Brevet 3899144 – Génération de poudre de contrail 1975
1. Appareil de génération de contre-courant pour produire une traînée de poudre ayant une capacité maximum de diffusion de rayonnement pour un matériau de poids donné, comprenant:
2. Appareil selon la revendication 1, dans lequel ledit moyen de tube à jet est un tube à jet d’air dynamique.
3. Appareil selon la revendication 1, dans lequel une chicane de déflecteur amont est prévue à la sortie desdits moyens de désagglomération dans lesdits moyens formant tube à jet pour produire un effet venturi pour minimiser la contre-pression sur lesdits moyens d’alimentation en poudre.
4. Appareil selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens de désagglomération comprennent:
5. Appareil selon la revendication 4, dans lequel des moyens de gaz sous pression sont prévus pour faire fonctionner lesdits moyens de désagglomération.
6. Appareil selon la revendication 1, dans lequel lesdites particules de poudre diffusant le rayonnement sont du pigment de dioxyde de titane ayant une taille de particule médiane d’environ 0,3 micron.
7. Appareil selon la revendication 1, dans lequel lesdites particules de poudre diffusant le rayonnement ont un revêtement de silice colloïdale hydrophobe extrêmement fine sur celles-ci pour minimiser les forces de cohésion entre particules.
8. Appareil selon la revendication 1, dans lequel la formulation de ladite poudre est constituée de 85% en poids de pigment TiO2 d’une taille de particule de milieu d’environ 0,3 micron, de 10% en poids de silice colloïdale de 0,007 micron de taille de particule primaire et de 5% en poids de gel de silice ayant une taille moyenne de particules de 4,5 microns.
9. Procédé de production d’une traînée de diffusion de rayonnement lumineux, comprenant:
10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel lesdites particules de poudre diffusant la lumière sont un pigment de dioxyde de titane.
11. Procédé selon la revendication 9, dans lequel lesdites particules de poudre sont traitées avec un revêtement de silice colloïdale hydrophobe extrêmement fine pour minimiser les forces de cohésion entre particules.
12. Procédé selon la revendication 11, dans lequel lesdites particules de poudre traitées sont en outre protégées avec une poudre de gel de silice.
La présente invention concerne un procédé et un appareil pour la génération de traînées de condensation et similaires.
Une méthode connue antérieurement utilisée pour la génération de traînées de condensation implique des traînées de fumée d’huile produites en injectant de l’huile liquide directement dans l’échappement à jet chaud d’un véhicule cible d’aéronef. L’huile se vaporise et recondense étant l’avion produisant une traînée blanche brillante. La production de traînées de fumée d’huile nécessite un minimum d’équipement; et, le matériel est bas dans le coût et facilement disponible. Cependant, la fumée d’huile nécessite une source de chaleur pour vaporiser l’huile liquide et tous les véhicules cibles de l’aéronef, en particulier les cibles remorquées, ne disposent pas d’une telle source de chaleur. En outre, à des altitudes supérieures à environ 25 000 pieds, la visibilité de la fumée d’huile se dégrade rapidement.
RÉSUMÉ
La présente invention concerne un générateur de poudre ne nécessitant pas de source de chaleur pour émettre une « traînée » avec une visibilité suffisante pour faciliter l’acquisition visuelle d’un véhicule cible d’aéronef et similaire. Le terme « traînée » a été adopté pour faciliter l’identification de la trace de poudre visible de la présente invention. Les véhicules cibles d’avions servent à simuler des menaces aériennes pour des essais de missiles et volent souvent à des altitudes comprises entre 5 000 et 20 000 pieds à des vitesses de 300 et 400 nœuds ou plus. La présente invention est également appropriée pour une utilisation dans d’autres véhicules d’aéronefs pour générer des traînées ou des écrans réfléchissants pour n’importe quel but souhaité.
Le générateur de gel de poudre est normalement transporté sur un avion dans une nacelle contenant un tube d’air dynamique et une trémie d’alimentation en poudre. Les particules de poudre, traitées en surface pour minimiser les forces de cohésion interparticulaires, sont amenées de la trémie vers un désagglomérateur, puis vers le tube d’air dynamique pour être distribuées sous forme de particules individuelles séparées pour produire une traînée ayant une visibilité maximale pour un poids donné.
D’autres objets, avantages et nouvelles caractéristiques de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée suivante de l’invention, considérée conjointement avec le dessin annexé.
DESCRIPTION DU DESSIN
FIGUE. 1 est une vue latérale en coupe schématique d’un générateur de traînée de poudre de la présente invention.
DESCRIPTION DU MODE DE REALISATION PREFERE
Le générateur de gel de poudre dans la nacelle 10, représenté sur la Fig. 1, est pourvue d’une trémie d’alimentation en poudre 12 positionnée dans la section centrale de la nacelle et qui alimente une poudre 13 en désagglomérateur 14 au moyen de convoyeurs à vis 16 à travers le fond de la trémie. Le désagglomérateur 14 produit deux étapes d’action. Dans la première étape de désagglomération, un arbre 18 ayant des tiges radiales en saillie 19 dans le compartiment 20 est mis en rotation par un moteur pneumatique 21, ou d’autres moyens d’entraînement appropriés. L’arbre 18 est entraîné en rotation à environ 10 000 tr / min, par exemple. Lorsque la poudre 13 descend à travers le premier compartiment 20 de la chambre de désagglomération, l’action de martelage des tiges rotatives 19 sert à aérer et préconditionner la poudre avant que la deuxième étape de désagglomération ait lieu dans la section 22 du broyeur à jet. une pluralité de jets radiaux 24 (par exemple six jets radiaux de 0,050 pouce de diamètre) dirigent l’azote gazeux (par exemple, 120 psig) vers l’intérieur pour fournir de l’énergie pour une désagglomération supplémentaire de la poudre. Le N2, ou un autre gaz approprié, est fourni par les réservoirs de stockage 25 et 26, par exemple, dans la nacelle.
Le broyeur à jet 22 fonctionne de manière similaire aux broyeurs à énergie à fluide du commerce, sauf qu’il n’y a pas de disposition pour la recirculation des particules surdimensionnées. Des essais avec le désagglomérateur montrent qu’à une vitesse d’alimentation d’environ 11/2 lb / min, le pigment de poudre de dioxyde de titane traité est efficacement dispersé sous forme de particules uniques avec très peu d’agglomérats évidents.
L’azote gazeux stocké dans les réservoirs de bouteilles 25 et 26 est chargé à 1800 psig, par exemple. Deux étapes de réduction de pression, par exemple, par les soupapes de réduction de pression 28 et 29, amènent la pression de distribution finale au niveau des jets radiaux 24 et du moteur pneumatique 21 à environ 120 psig. Une électrovanne 30 sur la ligne de 120 psig est connectée en parallèle avec le moteur électrique 32 qui actionne les vis d’alimentation en poudre 16 pour le démarrage et le fonctionnement simultanés de l’alimentation en poudre, du moteur pneumatique et du désagglomérateur à jet.
L’air entre dans le tube d’air dynamique 34 à son entrée 35 et l’échappement du désagglomérateur du broyeur à jet passe directement dans le tube d’air dynamique. Au niveau de l’échappement de désagglomérateur 36 dans le tube d’air dynamique 34, un déflecteur amont 38 produit un effet venturi qui minimise la contre-pression sur le système d’alimentation en poudre. La poudre est ensuite projetée à partir de l’extrémité d’échappement 40 du tube d’air dynamique pour produire une traînée de condensation. Un tube d’égalisation de pression, non représenté, peut être utilisé pour raccorder le haut de la trémie fermée 12 à la chambre de désagglomération 14. Une vanne papillon pourrait être prévue à la sortie de la trémie de poudre 39 pour isoler complètement et sceller l’alimentation en poudre utilisation. La poudre 13 pourrait ensuite être stockée dans la trémie 12 pendant plusieurs semaines, sans risque de capter une humidité excessive, et être toujours distribuée de manière adéquate.
La préparation de la poudre de dispersion de lumière 13 est d’une importance critique pour la production d’une « traînée » de poudre ayant une visibilité maximale pour un poids de matière donné. Il est essentiel que les particules de poudre de pigment soient distribuées en tant que particules individuelles séparées plutôt qu’en tant qu’agglomérats de deux particules ou plus. Le traitement en poudre produit la poudre la plus facilement dispersée grâce à l’utilisation de traitements de surface qui minimisent les forces de cohésion interparticulaires.
Le pigment de dioxyde de titane a été choisi comme matériau diffusant la lumière primaire en raison de sa capacité de dispersion de la lumière hautement efficace et des qualités de pigments disponibles dans le commerce. Le pigment de dioxyde de titane (par exemple, DuPont R-931) avec une taille de particule médiane d’environ 0,3 um a une densité apparente élevée et n’est pas facilement aérosolisable en tant que nuage submicronique sans la consommation d’une grande quantité d’énergie de désagglomération. Afin de réduire les besoins en énergie pour la désagglomération, la poudre de TiO2 est spécialement traitée avec une silice colloïdale hydrophobe qui enrobe et sépare les particules de pigment de TiO2 individuelles. La nature particulaire extrêmement fine (taille de particule primaire de 0,007μ) du grade Cobot S-101 Silanox, par exemple, de silice colloïdale minimise la quantité nécessaire pour revêtir et séparer les particules de TiO2, et la surface hydrophobe minimise l’affinité de la poudre pour l’absorption de l’humidité de l’atmosphère. L’humidité adsorbée dans les poudres provoque des ponts liquides aux contacts interparticulaires et il devient alors nécessaire de surmonter les forces de tension superficielle du liquide adsorbé ainsi que les forces plus faibles de Van der Waals avant que les particules puissent être séparées.
Le pigment de dioxyde de titane traité par Silanox est en outre protégé des effets délétères de l’humidité adsorbée par l’incorporation de gel de silice. Le gel de silice adsorbe préférentiellement la vapeur d’eau à laquelle la poudre peut être exposée après séchage et avant utilisation. Le gel de silice utilisé est un produit en poudre, tel que Syloid 65 de W. R. Grace et Co., Davison Chemical Division, et a une taille moyenne de particule d’environ 4,5 um et une grande capacité d’humidité à faible humidité.
Une composition de poudre typique utilisée est montrée dans le tableau 1. Cette formulation a été mélangée intimement avec un modèle LB-2161 LB-2161 à double enveloppe sèche de Patterson-Kelley Co. avec intensificateur. Des lots de 1500 g ont été mélangés pendant 15 minutes. chacun et emballé dans des boîtes de 5 lb. La densité apparente de la poudre mélangée est de 0,22 g / cc. Puisque la désagglomération est facilitée en faisant sécher l’os en poudre, la poudre doit être préséchée avant de sceller les boîtes. Compte tenu des longues périodes (par exemple environ 4 mois) entre la préparation et l’utilisation de la poudre, il est préférable d’étaler la poudre en une couche mince dans un récipient ouvert et de la placer à 400 ° F pendant deux jours avant l’utilisation prévue. La poudre est retirée et placée dans la trémie environ 2 heures avant utilisation.
Tableau 1 ______________________________________ FORMULATION DE LA POUDRE DE CONTRAIL Ingrédient% en poids ______________________________________ TiO2 (p. Ex. DuPont R-931) 85 granulométrie médiane 0,3μ Silice colloïdale (p. Ex. Cabot S-101 Silanox) 10 granulométrie primaire 0,007μ Gel de silice (p. Ex. ) 5 granulométrie moyenne 4,5μ ______________________________________
D’autres compositions en poudre de type peuvent également être utilisées avec l’appareil décrit ici. Par exemple, diverses particules de poudre qui réfléchissent un rayonnement électromagnétique peuvent être distribuées sous la forme d’une balle ou similaire à partir du générateur de traînée de condensation.
De toute évidence, de nombreuses modifications et variantes de la présente invention sont possibles à la lumière des enseignements ci-dessus. Il doit donc être compris que, dans le cadre des revendications annexées, l’invention peut être mise en pratique autrement que de façon spécifique.