Brevet FR2122567A1 — publié le 19720901

La présente invention se rapport aux conduits souples. Elle concerne plus spécialement le montage des tuyères d'éjection .destinées particulièrement, mais non exclusivement, à des moteurs de fusée, par exemple à propergol solide. 5 La présente invention concerne un conduit souple d'une tu*- yère d'éjection des gaz qui peut être réglée de façon à modifier le vecteur de la poussée qu'elle produit et à permettre, ainsi, le guidage d'un missile auquel elle est fixée. Le conduit souple selon l'invention est divisé dans le sens «10 axial en un premier et un second élément et comprend un dispositif de montage réglable supportant le second élément par rapport au premier, un joint primaire disposé entre des surfaces complémentaires, mobiles l'une par rapport à l'autre, des premier et second éléments et un joint secondaire, disposé entre ceux-ci, >15 qui est protégé et isolé de l'intérieur du conduit par le joint primaire. Le joint secondaire comprend une bande élastomère dont les côtés opposés sont collés aux surfaces tournées l'une vers l'autre, et mobiles l'une par rapport à l'autre, des premier et second éléments du conduit. 20 De préférence, la bande élastomère est collée entre les sur faces des premier et second éléments, de façon à travailler au cisaillement. Le second élément du conduit est réglable par rapport au premier par rotation autour d'un centre situé sur l'axe longitu-25 dinal de l'ensemble. La bande élastomère est symétrique autour d'un plan perpendiculaire audit axe et passant par. le centre. Le joint primaire est constitué par des surfaces complémentaires tronquées, concave et convexe, centrées sur ledit centre. De préférence, le dispositif de montage comprend un cadre de suspension à la cardan, centré sur ledit centre et qui permet un réglage de la position angulaire du second élément du conduit par rapport au premier, ce réglage étant commandé et produit par un dispositif de commande. Le conduit souple constitue une tuyère d'éjection des gaz 35 dans laquelle le premier élément est la partie axialement interne de la tuyère et le second élément, sa partie axialement externe. Un moteur de fusée selon la présente invention comprend une tuyère d'éjection des gaz qui comporte des éléments axiale- 72 01961 2 2122567 ment externe et interne, un dispositif de montage réglable supportant l'élément externe de la tuyère par rapport à l'élément interne, un joint primaire situé entre des surfaces complémentaires mobiles l'une par rapport à l'autre, des éléments interne et 5 externe et un joint secondaire, disposé entre ces éléments, qui est protégé par le joint primaire contre les gaz éjectés par la tuyère. Le joint secondaire est une bande élastomère dont les côtés opposés sont collés sur les surfaces, tournées l'une vers l'autre et mobiles l'une par rapport à l'autre, des éléments in-10 terne et externe. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif. Sur ces dessins : la figure 1 est une vue d'extrémité du conduit souple constitué 15 par une tuyère d'éjection des gaz; et ■ ' la figure 2 est une coupe décalée suivant la ligne 2-2 de la figure 1. La figure 2 représente la tuyère 5 d'éjection des gaz d'un moteur de fusée à propergol solide, dont la surface intérieure 20 est garnie de "Durestos" c'est-à-dire une résine phénolique chargée de fibres d'amiante. L'extrémité gauche de la tuyère 5* en observant le dessin, s'épanouit radialement vers l'extérieur en 7 et est montée sur le corps d'un moteur de fusée par des éléments classiques (non représentés). 25 L'extrémité droite de la tuyère 5 port.e une bague de support 8 sur laquelle est monté un dispositif de commande 9 et deux bras de montage -10 radialement opposés. Chaque bras 10 porte un palier 11 dans lequel est logé un tourillon correspondant 12. L'extrémité droite de la tuyère 5 porte également un élément, 30 axialement interne, 13 qui comprend un support en acier 1^- dont les surfaces r&dialement intérieures sont équipées de bagues 15 et 16 fen "Durestos". Les bagues 15 et 16 supportent un écran annulaire 17 en molybdène. Les tourillons 12 sortent radialement d'un élément axialement 35 externe 20 de la tuyère, qui comprend une bague de support en acier 21 'sur la surface intérieure de laquelle est fixée une bague de'support 22 de la tuyère. L'élément axialement externe 20 de la tuyère comprend également des bagues 23 et 2k en "Durestos" 72 01961 3 2122567 qui isolent theriniquement les éléments en acier 21 et 22 de la couronne 25 en molybdène de la gorge de la tuyère; L'élément axialement intérne 13 est fixé sur la tuyère 5 et, par la surface radialement interne de l'écran en molybdène 17, il 5 forme le début de la gorge de la tuyère de la fusée. La gorge est complétée par la surface radialement intérieure de la couronne 25 en molybdène . Le reste de la tuyère est constitué par le prolongement tronconique> de la couronne 25 et par la surface con-tiguë, axialement intérieure de la bague'24 en lfDurestos" 24. 10 L'orientation de la couronne 25 de la gorgé et du restant dè l'é-■ - lément axialement externe de là tuyère peut être réglée de manière à dévier la tuyère de la fusée et à modifier le vecteur de poussée produit par le passage des gaz chauds éjectés par l'intérieur de la tuyère. 15 Le réglage angulaire indiqué ci-dessus nécessite la pré sence de joints d'étanchéité entre les éléments mobiles les uns par rapport aux autres, afin d'éviter des pertes de pression dans la tuyère et de réduire les effets thermiques et corrosifs des gaz qui pénètrent entre ses éléments. En conséquence, un joint de 20 proximité primaire est réalisé du fait de la forme de l'écran 17 en molybdène qui comporte une surface tronquée.29, concave et ' centrée sur un point 28 situé sur l'axe longitudinal de la tuyère autour duquel peut être déplacé l'élément axialement externe 20 de la tuyère. De même, la couronne 25 comporte une surface com-25 plémentaire, tronquée et convexe 30, qui est également centrée sur • ' le point 28. Les. surfaces 29 et 30 sont juxtaposées étroitement l'une à l'autre, mais elles sont disposées de manière à éviter tout contact et toute résistance de friction entre elles. Cependant, l'importance du recouvrement entre les surfaces 29 et 30 ^0 varie pour les différentes positions angulaires qu'ellés occupent, autour de la tuyère, suivant les positions angulaires relatives des éléments 13 et 20 et elles constituent un joint de proximité qui réduit la quantité et la vitesse des gaz corrosifs à haute pression et à température élevée qui peuvent pénétrer dans 35 une cavité 31 située entre les éléments 13 et 20. La tuyère comporte également un joint secondaire constitué par une bande élastomère 32 dont les côtés opposés sont collés sur les surfaces tournées l'une vers l'autre des éléments interne et externe, 13 72 01961 4 2122567 et 20, de la tuyère. En conséquence, la surface radialement extérieure du support 14 est convexe autour du centre 28 et la partie de la surface radialement intérieure de la couronné de support 21 qui lui fait face est concave autour du même centre 28. Les sur-5 faces convexe et concave correspondantes des éléments 14 et 21 sont symétriques par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal de la tuyère et passant par le point 2.8. La bande élastomère 32 est collée entre-ces surfaces et, de ce fait, elle subit un effort de cisaillement au monent du réglage des posi-i[0 tions angulaires des éléments 13 et 20 de la tuyère. La bande élastomère 32 est un joint complet qtii ne subit pas de résistance de frottement, et qui ne comporte pas de surface glissante pouvant être détériorée. La seule résistance offerte au mouvement relatif est la résistance de 1*élastomère et la seule perte d'énergie j]5 dans le joint est son hystérésis interne. Il convient de noter que le joint de proximité primaire offre une certaine protection au joint secondaire vis-à-vis'des gaz éjectés et, bien qu'une certaine quantité de gaz corrosifs à température élevée pénètre dans la cavité 31, l'épaisseur im-20 portante de la bande 32 nécessite des conditions extrêmes ,pendant une période de durée prolongée, pour que les gaz puissent pénétrer par le joint qu'elle constitue. En servie?, la position angulaire de l'élément axialement externe 20 est réglée par rapport à l'élément interne 13 et à la 25 tuyère 5,' de manière à produire le vecteur de poussée nécessaire. Il est possible de dévier le vecteur de poussée d'un déplacement angulaire d'au moins 20°. Le réglage s'effectue par le dispositif de commande 9 à l'aidé d'une tringlerie 35. Une semelle 36 peut déplacer un étrier 37 dressé sur la couronne de support 21, à mi-^0 chemin entre les tourillons 12. Ce déplacement fait tourner l*'élément 20 de la tuyère autour des paliers 11 des tourillons. La semelle '36 peut être modifiée facilement afin de tirer l'étrier 37 vers le dispositif 9 pour provoquer un mouvement de rotation en sens opposé. Le joint de proximité réalisé entre les yj surfaces 29 et 30 comporte un recouvrement suffisant entre ses surfaces pour être étanche, même pour le déplacement maximal possible. De plus, le bloc élastomère 32 se déforme par cisaillement, mais maintient une étanchéité parfaite entre les éléments 13 et 20. 72 01961 5 2122567 Sur les dessins et dans la description ci-dessus, la couronne de support 21 est mise en position par les tourillons 12 des bras fixes 10. Cette disposition ne permet un réglage angulaire que dans un seul plan. Il peut être avantageux que les 5 bras 10 soient remplacés par un cadre de cardan monté sur des dispositifs appropriés dans un plan perpendiculaire au plan des tourillons 12. Ce dispositif peut être équipé d'un second élément de commande et il permet le réglage angulaire dans un second plan perpendiculaire au premier et suivant n'importe quel angle, 10 par combinaison entre les deux plans. En cas de besoin, le cardan ou les bras 10 peuvent être remplacéspar quatre dispositifs de commande, espacés de 90° autour de la périphérie de la tuyère, qui sont manoeuvres par'paires complémentaires et diamétralement opposées, afin de permettre un réglage dans toutes les directions 15 mais sans aucun déplacement axial relatif entre les éléments 13 et 20. 'En variante de l'exemple décrit ci-dessus, la présente invention est appliquée à un conduit souple destiné à la transmission de fluides domestiques ou industriels autres que les 20 gaz d'échappement chauds décrits pour les moteurs de fusée. Dans cette variante, l'élément axialement interne ia tuyère devient un premier élément de conduit relié à une tuyauterie, en vue de la transmission de n'importe quel fluide voulu, pouvant être un gaz ou un liquide. L'élément externe de la tuyère, décrit 25 ci-dessus, devient un second élément de conduit relié par une tuyauterie appropriée de manière à permettre la transmission du fluide . Le déplacement relatif entre les premier et second éléments du conduit peut permettre les déplacements par dilatation thermique de la tuyauterie et peut lui donner de la souplesse, 30 soit dans ce but, soit par exemple en vue de la réduction de la transmission de la chaleur et/ou de la transmission des vibrations de long des tuyaux. Dans cette variante, il est inutile, en général, de prévoir un dispositif de commande quelconque,bien qu'ion tel dispositif puisse être mis en oeuvre, à volonté, pour 35 la régulation des déplacements relatifs entre les éléments du conduit. A volonté , un cardan peut transmettre les poussées d'extrémité du premier élément au second élément du conduit,ou vice versa. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être 40 apportées au dispositif décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention * 72 01961 6 2122567 REVENDICATIONS 1 - Conduit souple, caractérisé en ce qu'il comprend, dans le'sens axial, des premier et second éléments, un dispositif de montage réglable supportant le second élément du conduit par 5 rapport au premier, un joint primaire étant disposé entre des surfaces complémentaires, mobiles l'une par rapport à l'autre, des premier et second éléments, un joint secondaire disposé entre les premier, et second élément du conduit étant protégé par rapport à l'intérieur du conduit par le joint primaire et com- 2 - Conduit souple selon la revendication 1, caractérisé en ce qiie la bande élastomère,collée entre des surfaces tournées 3 - Conduit souple' suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la position du second élément du conduit peut être réglée par rapport au premier élément, par rota- 20 tion autour d'un centre situé sur l'axe longitudinal du conduit, la bande élastomère étant symétrique par rapport à .un plan perpendiculaire audit axe et passant par ledit centre. 4 - Conduit souple suivant l'une quelconque des revendications' précédentes, caractérisé en ce que le joint primaire est 25 constitué par des surfaces tronquées complémentaires, concave et convexe , centrées sur ledit centre. 5 - Conduit souple selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de montage comprend un cadre de cardan, centré sur ledit centre,qui permet 30 un réglage de la position angulaire du second élément du conduit par rapport au premier élément, un dispositif de commande étant prévu pour ce réglage angulaire. 6 - Conduit souple selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisai ce qu'il constitue une tuyère 35 d'éjection de gaz, dont le premier élément est axialement interne à la tuyère et le second élément est axialement externe à celle-ci. 7 - Moteur de fusée, caractérisé en ce qu'il comprend un 72 01961 7 2122567 conduit souple constituant une tuyère d'éjection des gaz, comportant des éléments axialement externe et interne, un dispositif de montage réglable supportant l'élément externe de la tuyère par rapport à l'élément interne, un joint primaire étant disposé entre 5 des surfaces complémentaires, mobiles l'une par rapport à l'autre, des éléments externe et interne, un joint secondaire disposé entre les cléments interne et externe étant protégé des gaz de la tuyère par le joint primaire et comprenant une bande élastomère, dont les côtés opposés sont collés sur les surfaces tournées l'une vers ■JO l'autre et mobiles l'une par rapport à l'autre des éléments externe et interne. 8 - Moteur de fusée, caractérisé en ce qu'il comprend un conduit souple suivant la revendication 6.