Brevet FR2116403A1 — publié le 19720713

i 2116403 La présente invention se rapporte à un système de commande d'alimentation en propergol, en particulier pour des moteurs-fusées, tels que des moteurs - verniers pour le contrôle d'attitude d'engins et de satellites - avec au moins un réservoir de stockage pour au moins un monergol, au moins un catalyseur pour la décomposition du ou des ergols etiau moins un réservoir pour les gaz de décomposition,, Dans les générateurs de gaz fonctionnant avec des monergols,on décompose, par exemple suivant le "brevet E.U.A n° 2 926 4-92, le monergol en gaz de décomposition dans un catalyseur et on envoie ensuite ces gaz dans une tuyère de poussée, une turbine ou m autre récepteur. En outre, suivant le rapport AIAA n° 68-556 du 14 octobre 1968, il est connu, dans des moteurs-verniers fonctionnant avec des monergols et servant au contrôle d'attitude d'engins et de satellites, d'envoyer l'ergol à l'aide d'un fluide inerte sous pression au catalyseur dans lequel le monergol est décomposé en gaz qui alimentent les tuyères de poussée» -Ce système d'alimentation présente l'inconvénient qu'en cas de réalisation du moteur - vernier en tant que pulso-moteur, la fréquence des pulsations est trop faible pour des applications imposant des exigences particulières, cela du fait de l'inertie du système d'alimentation et en particulier du fait du retard survenant, en raison du catalyseur, dans la production des gaz de décomposition. Pour remédier à cet inconvénient, on a installé entre le catalyseur et les tuyères un réservoir de prélèvement de gaz de décomposition, dont la pression est commandée par un circuit de régulation de telle manière que lorsqu'elle tombe en dessous de la pression de consigne qui détermine la pression de service des tuyères, du monergol est envoyé dans le catalyseur jusqu'à ce que la pression de consigne soit de nouveau atteinte dans le réservoir de prélèvement de gaz de décomposition. Cependant, ce système présente également divers inconvénients et pose des problèmes quant au fonctionnement correct • D'une part, il faut prévoir un circuit de régulation onéreux comportant, pour la régulation de pression, des éléments de commande sujets aux défaillances, et, d'autre part, il est encore toujours nécessaire de prévoir, pour envoyer le monergol liquide au catalyseur un fluide sous pression, généralement un 71 42303 2 2116403 gaz inerte, dont le réservoir de stockage exige un volume et présente un poids qui ne sont pas négligeables. En outre, pour obtenir, dans une installation fonctionnant suivant ce système, même vers la fin de la réserve d'ergol, encore une fréquen-5 ce de pulsation élevée, c'est-à-dire pour assurer une alimentation très rapide en ergol du catalyseur, il faut maintenir au moins approximativement constante la pression du gaz de refoulement pendant toute la durée de fonctionnement, ce qui s'effectue par une accumulation ou production de gaz sous pression 10 supplémentaires (à partir de charges de poudre) et remplissage des réservoirs d'alimentation. Cependant, cela entraîne des constructions compliquées et augmente le volume et le poids de l'installation. La présente invention vise à remédier aux 15 inconvénients des installations connues et à réaliser un système de commande d'alimentation en propergol fonctionnant de façon sûre et présentant une structure simple, ce système fai-sant appel à l'alimentation capillaire. Selon l'invention, on obtient ce résultat 20 par le fait qu'un corps capillaire en plusieurs parties est disposé entre le réservoir d'ergol et le catalyseur, corps dont une partie est mobile en vue de la commande de la section d'écoulement pour 1'ergol. Suivant une autre caractéristique de l'in-25 vention, la partie mobile du corps capillaire est associée au catalyseur et les deux sont suspendus ensemble à l'intérieur d'une enceinte au moyen d'une membrane de commande sollicitée sur une face par la pression des gaz de décomposition (pression de consigne ou pression effective) et sur l'autre face par une 50 force antagonisme correspondant à la pression de consigne. Afin que, lorsque le contact entre la partie fixe du corps capillaire et la partie mobile du corps capillaire est supprimé, la quantité partielle de monergol restant dans cette partie mobile et s'écoulant vers le catalyseur où 55 elle produit encore des gaz de décomposition supplémentaires, ce qui est indésirable, soit aussi faible que possible, la partie mobile du corps capillaire, associée au catalyseur, présente, suivant une autre caractéristique de l'invention, une é-paisseur très faible (en ce qui concerne son trajet d'écoule-40 ment). 71 42303 h 2116403 Suivant une autre caractéristique de l'invention, le catalyseur et la partie mobile du corps capillaire sont suspendus en passant par une membrane supplémentaire, les deux membranes délimitant le réservoir pour les gaz de décomposition 5 quittant le catalyseur. En outre, selon l'invention, la partie du corps capillaire en plusieurs parties, commandant la section d'écoulement pour 1'ergol, est réalisée sous la forme d'un tiroir. 10 L'invention permet des applications avanta geuses de l'alimentation capillaire connue en elle-même, en ce sens que cette alimentation peut être incorporée, par des dispositions simples, à un circuit de commande ou de régulation, et la subdivision du corps capillaire en parties mobiles l'une 15 par rapport à l'autre et susceptibles d'être séparées l'une de l'autre, combinée avec une commande de la partie mobile du corps capillaire en fonction de grandeurs déterminées ou par un programme de fonctionnement prédéterminé, permet de créer des circuits de commande ou de régulation simples, avec des éléments de 20 circuit et des organes de commande fiables. Dans une installation de propulsion avec des moteurs-verniers alimentés à partir d'un réservoir de prélèvement rempli de gaz de décomposition obtenus par voie catalytique, le niveau de la pression ou la différence de pression apparais-25 sant entre la pression de consigne et la pression effective de ce réservoir est utilisé comme grandeur de commande pour établir ou pour interrompre le contact entre la partie mobile et la partie immobile du corps capillaire, la subdivision conforme à l'invention du corps capillaire permettant d'assumer cette fonc-50 tion de contact, de sorte qu'une vanne de commande particulière n'est pas nécessaire pour agir sur le flux de l'ergol. Le dessin annexé représente schématiquement deux exemples de réalisation non limitatifs de l'objet de l'invention dans son application à des installations de propulsion. 55 L'installation de propulsion de la figure 1 se compose d'un réservoir 1 pour un monergol, ce réservoir étant garni d'un corps capillaire 2 qui présente un prolongement 2a pénétrant dans une enceinte 5« Dans cette enceinte, un corps capillaire 2b est suspendu de façon mobile, conjointement avec 40 un catalyseur 6, par deux membranes 4- et 5» La membrane 5 fait 71 42303 « 2116403 office de membrane de commande. Elle est sollicitée par la pression des gaz de décomposition sur sa face tournée vers la membrane 4, tandis que sa face extérieure ou la face frontale ex» térieure du catalyseur 6, qui se trouve à ras de cette première, 5 est soumise à l'action d'un ressort d'équilibrage de pression 7 dont la force correspond, dans la position représentée, à la pression de consigne agissant sur l'autre face de la membrane de commande 5» de sorte que cette dernière se trouve en équilibre, auquel cas il existe un intervalle libre a ou une interruption 10 entre la partie fixe 2a et la partie mobile 2b du corps capillaire. L'espace 8 entre les deux membranes 4 et 5 sert de compartiment collecteur pour les gaz de décomposition quittant le catalyseur 6. Depuis ce compartiment 8, une canalisation 9 renfermant une soupape de non-retour 10 mène vers un réservoir de 15 gaz de décomposition 11 auquel sont raccordées destuyères-ver-niers 14 en passant par des canalisations 12 renfermant des vannes de commande 15. Le compartiment 15 se trouvant devant la membrane 4 est relié au réservoir 1 en passant par une canalisation 20 d'équilibrage de pression 16. En outre, des perçages 18 établissent une communication entre le compartiment 17 dans lequel est monté le ressort 7 et l'espace ambiant. On va décrire ci-après le mode de fonctionnement de l'installation conforme à l'invention selon la figu-25 re 1, Lorsque le réservoir de gaz de décomposition 15 est rempli jusqu'à sa pression de consigne par des gaz de décomposition, la membrane de commande 5 se trouve en équilibre, comme déjà mentionné, c'est-à-dire qu'il existe entre la partie 30 2a et la partie 2b du corps capillaire un intervalle libre a. , de sorte que le trajet d'écoulement capillaire pour le monergol liquide entre le réservoir de stockage 1 et le catalyseur 6 se trouve interrompu. Lorsque, à la suite de la mise en service des tuyères 14, il se produit une consommation d'une quantité 35 de gaz de décomposition telle que la pression dans le réservoir de gaz de décomposition 11 tombe en dessous de la pression de consigne prédéterminée, la pression du ressort 7 l'emporte sur la pression des gaz dans l'espace 8 et la partie 2b du corps capillaire est amenée en contact avec la partie 2a de ce corps, 40 de sorte que du monergol peut s'écouler vers le catalyseur 6. 71 42303 2116403 Ce monergol est décomposé ici en gaz de décomposition, de sorte que la pression dans l'espace 8 et dans le réservoir de gaz de décomposition 11 augmente de nouveau. Lorsque la pression atteint la valeur de consigne, l'intervalle a est rétabli ou le contact 5 entre les deux parties 2a et 2b du corps capillaire est réduit à tel point que le monergol ne puisse plus arriver au catalyseur 6. Afin que, lorsque le contact entre la partie fixe 2a et la partie mobile 2b du corps capillaire est supprimé , la quantité de monergol subsistant dans la partie 2b et pouvant s'écouler 10 vers le catalyseur pour produire ici encore des gaz de décompositions supplémentaires, ce qui est indésirable, puisse être maintenue aussi faible que possible, la partie mobile 2b du corps capillaire est très courte ou petite en ce qui concerne son trajet d'écoulement ou volume. 15 Sur la figure 2, le passage c'est-à-dire le débit du monergol dans le corps capillaire 2 est commandé par un tiroir 19 qui, lorsqu'il est entièrement engagé, établit la section de passage complète, tandis que lorsqu'il est entièrement retiré, il interrompt complètement le passage dans le corps ca-20 pillaire 2. Les gaz de décomposition produits dans le catalyseur 6 à partir des monergols (monergol carburant et monergol comburant) stockés dans les réservoirs de stockage 1 pénètrent dans une chambre de combustion 20 où ils entrent en réaction. À 1'aide de cames de commande 21 et de leviers de transmission 22 25 pour le positionnement des tiroirs de commande 19, on peut établir des programmes de poussée déterminés pour le processus de combustion, pendant toute la durée de fonctionnement. 71 42303 6 2116403 REVENDICATIONS 1. Système de commande d'alimentation en propergol, en particulier pour des moteurs-fusées, tels que des moteurs-verniers pour le contrôle d'attitude d'engins et de sa- 5 tellites, avec au moins un réservoir de stockage pour au moins un monergol, au moins un catalyseur pour la décomposition du ou des ergols et au moins un réservoir pour les gaz de décomposition, caractérisé par le fait qu'un corps capillaire en plusieurs parties est disposé entre le réservoir de stockage de 10 1*ergol et le catalyseur, corps dont une partie est mobile en vue de la commande de la section d'écoulement pour 1*ergol. 2. Système de commande d'alimentation en propergol suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la partie mobile du corps capillaire est associée au cata- 15 lyseur et que les deux sont suspendus ensemble à l'intérieur d'une enceinte au moyen d'une membrane de commande sollicitée sur une face par la pression des gaz de décomposition(pression de consigne ou pression effective) et sur l'autre face par une force antagoniste correspondant à la pression de consigne. 20 3. Système de commande d'alimentation en pro pergol suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que la partie du corps capillaire, associée au catalyseur, est très mince. 4. Système de commande d'alimentation en pro- 25 pergol suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que le catalyseur et la partie mobile du corps capillaire sont suspendus à l'aide d'une membrane supplémentaire, les deux membranes délimitant le réservoir pour les gaz de décomposition sortant du catalyseur. 30 5. Système de commande d'alimentation en pro pergol suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la partie du corps capillaire en plusieurs parties, commandant dans la section d'écoulement du propergol, est réalisée sous la forme d'un tiroir.