Brevet FR2334648A1 — publié le 19770708

La pressente invention concerne un procédé de fabrication dtun chargement pyrotechnique destiné notamment à la propulsion d'un engin tel que fusée ou roquette, L'invention vise également le dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, On connatt des chargements pyrotechniques constitués par un ensemble d'éléments de propergol lamellaires destinés à étre disposés longitudinalement dans la chambre de combustion d'une fusée ou d'uneroquette Dans ces chargements, les éléments de propergol sont calés dans une chemise cylindrique réalisée en matériau inhibiteur de combustion, cette chemise étant appliquée contre la paroi interne de la chambre de combustion de 1' engin0 la fabrication de tels chargements comporte les opérations suivantes :: - réalisation d'un noyau cylindrique présentant sur sa périphérie dans une distribution circonférentielle déterminée, une pluralité d'évidemments longitudinaux de sections droites identiques à celles des éléments de propergol, - mise en place des éléments de propergol dans les évidements correspondants du noyau, - introduction et centrage de l'ensemble cylindrique constitué par le noyau et les éléments de propergol dsuls un moule d'enrobage dont la surface interne correspond à la surface externe de la chemise à réaliser. - introduction-et répartition par ceftrifugation dans l'espace défini entre la surface interne du moule et ledit ensemble cylindrique d'une matière inhibitrice de combustion durcissable, et - extraction du noyau du chargement d'éléments de propergol ainsi obtenu après démoulage. L'inconvénient de ce procédé tient essentiellement à la complexité des opérations à effectuer et de l'appareillage nécessaire. Le but de l'invention est de remédier aux inconvénients du procédé précité, en présentant un procédé et une installation pour la fabrication de chargements pyrotechniques d'éléments de propergol de mise en oeuvre particulièrement commode et assurant une solidarisation parfaitement fiable des éléments dans la chemise en inhibiteur de combustion. Suivant l'invention, le procédé est caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes a) mise en place des éléments de propergol dans un support maintenant les éléments de propergol parallèles les uns aux autres, avec un espacement prédéterminé, et de façon à ce que les bords longitudinaux de ces éléments, destinés à être encastrés dans l'inhibiteur de combustion, soient sensiblement coplanaires, b) mise en place de l'ensemble constitué par le support et les éléments de propergol dans un moule en forme de cuvette dont le fond délimite le contour développé suivant un plan de la chemise cylindrique en matériau inhibiteur de combustion, c) enrobage des éléments de propergol par le matériau inhibiteur de combustion introduit à l'état non polymérisé dans le moule suivant une hauteur déterminée à partir des bords longitudinaux coplanaires correspondant à la profondeur d'encastrement des éléments de propergol dans la chemise cylindrique en inhibiteur de combustion, d) démoulage de la couche obtenue d'inhibiteur de combustion après durcissement de celui-ci, e) séparation du support et des éléments de propergol et, f) enroulement de la couche d'inhibiteur de combustion suivant un cylindre et assemblage des extrémités opposées de la couche enroulée. On voit par conséquent, que la mise en oeuvre de ce procédé est beaucoup plus simple que celui de l'art antérieur. Ce procédé supprime notamment la réalisation d'un noyau cylindrique à évidements ainsi que l'utilisation d'une centrifugeuse pour repartir l'inhibiteur de combustion. En effet, dans le procédé conforme à l'invention l'opération de moulage est entièrement statique. Par ailleurs, toute l'opération ainsi que le contrôle s'effectuent sur un chargement plan (et non cylindrique), ltenroulement du chargement étant la dernière étape du prend Le moule en forme de cuvette permet d'obtenir directement une couche en matériau inhibiteur de combustion de dimensions désirées et le calage des éléments de propergol est obtenu automatiquement par enrobage de ceux-ci dans un inhibiteur de combustion, par exemple non-polymérisé puis durcissement de celui-ci par polymérisation. La profondeur d'encastrement des éléments de propergol dans le matériau inhibiteur de combustion est ainsi parfaitement contrôlée, de sorte que le chargement obtenu présente une fiabilité améliorée par rapport aux réalisations connues. Ce procédé permet en outre, d'éviter tout défaut de positionnement des éléments de propergol dans la couche d'inhibiteur et tout risque de fixation défectueuse des éléments de propergol dans cette couche Selon une version préférée du procédé conforme à l'invention, ce procédé comporte une étape supplémentaire comprise entre les étapes b) et c) précitées, cette étape consistant en la mise en place sur le moule-cuvette d'une plaque d'impression comportant des fentes permettant le passage des éléments de propergol et dont la surface en regard avec l'intérieur dn moule comporte des cannelures permettant l'obtention de surépaisseurs d'encastrement de part et d'autre des éléments de propergol Ces surépaisseurs d'encastrement des éléments de propergol permettent de renforcer la fixaticn de ceux-ci dans la couche d'inhibiteur de combustion sans diminuer la section d'écoulement des gaz de combustion. L'invention vise également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention. Suivant l'invention, ce dispositif est caractérisé en ce qutil comprend : a) un support comportant des moyens pour maintenir les élé- ments de propergol parallèles les uns aux autres et avec un espacement prédéterminé, et des moyens pour régler le niveau par rapport au moule des bords longitudinaux de ces éléments destinés à Qtre encastrés dans la couche d'inhibiteur de combustion. b) un moule en forme de cuvette dont le fond délimite le contour développé suivant un plan de la chemise cylindrique en inhibi- teur de combustion, les parois latérales du moule ayant une hauteur au moins égale à l'épaisseur maximum de la chemise cylindrique. D'autres particularités et avantages de l'invention apparattront encore dans la description ci-après Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs - la figure 1 est une vue illustrant la première étape du procédé conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue avec arrachements du ioule-cuvette utilisé dans la seconde étape du procédé, - la figure 3 est une vue partielle en coupe longitudinale du dispositif conforme à l'invention montrant l'enrobage des éléments de propergol, selon la troisième étape du procédé, - la figure 4 est une vue partielle en coupe longitudinale de la couche d'inhibiteur de combustion selon la quatrième étape du procédé, les éléments de propergol étant calés dans cette couche, - la figure 5 est une vue en coupe transversale partielle d'çn chargement réalisé selon ltinvention et placé dans une roquette, - la figure 6 est une vue de détail en coupe transversale montrant une variante de I'assembiagé des extrémités de la couche d'inhibiteur de combustion, - la figure 7 est une vue partielle en coupe longitudinale d'une variante du dispositif confcrme à l'invention, - la figure 8 est une vue en perspective avec arrachements du dispositif de la figure 7, le support des éléments de propergol étant enlevé, - la figure 9 est une vue partielle en coupe longitudinale d'un chargement à plat réalisé au moyen du dispositif des figures 7 et 8, - la figure 10 est une vue en coupe transversale partielle du chargement obtenu à partir du chargement à plat de la figure 9, ce chargement étant placé dans une roquette, - les figures 11 et 12 sont des vues en coupe longitudinale de variantes de chargements à plat, - la figure 13 est une vue en perspective avec arrachements d'une autre variante du dispositif conforme à l'invention, - la figure 14 est une vue en coupe en plan partielle d'une variante de support du dispositif selon l'invention, - la figure 15 est une vue en coupe transversale d'un support d'une autre variante de l'invention, - la figure 16 est une vue en coupe suivant la ligne XVI-IVI de la figure t5. Dans la réalisation de la figure 5, le chargement pyrotechnique 1 placé dans la chambre de combustion 2 d'une roquette, est constitué par un ensemble d'éléments de propergol 3 en forme de lamelles s' étendant longitudinalement et radialement dans la chambre de combustion 2. Ces éléments de propergol 3 sont calés dans une chemise cylindrique 4 réalisée en matériau inhibiteur de combustion et appliquée contre la paroi interne de la chambre de combustion. 2. Pour réaliser le chargement pyrotechnique 1, on procède conformément au procédé selon l'invention comme suit : a) Dans une première étape (voir figure t), on met en place les éléments de propergol 5 dans un Bupport 5 maintenant les éléments 3 parallèles les uns aux autres, avec un espacement prédéterminé et de façon à ce que les bords longitudinaux 6 de ces éléments 3, des tinés à titre calés dans l'inhibiteur de combustion soient alignés sensiblement dans un même plan. Dans 1' exemple de la figure 1, ces bords longitudinaux 6 sont alignés de façon coplanaire par appui sur la surface plane 7. Dans une deuxième étape (voir figure 2), on met en place l'ensemble constitué par le support 5 et les éléments de propergol 3 dans un moule 8 en forme de cuvette dont le fond 9 délimite le contour développé suivant un plan de la chemise cylindrique 4 en inhibiteur de combustion du chargement 1. Les parois latérales 10 du moule 8 ont une hauteur au moins égale à 1 épaisseur maximum de la chemise cylindrique 4. Dans une troisième étape (voir figure 3), on enrobe les éléments de propergol 3 par un matériau inhibiteur de combustion introduit sous forme de résine non polymérisée dans le moule 8 suivant une hauteur H déterminée à partir des bords longitudinaux 6 coplanaires correspondant à la profondeur d'encastrement des éléments de propergol 3 dans la chemise cylindrique 4 en inhibiteur de combustion. L' inhibiteur de combustion 4 peut autre coulé dans le moule 8 avant ou après mise en place sur le moule 8 de l'ensemble constitué par le support 5 et les éléments de propergol 3. Pour faciliter l'enrobage des éléments 3 par l'inhibiteur, le moule 8 est placé sur un support vibrant non représenté. Dans une quatrième étape, on démoule la couche d'inhibiteur de combustion 4 obtenue après polymérisation de ce dernier, Après désolidarisation du support 5 et des éléments de propergol 3, on obtient un chargement à plat d'éléments de propergol 3 encastrés dans une couche plane d'inhibiteur de combustion 4, comme indiqué à la figure 4. Dans 1' étape finale; on enroule la couche d'inhibiteur de combustion 4 suivant un cylindre et on assemble-bout à bout les extrémités Il de cette couche 4, par exemple par collage, comme indiqué à la figure 5 ou par agrafage. Ces extrémités sont planes et radiales mais elles peuvent éventuellement titre biaises ou comporter des épaulements 12 comme indiqué à la figure 6. Le chargement cylindrique t d'éléments de propergol 3 ainsi réalisé peut alors être mis en place daris la chambre de combustion 2 de la roquette. En tant que matériau inhibiteur de combustion 4, on peut utiliser par exemple, une résine de polyester chargée ou non, de type classique, des résines de polyuréthane, ou des résines de silicone. Ces résines inhibitrices de combustion sont compatibles avec des éléments de propergol 3 du type SD, c'est-8-dire des propergols extrudés sans dissolvant et homogènes à base de nitrocellulose et d'une huile explosive telle que la nitroglycérine. Ces résines inhibitrices de combustion sont également compatibles avec du propergol du type épictète, c'est-à-dire un propergol moulé à base également de ritrotellulo9e et de nitroglycérine. L'épaisseur de la couche d'inhibiteur de combustion 4 réalisée à partir des résines précitées, n'a aucun caractère critique. De préférence,cependant, Itépaisseur de la couche e (voir figure 4) comprise entre la base 6 des éléments de propergol 3 et la surface extérieure est supérieure à au moins 0,8mm pour éviter tout risque de fissuration de la couche lors de son enroulement suivant un cylindre. Dans les réalisations des figures I à 3, correspondant à une version préférée du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention, le support 5 comprend deux rangées de créneaux 13 disposées en regard de l'une de l'autre et parallèlement entre elles Ces créneaux 13 assurent une solidarisation temporaire des extrémités opposées des éléments de propergol 3 par rapport au support 5. On voit en outre, dans cet exemple, que les rangées de créneaux 13 sont ménagées sur deux traverses 5a et 5h, de préférence en métal, et disposées parallèlement l'une à l'autre. Les traverses crénelées 5a et 5b comportent à leurs extrémités opposées des plots t4 dont les bases 1 4a sont destinées à venir en appui sur la surface plane 7. Ces bases 14a sont situées à une distance d sous les deux rangées de créneaux 13 (voir figure 3) qui est prédéterminée en fonction de la profondeur d'encastrement 4 des éléments de propergol 3 dans I' inhibiteur 4 que luron veut obtenir. Dans la réalisation de la figure 1, on voit d'autre part, que les extrémités des traverses 5a et 5b comportent des moyens pour solidariser des extrémités entre elles et pour modifier ltécar- tement des traverses, 5a et 5b. Dans cet exemple, ces moyens sont constitués par des tubes entretoises 15 montés sur des tiges filetées portant des écrous 16. Des tubes entretoises de différentes longueurs permettent de régler l'écartement des deux traverses 5a et 5b et de solidariser les éléments 3 par rapport à ces traverses. Dans la- réalisation de la figure 2, le moule-cuvette 8 comprend deux bords longitudinaux plans 17 destinés à recevoir la base 18 des traverses 5a et 5b, cbacun des deux autres bords comportant des épaulements 19 permettant le centrage respectif des traverses 5a et 5b sur le moule 8. Dans les réalisations des figures 7 et 8, le dispositif comprend en outre, une plaque d'impression 20 interposée entre le moule 8 et les traverses 5a et 5b et comportant des fentes transversales 21a et 21b disposées sous les créneaux 17a et 13b et permettant le passage des éléments de propergol 3a et 3b. Dans cet exemple, les éléments de propergol 3a les plus épais sont alternés avec les éléments de propergol 3b,de plus faible épaisseur.La surface inférieure de cette plaque d'impression 20 présente des cannelures 22 parallèles aux fentes 21a et 21 b. Les fentes 21a correspondant aux éléments de propergol 3a les plus épais s'étendent entre les cannelures 22 tandis que les fentes 21b correspondant aux éléments 3b minces s'étendent suivant le sommet des cannelures 22. Après remplissage par ltinhibiteur de combustion du volume compris entre le fond 9 du moule 8 et la surface cannelée de la plaque dtimpression 20, et démoulage de la couche obtenue, on obtient un chargement de propergol constitué par une couche plane 4a en inhibiteur de combustion présentant des surépaisseurs 4b disposées de part et d'autre des éléments 3a (voir figure 9). Ainsi les éléments les plus épais 3a se trouvent encastrés dans la couche 4a dtinhi- biteur de combustion suivant une profondeur plus importante que les éléments minces 3b. La figure 10 représente le chargement pyrotechnique réalisé par enroulement du chargement à plat de la figure 9 placé dans la chambre de combustion 2 d'une roquette ou analogue. Les caractéristiques d'un chargement du type de celui de la figure 10 sont par exemple, les suivantes - Nature du propergol : type SD (voir définition précitée) - Nombre d'éléments de propergol : 3a, 3b : 16 éléments épais et 16 éléments minces alternés - Nature de ltinhibiteur 4a : résine silicone non chargée - Diamètre extérieur de la chemise 4a : 1tOmm - longueur du chargement : 600 mm - Dimensions des éléments 3a : 8 x 28 x 600mm - Cisuaitjns des éléments 3b : 2 x 18 x 600mm - Poids total des éléments de propergol : environ 4kg - Poids tctal de l'inhibiteur 4a : 0,6kg Dans une variante de réalisation du dispositif conforme à l'invention, le fond 9 du moule 8 comporte des ondulations présentant un rayon de courbure correspondant au rayon de la chambre de combustion 2 de la roquette. Cette disposition permet d'obtenir des chargements tels que les chargements 25 et 26 représentés sur les figures Il et 12 dont la couche d'innibiteur de combustion 27 ou 28 présente sur sa surface extérieure des ondulations 29 ou 30 correspondant aux ondulations ménagées sur le fond 9 du moule 8. Du fait que les rayons de ces ondulations 29 ou 30 correspondent au rayon de la chambre de combustion 2, lorsqu'on enroule les chargements plats 25 et 26 suivant un cylindre de rayon égal à celui des ondulations 29 ou 30, celles-ci disparaissent. On supprime ainsi tout étirage de la zone périphérique éxtérieure des couches 27 et 28 d'inhibiteur susceptible d'occasionner des ruptures. Dans la réalisation de la figure 13, la traverse 5a du support 5 comprend une tige amovible 31 traversant la rangée de créneaux 13 ainsi que les éléments de propergol 3 engagés dans ces créneaux 13. Les tiges amovibles 31 permettent d'obtenir directement la mise à niveau par alignement des bords longitudinaux 6 des éléments de propergol 3 suivant un meme plan, de sorte que l'on évite l'opé- ration de mise en appui de ces bords longitudinaux 6 sur une surface plane, décrite précédemment en référence à la figure t. On voit d'autre part à la figure 14 que les traverses 5a peuvent comporter une série de lamelles 32 en matière souple telle que du caoutchouc, encastrées dans les dents 33 qui séparent les créneaux 13 de façon à faire légèrement saillie à l'intérieur de ces derniers. Ces lamelles 32 permettent gracie à leur souplesse d'engager facilement les éléments de propergol 3 dans les créneaux 13, le maintien des éléments de propergol 3 dans ces derniers étant assuré par appui souple des lamelles 32. Dans les réalisations des figures 15 et 16, la traverse crénelée 5c comporte un peigne en matière souple 34 inséré le long de la rangée des créneaux 13c . le peigne 34 comporte des fentes 35 légèrement décalées par rapport aux créneaux 13c. Cette disposition permet également de maintenir avec appui souple, les éléments 3 engagés dans les créneaux 13. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux réalisations que l'on vient de décrire, de nombreuses modifications pouvant être apportées à celles-ci sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi le procédé peut également être appliqué à la réalisation de chargements d'éléments de propergol enroulés en spirales à l'intérieur de la chambre de combustion de ltengin. On peut utiliser d'autre part d'autres moyens de fixation des éléments de propergol 3 sur les traverses 5a et 5b du support 5 tels que par exemple des pinces élastiques. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un chargement- pyrotechnique destiné notamment à la propulsion d'un engin tel que fusée ou roquette, ce chargement étant constitué par un ensemble d'éléments de propergol destinés à être disposés longitudinalement dans la chambre de combustion de l'engin précité, ces éléments étant encastrés dans une chemise cylindrique réalisée en matériau inhibiteur de combustion, et destinée à astre appliquée contre la paroi interne de la chambre de combustion, caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes suivantes a) mise en place des éléments de propergol dans un support maintenant les éléments parallèles les uns aux autres, avec un espacement prédéterminé et de façon à ce que les bords longitudinaux de ces éléments destinés à Qtre encastrés dans l'inhibiteur de combustion soient sensiblement coplanaires, b) mise en place de l'ensemble constitué par le support et les éléments de propergol dans un moule en forme de cuvette dont le fond délimite le contour développé suivant un plan de la chemise cylindrique en matériau inhibiteur de combustion, c) enrobage des éléments c;;e propergol par le matériau inhibiteur de combustion introduit dans le moule à l'état non poly mérité suivant une hauteur déterminée à partir des bords longitu dinaux coplanaires correspondant à la profondeur d'encastrement des éléments de propergol dans - chemise cylindrique en inhibiteur de combustion, d) démoulage de la couche obtenue d'inhibiteur de combustion après durcissement de celui-ci, e) séparation du support et des éléments de propergol et f) enroulement de la couche d' inhibiteur de combustion suivant un cylinare et assemblage des extrémités opposées de la couche. 2. Procédé conforme à la revendication i, caractérisé en ce que l'inhibiteur de combustion est coulé dans le moule-cuvette avant mise en place des éléments de propergol dans le moule. 3. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que l'inhibiteur de combustion est coulé dans le moule-cuvette après mise en place des éléments de propergol dans le moule. 4. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que les bords longitudinaux des éléments de propergol, destinés à être encastrés dans l'inhibiteur de combustion, sont alignés de façon coplanaire, par appui des bords précités sur une surface plane. 5. Procédé conforme à la revendication t, caractérisé en ce qu'il comporte une étape supplémentaire comprise entre les étapes b) et c), cette étape consistant en la mise en place sur le moulecuvette d'une plaque d'impressioncomprenant des fentes transversales pour le passage des éléments de propergol, et dont la surface en regard avec l'intérieur du moule comporte des cannelures pour l'obtention de surépaisseurs d'encastrementde part et d'autre des éléments de propergol. 6. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'une quelconque des revendications I à 5, caractérisé en ce qu'il comprend : a) un support comportant des moyens pour maintenir les éléments de propergol parallèles les uns aux autres et avec un espacement prédéterminé, et des moyens pour régler le niveau des bords longitudinaux de ces éléments destinés à btre encastrés dans l'inhibiteur de combustion et, b) un moule en forme de cuvette dont le fond délimite le contour développé suivant un plan de la chemise cylindrique en inhibiteur de combustion, les parois latérales du moule ayant une hauteur au moins égale à l'épaisseur maximum de la chemise cylindrique. 7. Dispositif conforme à la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens pour maintenir les élément a de propergol comprennent deux rangées de créneaux disposées en regard l'une de l'autre et parallèlement entre elles, ces créneaux assurant une solidarisation temporaire des extrémités opposées des éléments de propergol par rapport au support. 8. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que les moyens pour aligner suivant une surface plane les bords longitudinaux des éléments de propergol, comSrc=nent des surfaces d'appui coplanaires ménagées aux extrémités du support, ces surfaces d'appui étant situées à une distance prédéterminée sous les deux rangées de créneaux. 9. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que le support comprend deux traverses crénelées comportant à leurs extrémités opposées des plots dont les bases constituent les surfaces d'appui précitées. 10. Dispositif conforme à la revendication 9, caractérisé en ce que les extrémités des traverses comportent des moyens pour solidariser ces extrémités entre elles et pour modifier l'écartement des traverses. 11. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que le moule-cuvette comprend deux bords longitudinaux plans destinés à recevoir la base des traverses, chacun des deux autres bords opposés comportant des épaulements assurant le centrage respectif des traverses sur le moule. 12. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 6 à 11, caractérisé en ce qu'il comporte en outre, une plaque d'impression insérée entre le support et le moule-cuvette et comportant des fentes transversales pour le passage des éléments de propergol, ces fentes débouchant sur une surface comportant des cannelures parallèles à ces fentes. 13. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 6 à t2, caractérisé en ce que le fond du moule comporte des ondulations dont le rayon de courbure correspond sensiblement au rayon de la chambre de combustion de 1' engin. 14. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 7 à 13, caractérisé en ce que le support comprend deux tiges amovibles traversant les créneaux de chaque rangée et les éléments de propergol engagés dans ces créneaux. 15. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 7 à 14t caractérisé en ce que le support comprend une série de lamelles en matière souple encastrées dans les dents qui séparent les créneaux et faisant légèrement saillie dans ces créneaux. 16. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 9 à 14, caractérisé en ce que dans chaque traverse crénelée, est inséré longitudinalement un peigne en matière souple comprenant des fentes légèrement décalées par rapport aux créneaux.