon 5 et la valve 52 ; il s'en distingue en ce qui concerne la pièce de montage 6 qui assure la fixation de la piècesupport 51 sur la paroi 16a constituant la tête de fusée de l'étage inférieur la. Cette pièce 6, qui est vissée dans la pièce 51, éventuellement après interposition d'un joint d'étanchéIté annulaire 130, comprend une valve antiretour 61, à clapet simple 610 (dénué de ressort).

La tige de clapet conique 610 repose normalement par gravité contre son siège. Le dispositif 6 a la forme d'un tube dans lequel coulisse une masselotte 62 en forme de piston ; cette masselotte, par exemple en métal, repose sur un ressort de compression 63, et sa face supérieure se trouve à un niveau légèrement inférieur à celui de l'extrémité de la tige du clapet 610 ; ce décalage de niveau qui est par exemple de l'ordre de 1 mm, est figuré par la référence h sur la figure 8.

Des passages appropriés 621, 620 ménagés respectif vement dans la pièce 6 et dans la masselotte 62, font communiquer l'enceinte 15a avec la valve 61.

La mise sous pression des deux étages de la fusée se fait de manière absolument identique à celle qui a été décrite précédemment ; en effet, la valve 61 dépourvue de ressort ne contrarie pas le passage de l'air comprimé de l'enceinte 15a tout d'abord dans le manchon 5 (pour gonfler la membrane 50), puis dans l'enceinte 15b.

Après le départ de la fusée, au fur et à mesure que s'échappent de l'enceinte 15a de l'étage infér-ieur la l'eau et l'air sous pression, le clapet 610 a tendance-*à s'appliquer de plus en plus fortement contre son siège du fait que la pression régnant dans l'alésage 510 est supérieure à celle régnant dans l'enceinte 15a ; la valve 61 est donc fermée et la solidarisation des deux étages est assurée.

Les photographies prises lors de décollages de fusées hydropneumatiques montrent qu'il existe deux phases distinctes de propulsion
- une première phase dans laquelle la tuyère éjecte seulement de l'eau, engendrant une poussée et une accélération considérables
- une seconde phase dans laquelle un mélange d'air et d'eau pulvérisée sort de la tuyère, réalisant une poussée plus faible, avec chute brutale de l'accélération.

Durant la première phase, la masselotte 62 comprime très fortement le ressort 63, en raison de l'accélération élevée de la fusée ; au début de la deuxième phase, la baisse brutale de l'accélération provoque la détente de ce ressort ; celui-ci communique alors à la masselotte 62 son énergie potentielle élastique, si bien que cette masselotte dépasse sa position d'origine et vient percuter l'extrémité de la tige de clapet 610 en provoquant son ouverture.

La baisse de pression qui en résulte entraîne alors la rétraction de la membrane 50 et la libération de l'étage supérieur lb. Cette libération intervient à la fin de la propulsion assurée par l'étage inférieur la, c'est-à-dire au moment opportun pour obtenir les meilleures performances.

La figure 9 représente un dispositif d'obturation déclenchable similaire à ceux qui viennent d'etre décrits, qui est particulièrement adapté à la retenue d'un parachute disposé dans une ogive placée à l'extrémité avant de la fusée.

L'ogive lc est emboîtée sur la tete 16 de la fusée-jouet 1 de manière similaire à l'emboîtement de deux étages de fusée la, lb décrit précédemment. Dans la tete 16 de fusée est monté un manchon 8 qui comprend un support cylindrique muni d'une membrane élastique 80 retenue par une paire de colliers de serrage 87. A l'intérieur du manchon 8 se trouve une enceinte, ou chambre, 82 qui est obturée à sa partie supérieure par un bouchon déformable 88, à position ajustable.Cette chambre est reliée par des canaux radiaux 81 à l'espace situé à l'intérieur de la gaine 80.Le manchon 8 est retenu sur la tête de fusée 16 par une embase 85 ; l'enceinte 15 de la fusée communique avec la chambre 82 par un passage 84 présentant un étranglement 83 adapté pour ralentir le débit d'air dans ce passage.L'ogive le est munie d'un tube axial 7 rapporté à l'intérieur de celle-ci et fixé par exemple par collage dans un manchon lic formant partie intégrante de l'ogive.

Le manchon 8 est adapté pour venir se loger dans le tube 7 lorsque l'ogive coiffe la fusée. Le diamètre du manchon est légèrement inférieur à celui de la paroi intérieure du tube 7 lorsque le manchon est en position rétractée (gaine dégonflée).

Un ressort de compression 70, interposé entre un épaulement du tube 7 et la tête 86 du manchon 8, tend à éjecter l'ogive de ce manchon.

L'ogive est équipée d'unparachute 100 qpi est replié et logé à l'extérieur du tube 7 ; ce parachute est attaché par des liens 101, 102 respectivement à la fusée 1 et à l'ogive lc.

En fonctionnement, lorsque l'enceinte 15 de la fusée 1 est sous pression, le manchon 8 se trouve à l'état d'expansion et retient par friction le tube 7, si bien que l'ogive lc est parfaitement solidaire de la fusée 1.

A la fin de la phase ascensionnelle de la fusée, la pression qui règne dans l'enceinte 15 est faible, voisine ou égale à la pression atmosphérique ; dans ces conditions l'air sous pression se trouvant à l'intérieur du manchon 8 s'échappe par le canal 84 via l'étranglement 83 si bien que le manchon se dégonfle et libère l'ogive lc ;toutefois, en raison de la présence de l'étranglement 83, le dégonflage de la gaine 80 se fait progressivement si bien que la désolidarisation de l'enceinte lc avec la fusée 1 n'est obtenue que lorsque la fusée a déjà commencé sa descente ; à ce moment on observe le déploiement du parachute 100 et la descente lente vers le sol de la fusée 1 et de l'ogive lc, comme on le voit à la figure 10.

En ajustant la position du bouchon obturateur 88, il est possible de faire varier le volume utile de la chambre 82 de manière à ajuster le temps de dégonflage de la gaine 80. On peut ainsi optimiser l'instant de déclenchement du parachute en fonction de la trajectoire de la fusée, le détachement de l'ogive se faisant idéalement à l'apogée de cette trajectoire.

L'écrasement du bouchon 88 peut être réalisé simplement par un dispositif de serrage vis/écrou.

il va de soi que la présente invention n'est pas limitée aux quelques modes de réalisation préférentiels qui viennent d'être décrits à simple titre d'exemples elle en embrasse au contraire toutes les variantes.

Des dispositifs conformes à l'invention peuvent être utilisés pour la retenue d'accessoires de fusée très variés comme un planeur ou un dirigeable ; ils peuvent également s'appliquer à la propulsion de véhicules jouets à roues.

Par ailleurs, des dispositifs d'obturation conformes à l'invention peuvent naturellement être conçus pour s'adapter à des bouteilles en matière plastique que l'on peut trouver dans le commerce ; il suffit pour cela de prévoir un manchon dont le diamètre correspond à celui du goulot de la bouteille en question.

Claims (16)

REVENDICATIONS

1. Dispositif d'obturation déclenchable pour une fusée-jouet à propulsion hydropneumatique ou pour un étage d'une telle fusée, ladite fusée (1) ou ledit étage (1b) comportant une enceinte (15, 15b) adaptée pour recevoir de l'eau (E) et de l'air (A) sous pression et étant pourvu d'une tuyère d'échappement en forme de tubulure cylindrique (11, 11b).

caractérisé par le fait qu'il comprend un manchon déformable, sensiblement cylindrique (20, 50), dont le diamètre correspond sensiblement à celui de la tuyère (11, llb) et qui est adapté pour se loger à l'intérieur de celle-ci, des moyens (21, 3 ; 510, 511, 55, 56) étant prévus qui permettent d'une part de provoquer l'expansion radiale dudit manchon (20,50) afin des le solidariser par friction avec la paroi interne de la tuyère (11, 11b) tout en l'obturant de manière étanche, d'autre part de réaliser la rétraction dudit manchon (20, 50) pour le désolidariser de la tuyère, ce manchon étant en outre traversé par un passage (22, 510) qui fait communiquer l'extérieur avec l'enceinte (15, 15b) par l'intermédiaire d'une valve antiretour (23, 52).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le manchon déformable est un bloc de caoutchouc cylindrique (20) présentant un alésage axial (200) dans lequel est monté à coulissement une tige de compression (21) qui est munie d'une tête (210) d'écrasement dudit bloc (20).

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la tige de-compression (21) présente un alésage longitudinal (22) coaxial au bloc (20), cet alésage (22) étant adapté pour être mis en communication, via la valve (23), avec une source d'air comprimé.

4. Dispositif selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait que la tige de compression (21) est articulée sur un levier démultiplicateur de force (30) et qu'il comprend un verrou déclenchable (32) apte à bloquer ce levier dans une position d'écrasement du bloc (20).

5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le manchon déformable est une membrane élastique (50) en forme de gaine cylindrique rapportée sur un support interne (51), des moyens étant prévus qui permettent d'introduire de l'air sous pression entre ledit support (51) et la membrane (50) afin de gonfler cette dernière.

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le support interne (51) a une forme sensiblement cylindrique et présente un alésage axial (510) qui communique d'une part avec l'espace compris entre le support (51) et la membrane (50) au moyen de perçages radiaux (511) d'autre part avec l'enceinte (15, 15b) via la valve antiretour (52), cet alésage (510) étant agencé pour être relié pneumatiquement soit avec une source extérieure d'air comprimé, soit avec l'enceinte (15a) de l'étage inférieur.

7. Dispositif d'obturation déclenchable pour une fusée-jouet à propulsion hydropneumatique, selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait qu'il est monté sur une plateforme de lancement (36) adaptée pour supporter et éventuellement guider la fusée-jouet (1).

8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la plate-forme de lancement (36) est inclinable par rapport à l'horizontale..

9. Dispositif d'obturation déclenchable pour un étage (1b) de fusée-jouet multi-étages à propulsion hydropneumatique, selon la reventication 6, caractérisé par le fait qu'il est monté sur la tête (16a) de l'étage (la) inférieur.

10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait que alésage (510) est relié pneumatiquement à l'enceinte (15a) de l'étage inférieur par l'intermédiaire d'une valve antiretour (61), des moyens (6) étant prévus qui assurent automatiquement l'ouverture de cette valve en fonction de la décélération de la fusée.

11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens (6) assurant l'ouverture automatique de la valve (61) en fonction de la décélération de la fusée comprennent une masselotte mobile (62) sollicitée de bas en haut par un ressort (63), cette masselotte étant agencée pour venir frapper la tige de valve (610) sous l'action dudit ressort (63) lorsque la force due à l'ac célération. de la fusée, qui agit de haut en bas sur cette masselotte, devient faible ou nulle.

12. Fusée-jouet à propulsion hydropneumatique, qui comporte une enceinte (15) adaptée pour recevoir de l'eau (E) et de l'air (A) sous pression, qui est pourvue d'une tuyère d'échappement en forme de tubulure cylindrique (11) destinée à recevoir un dispositif d'obturation déclenchable conforme à l'une des revendications 1 à 11, caractérisée par le fait qu'elle est équipée d'un parachute dont le dispositif de retenue et de déclenchement comprend

a. un manchon cylindrique (8) monté sur la tête de la fusée (1) et muni d'une membrane élastique gonflable (80)

b. une ogive creuse (1c) adaptée pour coiffer la tête (16) de la fusée (1)

c. un tube (7) monté à l'intérieur de l'ogive (1c) et solidaire de celle-ci, ce tube étant adapté pour recevoir le manchon (8) lorsque l'ogive coiffe la tête de la fusée

d. un parachute (100) logé dans ltogive (1c) à l'extérieur du tube (7) et attaché à la fusée (1) et à l'ogive (foc) par des liens (101, 102)

e. des passages (84, 82, 81) qui relient pneumatiquement l'enceinte (15) au manchon (8) de telle manière que la membrane élastique (80) soit gonflée par la surpression régnant à l'intérieur de l'enceinte (15) et, s'appliquant contre la paroi interne du tube (7), retienne par friction l'ogive (1c) solidaire de la fusée (1)

f. un ressort éjecteur (70) adapté pour séparer l'ogive (1c) de la fusée (1) lorsque la pression dans l'enceinte (15) devient voisine de la pression atmosphérique et n'assure plus le gonflage de la membrane (80).

13. Fusée-jouet selon la revendication 12, caractérisée par le fait que l'un des passages (84) reliant pneumatiquement l'enceinte (15) au manchon (8) présente un étranglement (83) apte à ralentir le débit de l'air dans ce passage. -

14. Base de lancement pour fusée-jouet équipée d'un dispositif conforme à l'une des revendications 7 ou 8, caractérisée en ce que le passage (22, 510) qui fait communiquer l'enceinte (15) avec l'extérieur est raccordé à un tuyau souple (C) dont l'autre extrémité est munie d'une valve antiretour (55) qui permet de la brancher à une source d'air comprimé, par exemple à une pompe à air.

15. Base de lancement selon la revendication 14, caractérisée en ce que le tuyau souple (C) présente une bifurcation dont l'une des branches (C1) est munie de la valve antiretour (55), celle-ci comprenant un clapet à ressort (550 - 551), tandis que l'autre branche (C2) est munie également d'une valve antiretour (56), celle-ci comprenant un clapet simple (560).

16..Fusée-jouet multi-étages à propulsion hydropneumatique, caractérisée en ce qu'elle est pourvue d'au moins un dispositif d'obturation conforme à l'une des revendications 1, 5, 6, 9, 10 ou 11.