FR3137956A3 - dispositif fluidique notamment pour un engin spatial - Google Patents

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Abstract

L’invention concerne un dispositif fluidique (1) comprenant une embase amont (11) définissant un chemin fluidique amont (3), une embase aval (12) définissant un chemin fluidique aval (13), un composant fluidique amont (7) et un composant fluidique aval (8), les embases (11, 12) et les composants fluidiques (7, 8) étant reliés fluidiquement entre eux de sorte à définir une conduite de soutirage comportant au moins une extrémité amont (2), formée dans l’embase amont (11) et destinée à être reliée à un réservoir de gaz sous pression et au moins une extrémité aval (4, 5), formée dans l’embase aval (12) et destinée à être reliée à un organe receveur de gaz détendu, les embases (11, 12) étant constituées chacune d’un bloc comportant un premier orifice formant l’extrémité amont ou l’extrémité aval (2, 4, 5) et un deuxième orifice destiné à être relié fluidiquement à l’un ou l’autre des composants fluidiques (7, 8). Figure d’abrégé : Fig. 1

Description

dispositif fluidique notamment pour un engin spatial
La présente invention concerne un dispositif fluidique notamment pour un engin spatial, par exemple destiné à alimenter un appareil de propulsion d'un engin spatial en gaz sous pression.
On connaît des dispositifs fluidiques pour la régulation d’un gaz destiné à alimenter un appareil de propulsion d’un engin spatial. Ces dispositifs sont compatibles avec une pression du gaz en amont de maximum 180 bar (ce qui est compatible pour l’utilisation du xénon, par exemple).
Ces dispositifs connus ne peuvent pas supporter d’autres gaz dont la pression amont est supérieure à celle du xénon.
La présente invention vise à remédier efficacement à ces inconvénients en proposant un dispositif fluidique, notamment pour un engin spatial, par exemple destiné à alimenter un appareil de propulsion d'un engin spatial en gaz sous pression, le dispositif comprenant une embase amont définissant un chemin fluidique amont, une embase aval définissant un chemin fluidique aval, un composant fluidique amont et un composant fluidique aval, les embases et les composants fluidiques étant reliés fluidiquement entre eux de sorte à définir une conduite de soutirage comportant au moins une extrémité amont, formée dans l’embase amont et destinée à être reliée à un réservoir de gaz sous pression et au moins une extrémité aval, formée dans l’embase aval et destinée à être reliée à un organe receveur de gaz détendu, les embases étant constituées chacune d’un bloc, notamment monobloc, par exemple usiné et/ou obtenu par fabrication additive, les embases comportant chacune un premier orifice formant l’extrémité amont ou l’extrémité aval et un deuxième orifice destiné à être relié fluidiquement à l’un ou l’autre des composants fluidiques.
Un tel agencement permet de réduire le nombre de pièces en jeu (ce qui permet de réduire le volume et la masse du dispositif) et d’en faciliter l’assemblage en limitant le recours à des procédés spéciaux d’assemblage (procédés ayant une qualification dite « de type spatial »). Un tel dispositif présente un risque réduit de fuite pour le fluide en jeu, tout spécialement lorsque la pression amont est d’au moins 250 à 350 bar, ce qui est le cas lorsque le fluide en jeu est le krypton.
Selon une réalisation, les embases sont constituées chacune d’un bloc réalisé en une seule pièce ou en un seul bloc.
Selon une réalisation, le bloc est obtenu par fabrication additive et est usiné. Ceci permet de modifier la pièce après sa fabrication par une imprimante 3D.
Selon une réalisation, une portion en saillie du composant fluidique est emmanchée ou vissée dans un logement interne du deuxième orifice, ou, une portion en saillie du deuxième orifice est emmanchée ou vissée dans un logement interne du composant fluidique.
Selon une réalisation, la conduite de soutirage est agencée de sorte que l’on trouve, disposés en série d’amont en aval, l’extrémité amont, le chemin fluidique amont, le composant fluidique amont, le composant fluidique aval, le chemin fluidique aval et l’extrémité aval.
Selon une réalisation, la conduite de soutirage est agencée de sorte que le fluide circule d’amont en aval en passant successivement par l’extrémité amont, le chemin fluidique amont, le composant fluidique amont, le composant fluidique aval, le chemin fluidique aval et l’extrémité aval.
Selon une réalisation, le dispositif comporte un raccord usiné ou obtenu par fabrication additive, pour relier fluidiquement le composant fluidique amont avec le composant fluidique aval.
Selon une réalisation, le raccord est emmanché ou vissé par une de ses extémités à l’un des composants fluidiques et par une autre de ses extrémités à l’autre des composants fluidiques.
Selon une réalisation, le dispositif comporte un organe de mesure de la pression amont agencé pour mesurer la pression en amont du composant fluidique amont et/ou un organe de mesure de la pression aval agencé pour mesurer la pression en aval du composant fluidique aval.
Selon une réalisation, l’organe de mesure de la pression amont et/ou l’organe de mesure de la pression aval est un capteur de pression.
Un tel organe de mesure de la pression amont permet de connaître la masse chargée dans le réservoir ce qui permet d’optimiser l’asservissement du composant fluidique aval.
Un tel organe de mesure de la pression aval permet l’asservissement du composant fluidique aval même lorsque l’engin spatial n’est pas encore allumé.
Selon une réalisation, le composant fluidique aval est configuré pour assurer une régulation de débit et/ou de pression déterminée en fonction de la pression mesurée par l’organe de mesure de la pression aval, et/ou le composant fluidique amont est configuré pour assurer une isolation fluidique.
Selon une réalisation, le bloc de l’embase amont et/ou aval comporte un troisième orifice débouchant directement dans le chemin fluidique, pour relier fluidiquement l’organe de mesure de la pression aval et/ou l’organe de mesure de la pression amont avec le chemin fluidique.
Selon une réalisation, l’organe de mesure de la pression amont ou aval comporte une portion en saillie emmanchée ou vissée dans un logement interne du troisième orifice.
Selon une réalisation, le dispositif comporte une pièce de liaison, par exemple une vis, chaque embase comportant au moins un premier moyen de fixation, par exemple un trou lisse ou une patte de fixation, pour la liaison de l’embase à la pièce de liaison.
Une telle configuration permet de garantir l’intégrité du dispositif dans un environnement soumis à des vibrations.
Selon une réalisation, l’embase amont et/ou l’embase aval comportau moins un deuxième moyen de fixation pour la fixation du dispositif sur un équipement d’un engin spatial, le deuxième moyen de fixation comportant par exemple un trou de fixation ou patte de fixation.
Selon une réalisation, l’embase amont et/ou l’embase aval comporte au moins un troisième moyen de fixation du composant fluidique amont ou du composant fluidique aval, le troisième moyen de fixation comportant par exemple un trou de fixation ou une patte de fixation.
Selon une réalisation, la conduite de soutirage comporte deux extrémités aval, le chemin fluidique aval reliant fluidiquement chaque deuxième orifice des extrémités aval au composant fluidique aval via un chemin en « Y ».
Selon une réalisation, le dispositif comporte au moins un raccord électrique relié par une extrémité à au moins un des composants fluidiques et destiné à être raccordé à une source d’alimentation électrique externe.
Selon une réalisation, l’extrémité aval débouche à l’extérieur de la conduite de soutirage via un raccord aval pour être reliée, par exemple par liaison vissée, avec l’organe receveur de gaz détendu et/ou l’extrémité amont débouche à l’extérieur de la conduite de soutirage via un raccord amont pour être reliée, par exemple par liaison vissée, avec la source de gaz sous pression.
Selon une réalisation, le raccord aval et/ou le raccord amont comprend un orifice calibré et/ou un filtre et/ou un joint d’étanchéité.
Un tel filtre au niveau du raccord amont permet d’éviter une pollution du gaz amont et permet d’éviter que des particules ne viennent affecter l'étanchéité des composants fluidiques.
Selon une réalisation, le composant fluidique amont comporte une vanne d’arrêt, notamment une vanne d’arrêt haute-pression, notamment pour assurer une redondance vis-à-vis du gaz sous pression.
Selon une réalisation, le composant fluidique aval comporte une vanne de régulation, notamment une vanne de régulation haute-pression, par exemple une vanne proportionnelle de type « PCV » à débit variable piloté électriquement.
Selon une réalisation, le dispositif comporte un carter pour abriter les embases et les composants fluidiques.
Selon une réalisation, le carter comporte un capot avant et un capot arrière reliés entre eux de sorte à ménager une ouverture pour la fixation d’au moins une des embases sur l’engin spatial.
Selon une réalisation, le chemin fluidique amont est agencé pour permettre le passage d’un fluide dont la pression est comprise entre 3 bar et 350 bar.
Selon une réalisation, le chemin fluidique amont est agencé pour permettre le passage d’un fluide dont la pression peut atteindre une valeur comprise entre 250 bar et 350 bar.
Selon une réalisation, le dispositif fluidique est destiné à alimenter un moteur plasmique.
Selon une réalisation, le dispositif fluidique est un dispositif de régulation de débit d’une source de gaz d’alimentation sous pression, notamment une vanne de régulation de débit.
Selon une réalisation, le réservoir de gaz sous pression comporte du xénon ou du krypton.
L’invention concerne en outre un ensemble comportant un dispositif tel que décrit ci-dessus, un réservoir de gaz sous pression et un organe receveur de gaz détendu, le raccord amont étant relié fluidiquement au réservoir de gaz sous pression, le raccord aval étant relié fluidiquement à l’appareil de propulsion.
Selon une réalisation, l’organe receveur de gaz détendu est un appareil de propulsion d’un engin spatial, tel qu’un moteur plasmique.
Selon une réalisation, le réservoir de gaz est un réservoir de xénon ou de krypton.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l’examen de la figure. Cette figure n’est donnée qu’à titre illustratif mais nullement limitatif de l’invention.
La est une représentation schématique d‘un dispositif fluidique selon l’invention.
Comme visible sur la , un dispositif fluidique 1 destiné à alimenter un appareil de propulsion d'un engin spatial en gaz sous pression, comprend une embase amont 11 définissant un chemin fluidique amont 3, une embase aval 12 définissant un chemin fluidique aval 13, un composant fluidique amont 7 et un composant fluidique aval 8.
Les embases 11, 12 et les composants fluidiques 7, 8 sont reliés fluidiquement entre eux de sorte à définir une conduite de soutirage comportant au moins une extrémité amont 2, formée dans l’embase amont 11 et destinée à être reliée à un réservoir de gaz sous pression et au moins une extrémité aval 4, 5, formée dans l’embase aval 12 et destinée à être reliée à un organe receveur de gaz détendu.
Les embases 11, 12 sont constituées chacune d’un bloc usiné comportant un premier orifice usiné formant l’extrémité amont ou l’extrémité aval 2, 4, 5 et un deuxième orifice usiné destiné à être relié fluidiquement à l’un ou l’autre des composants fluidiques 7, 8.
En variante, les embases 11, 12 sont constituées chacune d’un bloc obtenu par impression 3D. Dans ce cas, le premier orifice est issu de la fabrication par impression 3D. De la même manière, le deuxième orifice est issu de la fabrication par impression 3D.
Qu’il soit obtenu par impression 3D ou par usinage, le bloc ainsi réalisé permet de limiter le risque de fuites.
La conduite de soutirage est agencée de sorte que l’on trouve, disposés en série d’amont en aval, l’extrémité amont 2, le chemin fluidique amont 3, le composant fluidique amont 7, le composant fluidique aval 8, le chemin fluidique aval 13 et l’extrémité aval 4, 5.
Ainsi, la conduite de soutirage est agencée de sorte que le fluide circule d’amont en aval en passant successivement par l’extrémité amont, le chemin fluidique amont, le composant fluidique amont, le composant fluidique aval, le chemin fluidique aval et l’extrémité aval.
Le dispositif 1 comporte un raccord usiné 14 pour relier fluidiquement le composant fluidique amont 7 avec le composant fluidique aval 8. En variante, le raccord est obtenu par impression 3D. Qu’il soit obtenu par impression 3D ou par usinage, le raccord ainsi réalisé permet de limiter le risque de fuites.
Le dispositif 1 comporte un organe de mesure (un capteur de pression dans l’exemple de la ) de la pression amont 6 agencé pour mesurer la pression en amont du composant fluidique amont 7 et/ou un organe de mesure (un capteur de pression dans l’exemple de la ) de la pression aval 9 agencé pour mesurer la pression en aval du composant fluidique aval 8.
Le bloc de l’embase amont et/ou aval 11, 12 comporte un troisième orifice débouchant directement dans le chemin fluidique 3, 13, pour relier fluidiquement l’organe de mesure de la pression aval et/ou l’organe de mesure de la pression amont avec le chemin fluidique 3, 13.
Le dispositif 1 comporte une pièce de liaison 21. Chaque embase 11, 12 comporte au moins un premier moyen de fixation 17 pour la liaison de l’embase 11, 12 à la pièce de liaison 21.
Dans l’exemple de la , la pièce de liaison 21 comporte une pièce de raccord rigide et deux vis. Le moyen de fixation 17 est un trou traversant. Chaque vis traverse un trou traversant et vient se visser dans la pièce de raccord. Dans un exemple non représenté, la pièce de liaison 21 est une vis, un rivet ou un boulon venant solidariser entre elles les deux embases en traversant les premier et deuxième chacun des trous traversant.
Le dispositif 1 comporte deux raccords électriques 19 reliés chacun par une extrémité à au moins un des composants fluidiques 7, 8 et destiné à être raccordé à une source d’alimentation électrique externe.
L’extrémité aval 4, 5 débouche à l’extérieur de la conduite de soutirage via un raccord aval 16 pour être reliée avec l’organe receveur de gaz détendu.
L’extrémité amont 2 débouche à l’extérieur de la conduite de soutirage via un raccord amont 15 pour être reliée avec la source de gaz sous pression.
Le composant fluidique amont 7 comporte une vanne d’arrêt 7, notamment une vanne d’arrêt haute-pression.
Le composant fluidique aval 8 comporte une vanne de régulation 8, notamment une vanne de régulation haute-pression, par exemple une vanne proportionnelle de type « PCV » à débit variable piloté électriquement.
Comme visible sur la , le dispositif comporte en outre un carter 10 pour abriter les embases et les composants fluidiques. Le carter 10 comporte un capot avant et un capot arrière reliés entre eux de sorte à ménager une ouverture pour la fixation d’au moins une des embases sur l’engin spatial.

Claims (10)

  1. Dispositif fluidique (1), notamment pour un engin spatial, par exemple destiné à alimenter un appareil de propulsion d'un engin spatial en gaz sous pression, le dispositif (1) comprenant une embase amont (11) définissant un chemin fluidique amont (3), une embase aval (12) définissant un chemin fluidique aval (13), un composant fluidique amont (7) et un composant fluidique aval (8), les embases (11, 12) et les composants fluidiques (7, 8) étant reliés fluidiquement entre eux de sorte à définir une conduite de soutirage comportant au moins une extrémité amont (2), formée dans l’embase amont (11) et destinée à être reliée à un réservoir de gaz sous pression et au moins une extrémité aval (4, 5), formée dans l’embase aval (12) et destinée à être reliée à un organe receveur de gaz détendu, les embases (11, 12) étant constituées chacune d’un bloc, notamment monobloc, par exemple usiné et/ou obtenu par fabrication additive, les embases comportant chacune un premier orifice formant l’extrémité amont ou l’extrémité aval (2, 4, 5) et un deuxième orifice destiné à être relié fluidiquement à l’un ou l’autre des composants fluidiques (7, 8).
  2. Dispositif selon la revendication précédente, la conduite de soutirage étant agencée de sorte que l’on trouve, disposés en série d’amont en aval, l’extrémité amont (2), le chemin fluidique amont (3), le composant fluidique amont (7), le composant fluidique aval (8), le chemin fluidique aval (13) et l’extrémité aval (4, 5).
  3. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, comportant un raccord usiné ou obtenu par fabrication additive (14) pour relier fluidiquement le composant fluidique amont (7) avec le composant fluidique aval (8).
  4. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, comportant un organe de mesure de la pression amont (6) agencé pour mesurer la pression en amont du composant fluidique amont (7) et/ou un organe de mesure de la pression aval (9) agencé pour mesurer la pression en aval du composant fluidique aval (8).
  5. Dispositif selon la revendication précédente, le bloc de l’embase amont et/ou aval (11, 12) comportant un troisième orifice débouchant directement dans le chemin fluidique (3, 13), pour relier fluidiquement l’organe de mesure de la pression aval et/ou l’organe de mesure de la pression amont avec le chemin fluidique (3, 13).
  6. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, comportant au moins un raccord électrique (19) relié par une extrémité à au moins un des composants fluidiques (7, 8) et destiné à être raccordé à une source d’alimentation électrique externe.
  7. Dispositif selon la revendication précédente, le raccord aval (16) et/ou le raccord amont (15) comprenant un orifice calibré et/ou un filtre (20) et/ou un joint d’étanchéité.
  8. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, le composant fluidique amont (7) comportant une vanne d’arrêt (7), notamment une vanne d’arrêt haute-pression.
  9. Dispositif selon l’une des revendications précédentes, le composant fluidique aval (8) comportant une vanne de régulation (8), notamment une vanne de régulation haute-pression, par exemple une vanne proportionnelle de type « PCV » à débit variable piloté électriquement.
  10. Ensemble comportant un dispositif selon l’une des revendications précédentes, un réservoir de gaz sous pression et un organe receveur de gaz détendu, le raccord amont (15) étant relié fluidiquement au réservoir de gaz sous pression, le raccord aval (16) étant relié fluidiquement à l’appareil de propulsion.
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