FR2719660A1 - Procédé de refroidissement des parois apparentes de la caisse métallique d'un engin mobile, tel qu'un engin blindé. - Google Patents

Abstract

Procédé de refroidissement des parois apparentes métalliques de la caisse d'un engin mobile, tel qu'un engin blindé, pour accroître notamment la discrétion thermique de cet engin. Le procédé consiste à ventiler les surfaces internes de ces parois par un air de balayage, et à vaporiser simultanément un liquide, de manière contrôlée et au voisinage de ces surfaces internes, pour utiliser sa chaleur latente de vaporisation afin de refroidir lesdites surfaces internes.

Description

PROCEDE DE REFROIDISSEMENT DES PAROIS APPARENTES DE LA
CAISSE METALLIQUE D'UN ENGIN MOBILE, TEL QU'UN ENGIN
BLINDE
L'invention concerne un procédé de refroidissement d'au moins certaines des parois apparentes de la caisse métallique d'un engin mobile, tel qu'un engin blindé, pour accroître notamment la discrétion thermique de cet engin.

D'une manière générale, les parois apparentes d'un engin blindé autopropulsé sont soumises à des flux de chaleur provenant de sources thermiques internes et/ou externes. Une source thermique interne est par exemple constituée par le flux de chaleur dégagé par le groupe motopropulseur de l'engin, alors qu'une source thermique externe est définie à partir de données de météorologie, de la position du soleil, de la vitesse et de l'orientation de l'engin.

Ces sources thermiques engendrent un échauffement de certaines des parois apparentes de la caisse de l'engin par rapport à la température ambiante régnant à l'extérieur. I1 en résulte un inconvénient majeur vis-à-vis des techniques perfectionnées de repérage et de détection par infrarouge d'un engin blindé.

Dans de nombreux engins blindés, certaines parois de la caisse sont conformées suivant une structure à double paroi de manière à délimiter un espace dans lequel de l'air circule en lame et contribue au refroidissement de la paroi externe ou visible.

Cependant, un tel procédé s'avère insuffisant pour rabaisser la température moyenne de la paroi externe à une valeur compatible avec une très bonne discrétion thermique de l'engin.

Le but de l'invention est d'augmenter la discrétion thermique d'un tel engin, notamment dans le domaine infrarouge, en abaissant la température de peau apparente moyenne des parois de la caisse de l'engin jusqu'à une température très proche de la température ambiante extérieure.

A cet effet, l'invention propose un procédé de refroidissement des parois apparentes de la caisse métallique d'un engin mobile, tel qu'un engin blindé, qui est caractérisé en ce qu'il consiste à ventiler les surfaces internes de ces parois par un air de balayage et à vaporiser simultanément un liquide, de manière contrôlée et au voisinage de ces surfaces internes, pour utiliser sa chaleur latente de vaporisation afin de refroidir lesdites surfaces internes.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé consiste à ventiler les surfaces internes des parois à refroidir par circulation forcée d'une lame d'air, et à provoquer la vaporisation du fluide au sein de cette lame d'air, afin d'abaisser tout à la fois la température de la lame d'air et celle des surfaces que cette lame d'air vient lécher tout au long de son parcours.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé consiste à injecter le liquide au sein de la lame d'air sous la forme de fines gouttelettes pulvérisées au moyen d'injecteurs placés le long du parcours de la lame d'air et alimentés à partir d'une source de liquide sous pression.

Avantageusement, le procédé consiste également à répartir un débit prédéterminé de liquide injecté dans la lame d'air entre les différents injecteurs montés en série, en parallèle ou en réseau.

D'une manière générale, le débit de liquide injecté est réglé entre une entrée et une sortie de la lame d'air emprisonnée par exemple dans une goulotte de forme aplatie dont l'une des parois au moins est à refroidir, réglage qui est effectué en fonction d'au moins la température et l'hygrométrie de l'air en entrée de la goulotte, pour que l'évaporation du liquide soit totale dans la lame d'air avant la sortie de la goulotte.

De préférence, le réglage du débit de liquide injecté est calculé en fonction de la température de la lame d'air mesurée à la sortie de la goulotte.

Dans le cas où l'on combine l'effet de ventilation d'une paroi à refroidir qui résulte d'une circulation forcée d'air canalisé dans une goulotte, avec l'effet d'évaporation résultant de l'injection d'un liquide à l'intérieur de cette goulotte, le refroidissement de la paroi dû à l'air de balayage forcé se trouve intensifié par le fait que cet air voit sa température abaissée par l'évaporation des gouttelettes de liquide injecté en son sein. Cette injection, réalisée en un ou plusieurs points, évite son échauffement progressif le long du parcours imposé à l'air de balayage et permet ainsi d'obtenir un abaissement global de la température moyenne de la paroi par rapport à la température ambiante régnant à l'extérieur.

Selon le procédé tel que défini jusqu'à maintenant, l'enthalpie nécessaire au passage en phase gazeuse du liquide est prélevée dans l'air de balayage.

En variante, le procédé selon l'invention envisage également que la conversion endothermique liquide-vapeur ne s'opère plus en surface des gouttelettes de liquide injecté à l'intérieur même de la lame d'air en mouvement, mais sur un film liquide formé en surface de la paroi à refroidir qui est aménagée à cet effet.

Ainsi, selon une variante du procédé selon l'invention, le liquide est vaporisé au contact des parois à refroidir, cette vaporisation pouvant résulter
- dun ruissellement contrôlé d'un film liquide le long de la paroi à refroidir,
- d'une projection de gouttelettes sur la surface à refroidir au moyen d'injecteurs situés à distance de la paroi et/ou une circulation du liquide par capillarité sur la surface de la paroi à refroidir préalablement recouverte d'une structure en treillis pour répartir le fluide et ralentir son écoulement et/ou d'une membrane poreuse pour remplir les mêmes fonctions et favoriser l'évaporation du liquide.

Dans cette variante, la surface de la paroi à refroidir est léchée par un vent de balayage qui n'est pas nécessairement canalisé dans une goulotte, comme cela a été envisagé précédemment.

D'une manière générale, on peut bien évidemment envisager de combiner les deux systèmes, à savoir une évaporation du liquide au sein de la lame d'air pour traiter les surfaces de parois ordinaires, tandis que d'autres surfaces plus sensibles, qui sont par exemple mal ventilées où le siège d'un flux thermique important, justifie d'un traitement humide spécifique.

Selon un avantage important de l'invention, le procédé permet d'augmenter la discrétion thermique d'un engin blindé, sachant que le liquide est injecté sur les surfaces internes des parois à refroidir, car si cette projection se produisait à l'extérieur de ces parois, il en résulterait une certaine brillance ainsi que la présence d'un nuage de gouttelettes, phénomènes qui sont tous les deux incompatibles avec la discrétion visuelle de l'engin.

Selon un autre avantage de l'invention, le procédé peut être utilisé pour servir de barrière thermique en contribuant à préserver l'habitacle de l'engin contre un échauffement excessif imputable à l'ambiance extérieure et/ou au rayonnement solaire.

D'autres avantages, caractéristiques et détails de l'invention ressortiront de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels
- la figure 1 est une vue schématique d'une structure sur laquelle on applique le procédé conforme à l'invention,
- la figure 2 est une vue illustrant le principe de refroidissement selon l'invention, qui est basé sur un effet de ventilation par une lame d'air et un effet d'évaporation d'un liquide au sein de cette lame d'air,
- la figure 3 illustre de façon graphique pour expliciter le procédé dans le cas de la figure 2, et
- les figures 4 à 7 illustrent schématiquement plusieurs variantes de mise en oeuvre du procédé selon l'invention.

Sur la figure 1, on a représenté schématiquement une paroi P qui matérialise une paroi externe visible d'une structure 10 appartenant à la caisse ou au châssis métallique d'un engin blindé, par exemple. Cette paroi P, lorsque l'engin est sur un terrain de manoeuvre ou en opération, peut être soumise à des flux de chaleur qui provoquent une élévation de sa température, comme cela a été précisé en préambule avec les inconvénients qui en résultent.

Dans ces conditions, il est donc souhaitable de rabaisser la température moyenne de peau apparente d'au moins cette paroi P de la structure 10 de manière à augmenter la discrétion thermique de l'engin blindé, tout en évitant de dégrader sa discrétion dans le domaine visible.

D'une manière générale, le procédé selon l'invention consiste à ventiler la surface interne de cette paroi P sensible de l'engin blindé par un air de balayage matérialisé par les flèches F et à vaporiser simultanément, de manière contrôlée, un liquide qui est acheminé à partir d'une tubulure 12 pour être vaporisé au voisinage ou au contact de cette surface interne.

Le principe de ce procédé est schématisé à la figure 2, dans le cas où le liquide est vaporisé au voisinage de la surface interne de la paroi P et, plus précisément, au sein de l'air de balayage, c'est-à-dire que l'on envisage une forme d'évaporation aérienne.

Concrètement, on a schématisé sur cette figure 2, une goulotte 20 à section rectangulaire et qui comporte deux parois principales 20a et 20b parallèles entre elles et séparées l'une de l'autre d'une distance e de l'ordre de quelques centimètres. On fait circuler à l'intérieur de cette goulotte 20, entre son entrée E et sa sortie S, un air de balayage F qui forme une lame ou veine d'air qui lèche les surfaces internes de la goulotte 20, et on injecte un liquide, tel que de l'eau par exemple, à l'intérieur de cette goulotte 20 dans le but de le vaporiser au sein de la lame d'air. Pour cela, on prévoit une tubulure 12 montée à l'intérieur de la goulotte 20 et qui s'étend tout le long du parcours de la lame d'air. D'une manière générale, plusieurs injecteurs 22 sont placés le long de cette tubulure 12 pour injecter le liquide sous forme de fines gouttelettes dans la lame d'air. Cette tubulure 12 est reliée, à une extrémité à une source d'alimentation A où le liquide de refroidissement est stocké sous pression, et l'air de balayage est fourni à partir d'une centrale de ventilation V placée en amont ou en aval.

On va décrire maintenant le principe théorique du procédé qui vient d'être énoncé, en considérant l'ensemble des paramètres suivants
C : capacité calorifique massique de l'air à pression constante, ce paramètre étant exprimé en [J/(kg.K)] et dont la valeur est sensiblement égale à 1006 aux températures usuelles,
m : débit massique de l'air dans la goulotte, exprimé en kg/s,
Text : température ambiante extérieure exprimée en degrés C,
To : température de l'air pénétrant à l'entrée de la goulotte et en amont du premier injecteur, cette température étant en règle générale sensiblement égale à la température ambiante extérieure,
Ho : degré hygrométrique de l'air pénétrant à l'entrée de la goulotte et en amont du premier injecteur, ce degré hygrométrique, compris entre 0 et 1, s'exprimant ordinairement en pourcent,
Tos : température sèche théorique associée à l'air entrant (To,Ho),
Toh : température humide associée à l'air entrant (To,Ho), les valeurs des paramètres Tos et Toh exprimées en degrés C étant données par le diagramme hygrométrique de l'air,
Ts : température de l'air à la sortie de la goulotte, pour des conditions données de météorologie, de position du soleil, de vitesse et d'orientation de l'engin blindé, ce paramètre exprimé en degrés C variant beaucoup selon que l'injection de liquide est en cours ou non,
ATi : élévation thermique entre les températures d'entrée et de sortie de l'air parcourant la goulotte, en l'absence de tout apport de liquide et dans des conditions données de météorologie, de position du soleil, de vitesse et d'orientation du véhicule, ce paramètre étant exprimé en degrés C,
ATim : valeur moyenne de ATi dans les conditions opérationnelles,
Xi : puissance thermique absorbée par la lame d'air qui est exprimée en watts et égale à m.C.ATi,
y : débit liquide injecté dans la veine d'air et exprimé en kg/s,
Zo : teneur en humidité de l'air entrant et exprimée en kg de vapeur d'eau/kg d'air sec, ce paramètre étant donné par le diagramme hygrométrique de l'air,
Z : teneur en humididité de l'air sortant de la goulotte et exprimée en kg de vapeur d'eau/kg d'air sec, avec Z = Z0 + (y/m) si le liquide injecté s'évapore complètement dans la lame d'air avant la sortie de la goulot te,
Z1 : limite de saturation de l'air initialement à (To,Ho) dans le cas où on continue à vaporiser de l'eau dans la lame d'air, paramètre qui est alors égal à la teneur totale maximale en vapeur lorsque le mélange arrive à saturation Z1 = Zl(To,Ho) = Zl(Toh), ce paramètre étant mesuré au moyen du diagramme hygrométrique de l'air,
L : chaleur latente d'évaporation du liquide, lorsque ce dernier est de l'eau, ce paramètre exprimé en
J/kg est de l'ordre de 2 460 000 aux températures atmosphériques usuelles,
Xe : puissance thermique absorbée par l'évaporation totale du liquide injecté à l'intérieur de la goulotte, paramètre qui est exprimé en watts et égal y.L,
ATr : refroidissement souhaité sur la température de la lame d'air mesurée en sortie de la goulotte, devant être réalisé par l'évaporation en son sein d'un débit massique liquide y,
ATrm : valeur moyenne préconisée de ATr, ou valeur de consigne, cette valeur étant choisie, de préférence, légèrement supérieure à celle de ATim, et
ATrp : refroidissement souhaité pour la température extérieure de la paroi à refroidir.

D'une manière générale, on recherchera un refroidissement ATr de l'ordre de ATi, avec de préférence
ATr > ATi, sachant qu'un air légèrement plus froid que la température ambiante extérieure peut être avantageux pour ramener vers cette dernière la température d'une paroi visible soumise par ailleurs à des rayonnements divers tendant à l'échauffer.

Si on néglige l'effet minime de la variation thermique sur la phase aqueuse dispersée et le fait que le refroidissement de l'air et des parois, consécutif à la vaporisation, accroît les flux radiatifs susceptibles d'être absorbés par ces parois, on peut écrire la relation suivante dans le cadre de l'établissement d'un nouvel équilibre thermique
Xe = y.L = m.C.ATr,
en considérant toujours que la totalité du débit de liquide introduit dans la goulottte 20 s'évapore dans la lame d'air. Dans le cas contraire, il suffit de remplacer y par y où 0 < R < 1 pour ne tenir compte que de la partie effectivement soumise au changement de phase, le reste pouvant former une veine liquide éventuellement recyclée ou s'évacuer vers l'atmosphère par la sortie de la goulotte, solution qu'il est cependant préférable d'éviter en raison des problèmes induits de gaspillage et d'indiscrétion visuelle voire thermique.

Ainsi, dans le cas d'une lame d'air canalisée à l'intérieur de la goulotte 20, l'enthalpie nécessaire au passage en phase gazeuse du liquide injecté est essentiellement prélevée dans la lame d'air, cette dernière assurant ainsi d'autant mieux son rôle de refroidissement des parois.

Si ATr est le refroidissement souhaité sur la température de la lame d'air en sortie de la goulotte 20, cela signifie que
y.L z m.C.ATr
d'où il résulte que
(y/m) = (C/L) .ATr
de sorte que
ATr = (y/m).(L/C) = 2445,33.(y/m) (1)
Ainsi, il est possible de définir une première relation (1) sur le rapport souhaitable entre les deux débits massiques d'air injecté et de liquide injecté.

D'une manière générale, on a intérêt à introduire, en un ou plusieurs points de la goulotte 20, un débit total de liquide à injecter tel que
(y/m) > (C/L) .ATi, en prenant soin d'assurer une surface d'échange thermique entre l'air et le liquide qui soit suffisamment grande pour que l'évaporation du liquide soit totale avant la sortie de la goulotte ou en prévoyant un système de recyclage de l'excédent de liquide.

Cependant, il est souhaitable de tenir compte également d'une possible saturation, ainsi que de la teneur initiale de l'air en vapeur. Ce facteur doit être impérativement pris en compte dans le cas où le fluide de refroidissement injecté est à base d'eau, et il faut alors prendre en compte tous les aspects du diagramme hygrométrique de l'air.

En considérant que la température de l'air en entrée de la goulotte 20 est To et son hygrométrie Ho, on peut en déduire la teneur en eau Zo de l'air à l'aide du diagramme hygrométrique de l'air, de sorte que le débit de vapeur accompagnant la lame d'air est
m.Z0 en entrée de la goulotte 20, et
Y = y + m.Z0 en sortie de la goulotte 20.

La teneur en eau de l'air sortant de la goulotte est égale
Z = Y/m = y/m + ZO et, si on suppose que la goulotte 20 s'étend sur une longueur suffisante pour que toute l'évaporation théoriquement possible du liquide se produise à l'intérieur de la goulotte 20, il reste néanmoins que le paramètre Z doit encore vérifier la condition limite de saturation Z < Z1.

Or, cette condition limite de saturation peut également s'écrire
(y/m) < (Zl-Zo) (2)
ce qui constitue une seconde relation sur le rapport souhaitable entre les deux débits massiques du liquide et de l'air.

Tout comme le paramètre Zo, le paramètre Z1 est donné par le diagramme hygrométrique de l'air.

D'une manière générale, pour un rapport d'injection y/m et une température d'entrée de l'air To, cela revient à se donner un seuil maximum admissible sur l'hygrométrie de l'air à l'entrée de la goulotte, c'està-dire tracer une courbe Ho = Fy/m (To) que l'on peut également écrire sous la forme fy/m (To,Ho) = 0.

La figure 3 illustre le tracé de ces courbes pour différentes valeurs du rapport y/m, ce qui permet notamment de définir s'il convient ou non de pulvériser de l'eau et en quelle quantité.

Le rapport y/m est le rapport des débits massiques du liquide injecté et de l'air (y exprimé en kg/s ou g/s pour des raisons de commodité conventionnelle et m en kg/s), K étant un coefficient pondérateur ou de sécurité explicité plus loin. Les différentes courbes montrent la réduction de la température ATr de l'air en sortie de la goulotte en fonction de plusieurs valeurs du rapport y/m.

Sur ce graphique de la figure 3, la zone hachurée A correspond à une zone où la pulvérisation du liquide de refroidissement est déconseillée à cause des risques de gel susceptibles de perturber l'écoulement du liquide.

Chaque fois que l'air entrant est défini par un point (To,Ho) situé sous la courbe caractéristique du débit de liquide que l'on s'apprête à pulvériser, cet air est susceptible de vaporiser intégralement ce débit de liquide, pour peu que l'on dispose d'un temps de transit suffisant le long de la goulotte eu égard aux surfaces d'échange liquide-gaz. Dans ce cas, la température de sortie de l'air de balayage sera réduite d'une valeur
ATr, et cet air sera non saturé sauf si (To,Ho) se trouve précisément sur le tracé de la courbe caractéristique du débit de liquide que l'on s'apprête à pulvériser.

Ce graphique est tel qu'il permet même de tenir compte du fait que l'eau peut mettre un temps accru pour s'évaporer, surtout quand l'air environnant est déjà chargé d'humidité. I1 suffit pour cela d'adopter un coefficient de sécurité K S 1 et d'utiliser chaque courbe de la famille fy/m(To,Ho) = 0 pour des valeurs de y/m et de ATr réduites en fait dans la proportion de ce coefficient, dont la valeur est adaptée en fonction du débit d'air imposé et des caractéristiques géométriques de la goulotte, qui influent sur les temps moyens de parcours et les surfaces totales d'échange gaz-liquide.

Si l'on ne souhaitait que refroidir la paroi, au risque même d'obtenir des parois trop froides, la relation (2) précitée devrait suffire. En réalité, si l'on souhaite obtenir des parois dont la température est abaissée pour se rapprocher de la température extérieure ambiante, et avoir par là-même un air de balayage à peine plus froid que la température Text, il apparaît que le débit y doit satisfaire la double inégalité suivante
[(C/L).ATi] S (y/m) S (Z1-Z0) (3)
ce qui permet de déterminer la zone d'injection théoriquement souhaitable dans le cas où l'on pulvérise essentiellement de l'eau.

L'expérience montre qu'il est souhaitable de respecter l'inégalité
y/m S Zl-Z0] (To,Ho)
à l'enclenchement de l'injection du liquide et de ne maintenir cette injection à l'intérieur de la goulotte que si cette inégalité demeure satisfaite.

Dans ce cas, on commencera par introduire un rapport y/m tel que ce rapport soit sensiblement égal à (C/L) .ATrm,
sachant que l'on accroîtra la valeur de ce rapport y/m si (Ts-To) mesuré > (ATim - ATrm),
et qu'on réduira ce rapport y/m si (Ts-To) < (ATim - ATrm).

D'une manière générale, en régime établi, le refroidissement ATrp des parois est de l'ordre de ATr/2 pour autant qu'il s'agisse de plaques métalliques conductrices dont la température peut être considérée comme constante d'une face à l'autre de ces plaques.

A titre d'exemple, considérons une goulotte 20 d'une longueur de l'ordre de 5 mètres, avec une section rectangulaire délimitant une largeur de passage de 1,05 m et une épaisseur de 0,025 m, qui est parcourue par de l'air entrant à 10 C correspondant à la température ambiante extérieure et circulant à une vitesse de 10 m/s.

Le débit massique m de l'air est donc d'environ 0,33 m3/s. On considère que la face interne de cette goulotte est en un matériau composite et dépourvue de toute source de chaleur, de sorte qu'il ne s'y produit aucun échange thermique en direction de l'intérieur de l'engin blindé ou en provenance de celui-ci. Par contre, la surface externe, en aluminium par exemple d'une épaisseur de 8 mm, est soumise à un rayonnement solaire tel qu'elle absorbe un flux de 564 W/m2, soit une puissance de 2961 W. Les calculs montrent, par analogie électrique, que 2407 W au total sont évacués par balayage sur les deux surfaces internes de la goulotte, tandis que la paroi externe évacue les 564 W restants par convection et rayonnement dans l'atmosphère. En l'absence de pulvérisation d'un liquide, on observe un échauffement
ATi égal à 7,25 K pour la lame d'air au cours de son parcours dans la goulotte, et un échauffement de 13,85 K en moyenne sur la plaque externe, par rapport à l'ambiance.

Si l'on veut juste maintenir l'air de balayage à sa valeur initiale par quelques pulvérisateurs répartis d'une façon appropriée dans la goulotte et diffusant un débit massique total de valeur y, on aura Ts = TO, ce qui correspond à un ATr = ATi = 7,25 K. En supposant également que le coefficient pondérateur précité K soit égal à 1, le graphique de la figure 3 est directement exploitable en considérant la courbe ATr = 7,34 K d'où il résulte
que le débit total d'eau à injecter est de 3g/kg d'air de balayage soit
y = 3[g/kg] .m[kg/s] = 3.0,33 = 0,99 g/s, ce qui équivaut à 3,564 litre/heure, et
que l'injection d'un tel débit d'eau ne peut avoir lieu que si le degré hygrométrique de l'air entrant est inférieur à 27 %, sans quoi le refroidissement serait moindre et accompagné d'un gaspillage de liquide embarqué, sauf à prévoir un dispositif de récupération.

Concrètement, le principe du procédé tel qu'il vient d'être explicité sur la base d'une goulotte 20, dans laquelle on assure la circulation forcée d'une lame d'air avec vaporisation en son sein d'un liquide pour refroidir au moins une surface principale de cette goulotte, peut être appliqué au refroidissement d'au moins certaines parois apparentes ou visibles de la caisse métallique d'un engin blindé, particulièrement dans le cas où ces parois sont déjà constituées d'une double paroi délimitant un espace d'air.

Ces espaces d'air peuvent être traités séparément ou mis en communication, pour au moins certains d'entre eux, pour former des goulottes à l'intérieur desquelles on aménage des tubulures de circulation et d'injection du fluide qui est vaporisé au sein de la lame d'air, circulant dans les goulottes et créée à partir d'une centrale de ventilation prélevant de l'air à l'extérieur de l'engin.

Dans cette forme de réalisation du procédé, l'enthalpie nécessaire au passage en phase gazeuse du liquide de refroidissement pulvérisé dans la lame d'air est essentiellement prélevée au sein de cette lame d'air.

En variante, la conversion liquide-vapeur peut se faire au niveau de la surface interne de la paroi, celle-ci bénéficiant alors prioritairement du refroidissement consécutif au changement de phase du liquide au contact de la paroi. Autrement dit, l'enthalpie nécessaire au passage en phase gazeuse du liquide de refroidissement est essentiellement prélevée au contact de la surface interne de la paroi à refroidir, c'est-à-dire que l'on envisage une forme d'évaporation pariétale et non plus aérienne.

Selon cette variante, la surface interne de la paroi à refroidir est aménagée pour maintenir globalement un film humide de liquide au contact de la surface interne de la paroi et qui ruisselle le long de celle-ci.

Cette variante est matérialisée sous différentes formes qui sont illustrées sur les figures 4 à 7. Pour les cas envisagés sur les figures 4 à 6, la paroi à traiter doit constituer un ou plusieurs plans à prédominance verticale. Le cas envisagé sur la figure 7 correspond au contraire au traitement d'une surface proche de l'horizontale.

Dans le cas de la figure 4, la surface interne de la paroi P à traiter de la structure 10, est recouverte d'un treillis 24 à mailles étroites, lui-même recouvert d'une membrane ou peau mince 26. Le treillis 24 peut être constitué en un matériau métallique ou plastique, alors que la membrane 26 est en matériau synthétique ou organique. Une tubulure 12 est montée au voisinage du bord longitudinal supérieur de la paroi P et dans laquelle circule le liquide de refroidissement sous pression. Cette tubulure 12 est fendue ou pourvue d'ouvertures 28 de manière à ce que le fluide puisse s'écouler le long de la surface interne de la paroi P sous la forme d'un film liquide dont le ruissellement est ralenti par les mailles du treillis 24. Un air de balayage matérialisé par la flèche F vient lécher la face externe de la membrane 26 au travers de laquelle s'évapore au moins en partie, le film liquide qui ruisselle le long de la paroi P.

En variante de ce mode de réalisation de la figure 4, le treillis 24 et la membrane 26 peuvent être remplacés par un revêtement unique tel que par exemple un matériau favorisant la progression et la répartition par capillarité du liquide injecté. On peut aussi se contenter soit d'un treillis 24, soit de la membrane 26.

Dans le cas de la figure 5, la fonction de répartition du liquide au sortir de la tubulure 12 n'est plus assurée par le treillis 24, mais par un réseau de canaux 30, internes à une plaque ouvragée conductrice 29 en contact intime avec la paroi P que l'on veut refroidir. Les canaux 30 débouchent sous la membrane 26.

La tubulure 12 sous pression propulse le liquide dans les canaux 30 jusqu'à la membrane 26 dans laquelle il se répartit d'une manière sensiblement homogène. Comme dans le cas de la figure 4, un air de balayage vient lécher la face externe de la membrane 26.

Dans le cas de la figure 6, on prévoit un ensemble d'injecteurs 22 situés en regard de la surface interne de la paroi P et qui pulvérise des gouttelettes de liquide sur la surface interne de manière à créer un film liquide ruisselant. La surface interne de la paroi P peut éventuellement être recouverte d'un treillis 24 comme dans le cas de la figure 4 pour ralentir le ruissellement du film liquide. Un air de balayage matérialisé par la flèche F vient lécher la surface interne de la paroi P.

La figure 7 représente le cas hybride d'une paroi P proche de l'horizontale. Cette paroi P peut être, par exemple, une portion du toit du châssis d'un engin blindé, soumise à un flux de chaleur dégagé par le groupe motopropulseur et parvenant jusqu'à elle par convection ou rayonnement. Pour refroidir cette paroi P, on réalise un faux-plancher au moyen d'une paroi P1 disposée parallèlement à la paroi P et située à distance de celleci pour créer un espace dans lequel on fait circuler une lame d'air matérialisée par la flèche F. Dans ce cas, c'est la paroi P1 qui devient la paroi extérieurement visible, en lieu et place de la paroi P.

A l'intérieur de cet espace entre les deux parois P et P1, on dispose au moins une tubulure 12 de circulation du fluide de refroidissement sous pression, qui est injecté sous forme de gouttelettes à l'intérieur de cet espace au moyen d'injecteurs 22. Si les gouttelettes sont fines, elles

Claims (14)

REVENDICATIONS

1. Procédé de refroidissement des parois apparentes de la caisse métallique d'un engin mobile, tel qu'un engin blindé, pour accroître notamment la discrétion thermique de cet engin, caractérisé en ce qu'il consiste à ventiler les surfaces internes de ces parois par un air de balayage, et à vaporiser simultanément un liquide, de manière contrôlée et au voisinage de ces surfaces internes, pour utiliser sa chaleur latente de vaporisation afin de refroidir lesdites surfaces internes.

2. Procédé de refroidissement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu il consiste à ventiler les surfaces internes des parois à refroidir par circulation forcée d'une lame d'air, et à provoquer la vaporisation du fluide de refroidissement au sein de la lame d'air, pour abaisser tout à la fois la température de la lame d'air et celle des surfaces internes des parois à refroidir que la lame d'air vient lécher tout au long de son parcours.

3. Procédé de refroidissement selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il consiste à injecter le liquide de refroidissement au sein de la lame d'air sous la forme de fines gouttelettes pulvérisées au moyen d'injecteurs placés le long du parcours de la lame d'air et alimentés à partir d'une source de liquide sous pression.

4. Procédé de refroidissement selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il consiste à répartir un débit prédéterminé de liquide injecté dans la lame d'air entre les différents injecteurs montés en série, en parallèle ou en réseau.

5. Procédé de refroidissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu il consiste à régler le débit de liquide de refroidissement injecté entre une entrée et une sortie de la lame d'air emprisonnée dans une goulotte dont l'une des parois forme au moins une paroi à refroidir, en fonction d'au moins la température et l'hygrométrie de l'air en entrée de la goulotte, pour que l'évaporation du liquide soit totale avant la sortie de la lame d'air.

6. Procédé de refroidissement selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il consiste à régler également le débit du liquide de refroidissement injecté dans la lame d'air en fonction de la température de cette lame d'air mesurée à la sortie de la goulotte.

7. Procédé de refroidissement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à vaporiser le liquide de refroidissement au contact de la surface interne de la paroi à refroidir.

8. Procédé de refroidissement selon la revendication 7, caractérisé en ce qu il consiste à assurer un ruissellement contrôlé d'un film liquide de refroidissement le long de la surface interne de la paroi à refroidir.

9. Procédé de refroidissement selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il consiste, pour former un film liquide de refroidissement le long de la surface interne de la paroi à refroidir, à assurer une circulation dudit liquide par capillarité sur ladite surface interne pour répartir le fluide et ralentir son écoulement le long de ladite surface interne.

10. Procédé de refroidissement selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il consiste, pour assurer une circulation dudit liquide de refroidissement par capillarité sur ladite surface interne, à revêtir ladite surface interne d'un matériau capillaire et à injecter le liquide sous pression dans ledit matériau.

11. Procédé de refroidissement selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il consiste, pour assurer une circulation dudit liquide par capillarité sur ladite surface interne, à revêtir ladite surface interne d'un treillis et à injecter le liquide au niveau de ce treillis.

12. Procédé de refroidissement selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il consiste également à rapporter une membrane poreuse sur le treillis précité pour favoriser l'évaporation du liquide de refroidissement.

13. Procédé de refroidissement selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il consiste, pour former un film liquide de refroidissement le long de la surface interne de la paroi à refroidir, à assurer une circulation dudit liquide à l'intérieur de canaux ménagés sur ladite surface interne, et à rapporter sur ladite surface interne une membrane poreuse à la surface de laquelle débouche lesdits canaux.

14. Procédé de refroidissement selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il consiste, pour former un film liquide de refroidissement le long de la surface interne de la paroi à refroidir, à pulvériser des gouttelettes dudit liquide sur ladite surface interne au moyen d'injecteurs situés en regard de ladite surface interne.