Brevet FR2479905A1 — publié le 19811009

BLOC PROPULSIF DE PROJECTILE Le secteur technique de la présente invention est celui des blocs propulsifs à poudre, situe > dans l'ogive des projectilerjdestinés à l'autre propulsion principale ou additionnelle, le projectile étant du type obus ou roquette et comportant des tuyeres d'éjection des gaz placées à la base de l'ogive. Il est connu de fabriquer des blocs propulsifs à poudre pour les disposer dans l'ogive d'un projectile entre la tête militaire et la fusée. Le brevet français 1 455 403 décrit un tel bloc collé par le fond sur une cloison transversale. La forme externe du bloc est quelconque et sa surface externe n'adhère pas à la paroi interne de lgogive. Une tuyère annulaire est ménagée à la base de l'ogive O Aucune limitation de la surface de combustion n'est prévue et le problème de l'optimisation du bloc de propergol compte tenu de la forme ogivale qu'il doit épouser n'a pas été résolu dans ce brevet. En effet, du point de vue de la propulsion des projectiles un bloc de propergol doit posséder les caractéristiques suivantes. Il faut en premier lieu obtenir un taux de remplissage maximum, c'est à dire que le rapport entre le volume occupe au départ par le propergol et le volume interne de l'ogive doit être aussi élevé que possible, ce qui permet d'obtenir le maximum de masse de propergol embarqué. Il faut ensuite que la variation de la surface de combustion en fonction du temps soit aussi faible que possible autour de la valeur moyennef ce qui permet d'obtenir un debit masse de gaz éjectes constant et par conséquent une poussée constante durant le temps de fonctionnement du propulseur. I1 faut également que la masse des produits résiduels de combustion soit la plus faible possible, ceci afin d'utiliser au mieux la masse de propergol de départ. La géométrie et la mise en oeuvre du bloc doivent être les plus simples possibles afin de minimiser le prix de revient. Bien entendu, le bloc doit permettre la transmission des informations en provenance de la fusée : instant d'impact, proximité, temporisation etc... vers la tête militaire. Le but de la présente invention est de fournir un bloc propulsif répondant aux résultats précités . A cette fin, l'invention a pour objet un bloc propulsif du type sensiblement ogival et possédant une surface avant sensiblement plane, destiné à la propulsion principale ou additionnelle d'un projectile, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour générer après initiation d'une part un front de combustion evoluant de l'avant vers l'arrière parallèlement à la surface frontale du bloc et d'autre part un fronde combustion lateral dont une partie évolue de l'extérieur vers l'intérieur parallèlement à au moins un plan contenant l'axe longitudinal du bloc et dont une autre partie évolue de l'extérieur vers l'intérieur parallèlement à la surface ogivale du bloc. Plus particulièrement, le front de combustion latéral se développe parallèlement à deux plans sécants définissant un dièdre rentrant dont l'arête est parallèle à l'axe longitudinal du bloc; le front de combustion lateral se développe suivant n dièdres rentrants régulièrement répartis autour du bloc dont les arêtes sont parallèles à 'axe osgituuinal. Dans une réalisation préférée, le bloc propulsif, muni d'un canal central, comporte une surface inhibee comprenant le fond, la surface interne délimitant le canal central et la surface latérale arriere de hauteur F comprise entre 45% et 65% de la hauteur totale L de la surface latérale du bloc, et une surface nue comprenant des rainures pratiquées à partir du fond arrière le long de génératrices longitudinales du bloc sur une longueur partielle, la surface latérale restante et la surface frontale. Les bords plans de chaque rainure forment un angle sensiblement égal à 1200, le fond de la rainure étant parallèle à l'axe longitudinal du bloc. La hauteur G de chaque rainure est comprise entre 0% et 90% de la hauteur totale L. Le bloc propulsif peut comporter trois rainures disposées régulièrement autour du bloc, les plans passant par le fond de chaque rainure et l'axe longitudinal du bloc délimitant entre eux des secteurs d'angle au sommet égal à 1200 . Un chanfrein inhibé est pratiqué à l'arrière du bloc. Le bloc propulsif peut être appliqué à un projectile comprenant une fusee, une tete militaire et des tuyères d'éjection des gaz situées à la base de l'ogive, le bloc étant placé dans l'enveloppe ogivale reliant la fusée à la tête militaire et épouse au maximum sa surface interne, le canal central recevant les moyens de transmission des informations de la fusée vers la tête militaire R le bloc peut posséder les dimensions approximatives suivantes L = 270 mm, F = 152 mm et G = 210 mm. Le bloc propulsif étant réalisé à partir de propergol homogène sans dissolvant, la matière d'inhibage est à base d'élastomère silicone ou de polyuréthane. Un chanfrein inhibé peut être prévu à l'arrière du bloc propulsif pour assurer la libre circulation des gaz de combustion. L'invention sera mieux comprise à la lumière du complément de description qui va suivre d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple sans caractère limitatif en relation avec les dessins. La figure 1 représente une coupe longitudinale d'un bloc propulsif conforme à l'invention logé dans l'ogive d'un projectile: La figure 2 est une vue suivant X du bloc propulsif selon la figure 1. La figure 3 représente une coupe longitudinale du bloc montrant l'évolution des surfaces de combustion La figure 4 est une coupe i-I de la figure 3 montrant l'évolution de la surface de combustion dans les rainures. La figure s représente la variation de la surface de combustion S en fonction du temps. Sur la figure 1, on a représenté partiellement un projectile de type classique, par exemple un obus, équipé d'un bloc propulsif conforme à l'invention. Ce projectile comporte une fusée 1 de type connu prolongée par une enveloppe ogivale 2; à l'arrière de celle-ci est disposée une tête militaire 3 par exemple du type charge creuse, charge explosive à fragmentation ou charge à éjection de sous projectiles. La fusée 1 a un double rôle en assurant d'une part la mise à feu du bloc propulsif à un instant determine lors de la trajectoire et d'autre part l'amorçage d'une chaîne pyrotechnique initiant la tête militaire 3. La mise à feu du bloc est réalisée à l'aide de la composition d'allumage 4 de type classique à travers la grille 5. L'initiation de la tête militaire 3 est assurée par le moyen d'amorçage 6 de type connu commandé par la chaîne pyrotechnique placée dans le tube 7 protégé par la gaine 8. Le tube 7 et la gaine 8 sont tous deux centrés sur l'axe longitudinal y-Y du projectile. Dans l'enveloppe ogivale 2 est placé le bloc propulsif 9 percé d'un canal central 11. Le bloc épouse au maximum 11 espace interne de l'enveloppe sans toutefois dépasser les limites de serrage pour éviter une pression trop élevée, ce qui aurait pour effet de dépasser les caractéristiques mecaniques de l'enveloppe mince 2(cette limite est donnée par le rapport entre l'aire de passage des gaz de combustion dans une section transversale et la surface de combustion en amont de cette section) . Pour ce faire une partie de la surface externe du bloc est inhibée; une hauteur E de la surface latérale dU bloc est donc nue et n'est pas en contact avec la paroi interne de l'enveloppe. Le bloc propulsif est donc logé dans 11 enveloppe 2 et comporte selon l'invention une surface inhibée délimitée par le fond 10, la surface interne délimitant le canal central li et par la surface latérale arrière 12. La hauteur F de cette surface dépend de la hauteur totale de la surface latérale du bloc et on a découvert que les performances sont conserves lorsque F est compris entre 45k et 65% de L. Un collage sur le fond 13 permet d' éviter toute rotation relative du bloc par rapport au projectile. La surface restante du bloc est laissée nue et comprend la surface frontale 14, la surface latérale avant 12a de hauteur E et la surface délimitée par des rainures 15 pratiquées le long de génératrices longitudinales du bloc. la hauteur G de chaque rainure à partir du fond est comprise entre 600 et 90% de L. En principe, chaque rainure est prolongée par une tuyère 16 pour l'éjection des gaz. Chaque tuyère est positionnee de façon connue au niveau du fond 13. Sur la figure 2, on a représenté en coupe le profil des rainures 15. Il est avantageux que les bords de chacune des rainures forment un angle sensiblement egal à 1200, le fond étant arrondi et disposé sensiblement parallèle à l'axe Y-Y du bloc. A titre indicatif, on peut realiser conformément à l'invention un bloc propulsif comportant trois rainures et sur la figure 2 on voit que les plans passant par le fond de chaque rainure et l'axe longitudinal délimi- tent entre eux des secteurs d'angle au sommet égal à 1200. La profondeur de chaque rainure est déterminée en fonctionde ia section de passage des gaz désirée. Sur les figures 3 et 4, on a représente l'évolution des fronts de combustion se développant lors de la combustion du bloc. On a représenté sur la figure 3 le front de combustion avant 17 se développant de l'avant vers l'arrière, le front de combustion latéral 18 issu de la surface laterale non inhibée ainsi que sa progression ulterieure 18a sous la surface inhibée se développant de l'extérieur vers I0intérieur du bloc et enfin le front de combustion 19 dû aux rainures 15. Le front 19 est schématisé sur la fig.4 et se développe de llexterieur vers l'intérieur du bloc et selon un profil homothétique à celui de la rainure elle-même. Sur cette même figure, on a représenté le résiduel 20 demeurant après rencontre des fronts de combustion. La longueur F d'inhibage ainsi que la géométrie et le nombre de rainures tels qu'enseignes précédemment permettent d'obtenir un débit constant de gaz durant toute la combustion. Sur la figure 5, on a représenté la variation de la surface de combustion en fonction du temps pour un obus de 155 avec les dimensions suivantes . L = 270 mm, E = 118 mm, F = 152 mm, G = 210 mm, le bloc étant pourvu de trois rainures.On voit sur cette figure que la surface de combustion est constante en fonction du temps et chute brutalement au bout du temps de fonctionnement 4ouf; la partie hachurée du graphique correspond à la combustion du résiduel défini comme étant la masse de propergol restant à brtler lorsque la surface de combustion décrit rapidement avec le temps. La matière d'inhibage est en elle-même connue; toutefois il est préférable de choisir une matière non-inflammable n'ayant pas de sites actifs susceptibles de réagir avec la poudre du bloc propulsif. Ainsi lorsqu'on utilise un bloc propulsif réalisé en propergol homogène sans dissolvant on choisit de préférence un inhibiteur à base d'élastomère silicone ou de polvuréthane. Bien entendu, diverses modifications peuvent être envisagées. Ainsi, le nombre de rainures peut être mcdifié et chaque rainure peut être prolongée par une tuyère. Si le nombre de rainures est différent de celui des tuyères on pratique un chanfrein inhibé 10a (fige3) à l'arrière du bloc afin d'assurer une libre circulation du gaz. La forme du bloc dans sa partie non adhérente ainsi que le profil et la profondeur des rainures peuvent également être modifiés afin d'ajuster la durée de la combustion à la valeur désirée. La forme du bloc peut etre également modifiée, en particulier pour l'adapter à celle de l'enveloppe. REVENDICATIONS 1- Bloc propulsif du type sensiblement ogival et possédant une surface avant sensiblement plane destiné à la propulsion principale ou additionnelle d'un projectile, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour générer après initiation d'une part un front de combustion évoluant de l'avant vers l'arrière parallèlement à la surface frontale du bloc et d'autre part un front de combustion latéral dont une partie évolue de l'extérieur vers l'intérieur parallèlement à au moins un plan contenant l'axe longitudinal du bloc et dont une autre partie évolue de l'extérieur vers l'intérieur parallèlement à la surface ogivale antérieure du bloc. 2 - Bloc propulsif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le front de combustion latéral se développe parallèlement à deux plans sécants définissant un dièdre rentrant dont l'arête est parallèle à l'axe longitudinal du bloc. 3 - Bloc propulsif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le front de combustion latéral se développe suivant n dièdres rentrants régulièrement répartis autour du bloc dont les arêtes sont parallèles à l'axe longitudinal. 4 - Bloc propulsif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 muni d'un canal central, caractérisé en ce qu'il comporte une surface inhibée comprenant le fond, la surface interne délimitant le canal central et la surface latérale arrière de hauteur F comprise entre 45% et 65% de la hauteur totale L de la surface latérale du bloc, et une surface nue comprenant des rainures pratiquées à partir du fond le long de génératrices longitudinales du bloc sur une longueur partielle, la surface latérale restante et la surface frontale. 5 - Bloc propulsif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les bords de chaque rainure forment un angle sensiblement égal à 1200, le fond de la rainure étant parallèle à l'axe longitudinal du bloc. 6 - Bloc propulsif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la hauteur G de chaque rainure est comprise entre 60% et 90% de la hauteur totale L. 7 - Bloc propulsif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, carac térisé en ce qu'il comporte trois rainures disposées régulièrement autour du bloc, les plans passant par le fond de chaque rainure et l'axe longitudinal du bloc délimitant entre eux des secteurs d'angle au sommet égal à 1200. 8 - Bloc propulsif selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, ca ractérisé en ce qu'un chanfrein inhibé est pratiqué à l'arrière du bloc. 9 - Application d'un bloc propulsif selon l'une quelconque des revendiet- tions 4 à 8 à un projectile comprenant une fusée, une tête militaire et des tuyères d'éjection des gaz situées à la base de l'ogive, le bloc étant place dans l'enveloppe ogivale reliant la fusée a la tête militaire et épouse au maximum sa surface interne, le canal central recevant les moyens de transmission des informations de la fusée vers la tête militaire.