Brevet FR2123036A1 — publié le 19720908

La présente invention concerne un propulseur à poudre et plus particulièrement une chambre de propulseur bâtie autour du propergol utilisé pour la propulsion. En effet, jusqu'ici la chambre de combustion d'un propul-5 seur à poudre est chargée après la fabrication de l'enveloppe du propulseur. Or il existe plusieurs circonstances qui ne permettent pas de couler le propergol dans le propulseur : - lorsque le chargement est constitué d'une multitude d'éléments de propergol qui ne sont pas appuyés les uns sur les 10 autres, ou bien lorsque le chargement est complexe et comporte plusieurs compositions de propergol, des dispositifs de calage, et autres accessoires ; - lorsque les conditions d'utilisation du propulseur ne sont pas compatibles avec la technique de la coulée en propul- 15 seur, par exemple lorsqu'il s'agit d'un bloc de propergol plein à combustion frontale devant être stocké et utilisé dans tine gamme de température comportant des valeurs inférieures à - 5 ou - 10°C, ou un bloc de propergol à combustion interne devant être . stocké et utilisé au dessous de -20°C ; 20 - lorsque le chargement de propergol comporte un canal central nécessitant une broche de coulée dont le diamètre circonscrit est voisin de celui du propulseur. Au contraire, un procédé suivant l'invention comprend les étapes suivantes : réaliser en premier lieu le montage de la 25 charge de propergol, mettre en place tous-ses éléments de calage, effectuer les contrôles/pyrotechniques, envelopper le chargement d'une pellicule formant mandrin, bobiner autour dudit mandrin une fibre enrobée de résine polymérisable à basse température. L'invention a également pour effet d1 accroître par rapport 30 au domaine connu l'indice constructif du propulseur, c'est-à-dire le rapport entre la masse du propergol et celle de l'ensemble du propulseur chargé. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés 35 et donnant à titre indicatif mais nullement limitatif une forme de réalisation de l'invention. Sur ces dessins : - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un propulseur à poudre suivant l'invention ; 40 - la figure 2 est une vue schématique en coupe d'une variante 69 40333 2 2123036 - la figure 3 est une vue en coupe à plus grande échelle de la zone A de la figure 2 ; - la figure 4 est une vue schématique d'une variante ; - la figure 5 est une vue du montage pour le bobinage . 5 On voit sur la figure 1 un propulseur à deux étages désigné dans son ensemble par 10 dans lequel le chargement prévu est constitué par des empilements de disques annulaires 1 introduits par leur ouverture centrale 2 autour d'un tube 3 préalablement à toute opération de construction de l'enveloppe 10 proprement dite de la chambre. Les disques 1 sont respectivement maintenus entre deux grilles 4 et 5 (premier étage 6) et deux grilles 6 et 7 (second étage 8). Entre l'insertion sur le tube 3 des grilles 7 et 5 on pré-15 voit d'introduire une calotte 9 d'un fond en matière plastique dont l'utilité sera exposée ci-après. Lorsque le montage du chargement des deux étages est terminé on recouvra le chargement de la chambre 6 au moyen d'une enveloppe de matière plastique 11 résistant à la température,-à 20 l'érosion due aux écoulements rapides et à l'action chimique des gaz de la combustion du propergol et le chargement de la chambre 8 au moyen d'une enveloppe de matière plastique analogue' 12. On remarquera sur ces deux enveloppes une gorge circulaire respectivement 13 et 14 prévue autour des extrémités du noyau 3* Les bords libres 15 et 16 des ouvertures de ces deux en-25 veloppes sont de préférence soudés au bord libre 17 du fond 9. L'enveloppe (9, 11, 12) qui délimite les deux chambres 6 et 8 et enferme le chargement de propergol est maintenant prête pour recevoir un revêtement stratifié 18. Deux demi-axes de bobinage 19 (figure 5) sont implantés 30 à la place des bouchons 20et l'on peut entraîner le mandrin (9, 11, 12) autour de ces pivots pour procéder au bobinage de fil de verre, imprégné de résine polymérisant à + 50°C environ. On remarque que des tuyères en acier 21" destinées à évacuer les gaz de combustion sont mises en place sur les demi-35 enveloppes 11 et 12 et emprisonnées lors du bobinage entre les couches de fibres du revêtement 18. De même, pour maintenir le fond intermédiaire, on prévoit de. nombreux pions en.acier 22 dont les tiges 23 dépassent au moment du bobinage et assurent l'ancrage du fond 9 dans la struc-40 ture en verre 19 contre les têtes 24. 69 40333 3 2123036 Après bobinage du fil de verre imprégné de résine, on procède à la polymérisation de cette dernière à + 50°C par exemple. Cette valeur de la température a été choisie afin de ne 5 pas dégrader le propergol des disques 1, ce qui pourrait se produire pour une température plus élevée. Dans une autre forme de réalisation (figure 4) le générateur de gaz ne comporte qu'une seule chambre et donc aucun fond intermédiaire. 10 Les deux demi-enveloppes sont alors constituées, l'une 112 d'un fond 109 avec une courte partie cylindrique 110-, l'autre 111 d'un fond 119 prolongé par une virole cylindrique 120. Le raccordement se fait sur la courte zone cylindrique du premier fond 110. 15 Si le chargement de propergol est constitué d'un seul bloc plein 101 (figure 2) revêtu d'un vernis inhibiteur sur sa face latérale 25 et sur sa face avant 26 on peut le fabriquer et le contrôler indépendamment de l'enveloppe du propulseur, puis le préparer à recevoir des grilles de calage 27 et 28. 20 Le bloc de propergol 101 revêtu de son vernis inhibiteur est muni d'éléments d'ancrage 29 permettant de le rendre solidaire de sa grille avant 27 et de sa grille arrière 28. Le mandrin de bobinage 118 est constitué en adjoignant à ce bloc muni de ses grilles 27 et 28,à l'avant, la forme de rac-25 cordement 30 et l'embout avant 31 qui sont maintenus par la grille avant 27 et,à l'arrière,la chape de protection thermique 32 en matière plastique réfractaire et l'embout arrière en alliage léger 33 centrés sur la grille arrière 280 Suivant les conditions de durée et de pression de fonc-30 tionnement, il peut être nécessaire de recouvrir le mandrin d'un élastomètre 34 qui garantit l'étanchéité de la chambre. Afin de réaliser au cours de la polymérisation un assemblage stable et ne comportant pas de jeu qui serait nuisible à la qualité de la définition géométrique du propulseur, le mandrin 35 est stabilisé à +50°C avant bobinage,, Des demi-axes 19 comme dans la première forme de réalisation sont disposés à chaquçfextrémité du mandrin et l'on procède au bobinage à l'aide de fibres de verre (ou autres) imprégnées de résine. Enfin, on procède à la polymérisation à +50°C, par 40 exemple . 69 40333 4 2123036 Un tube protégé thermiquement 35 conduit les gaz de combustion vers la tuyère (non figurée). Ce tube est monté sur le propulseur après que celui-ci est polymérisé. On voit enfin que la construction d'un propulseur suivant 5 l'invention permet de mettre en place, en cas de besoin sur la surface cylindrique, des inserts servant de point d'accrochage soit à des voilures, soit à des gouttières ou à tout autre élément de fixation. Il va de soi que la présente invention a été décrite 10 ci-dessus à titre d'exemple préférentiel indicatif mais nullement limitatif et que l'on pourra introduire toute équivalence dans ses éléments constitutifs sans sortir de son cadre défini par les revendications annexées. 69 40383 5 2123036 BCTF.mTCATIOHS 1. Procédé de construction d'un propulseur caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : préparer autour d'un axe un chargement de propergol, disposer une enveloppe en matière plastique résistant à la.tempérarure,à 1'érosion due -aux 5 écoulements rapides et à l'action chimique des gaz de la combustion autour du chargement,les extrémités de l'enveloppe étant ap- . tliquées le long dudit axe,1'enveloppe peuvent enfermer plusieurs compartiments correspondant aux différents étages de la combustion, monter ledit axe sur deux demi-axes de bobinage d'un, entraînement à pivot et procéder autour de ladite enveloppe jouant le rôle 10 d'un mandrin à 1'earoulement d'une fibre imprégnée de résine. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape d'empiler des disques annulaires autour dudit axe. 3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce 15 qu'il comprend l'étape d'ancrer un bloc de propergol solide sur deux grilles d'extrémité. 4. Propulseur caractérisé en ce qu'il comprend un axe creux obturé par des bouchons démontables à ses deux; extrémités, des disques annulaires de propergol empilés autour dudit axe, 20 les disques d'un étage de combustion du propulseur étant logés entre deux grilles d'extrémité, un fond^en matière plastique, résistant à la température, à l'érosion due aux écoulements rapides"et a~ l'action chimique des gaz de combustion étant prévu entre la grille d'extrémité avant d'un étage et la grille d'extrémité arrière de l'étage immédiatement suivant, une première enveloppe en ma-25 tière plastique étant prévue à l'avant du propulseur, venant se raccorder d'un côté à l'extrémité avant dudit axe et de l'autre côté audit fond, une seconde enveloppe en matière plastique étant prévue à l'arrière du propulseur venant se raccorder d'un côté à l'extrémité arrière dudit axe et de l'autre côté audit fond, 30 une fibre imprégnée de résine étant enroulée autour dësdites enveloppes soudées ensemble pour donner finalement au propulseur une structure de stratifié. 5. Propulseur suivant la revendication 4, caractérisé en ce que lesdites extrémités des enveloppes se raccordent à l'axe 35 au moyen d'une gorge dans laquelle viennent s'accumuler lesdites fibres avec effet d'étanchéité entre l'enveloppe et l'axe. 6. Propulseur suivant la revendication 5, dans lequel lesdits enveloppes portent sur leur périphérie des ouvertures de tuyères. 40 7. Propulseur caractérisé en ce qu'il comprend un bloc 69 40383 2123036 compact de propergol solide, ce bloc étant ancré à deux grilles d'extrémité, lesdites grilles supportant périphériquement une enveloppe mandrin en matière plastique et axialement un demi-axe d'entraînement, ladite enveloppe venant se refermer sur lesdits 5 demi-axes au moyen d'une gorge, une fibre imprégnée de résine étant enroulée autour du mandrin pour assurer le revêtement stratifié des propulseurs. 8. Propulseur suivant l'une des revendications 4 et 7, caractérisé en ce que ledit axe est creux et est utilisé comme 10 tuyère de propulsion. 9. Propulseur suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'un joint glissant est prévu entre ladite grille arrière et line chape de protection thermique arrière réfractaire.