Brevet FR2597926A1 — publié le 19871030

Chargement pyrotechnique comportant une semelle de fixation et des brins propulsifs maintenus radialement L'invention concerne un chargement pyrotechnique destiné notamment a être utilisé comme chargement propulsif d'accélération d'un engin autopropulsé tel qu'un missile ou une roquette, ce chargement pyrotechnique comportant une semelle de fixation et des brins de poudre ou de propergol disposés parallèlement les uns aux autres en plusieurs couches concentriques à l'axe de la chambre cylin drique ds combustion de l'engin autopropulsé. De tels chargements sont connus depuis très longtemps et sont decrits par exemple, dans le brevet US 2,446,560 de 1941 pour les chargement à brins accrochés, et dans le brevet US 2,502,458 de 1944 pour les chargements à brins encastrés dans une semelle. I1 est connu que si les chargements en brins comportant une semelle sont plus économiques a realser, par contre ils sont beaucoup plus fragiles et des ruptures de brins se produisent au moment de l'allumage de ces chargements d'accélération à faible durée de combustion, meme lorsque des compositions d'allumage peu géneratrices de gaz sont utilisées. De nombreuses solutions ont été proposées ou adoptees pour remédier à ces inconvénients, notamment le maintien des brins, soit par diverses formes de grilles situées vers leurs extrémités distales, comme cela est décrit dans le brevet FR 2 183 591, soit par collage des extrémités distales de ces brins pour former un faisceau convergent, cosie cela est décrit dans le brevet FR 2 229 035. Les principaux inconvénients qui résultent de l'utilisation de grilles sont que, d'une part cette grille gêne l'écoulement du flux gazeux d'allumage et du flux initial propulsif du fait de la diminution de la surface libre d'écoulement située entre les brins, et que d'autre part la totalité de cette grille (ou au soins certains éléments) sont projetés dans le convergent de la tuyère ou traversent le col de la tuyère et perturbent la phase initiale de combustion.Une telle perturbation n' existe pas lorsque les brins de propergol sont collés par leurs extrémités distales, mais l'écoulement du flux gazeux d'allumage est tout de ême gêné par ces collages, et les conditions de rupture de ces collages sont difficilement contrôlables et difficilement reproductibles r de plus, si cette technique de flexion de brins pour foret un faisceau convergent est utilisable pour des brins de faible épaisseur et de grande longueur, il n'en est pas de "'ma lorsque les brins présentent une forte épaisseur. La présente invention a pour but d'éviter les ruptures des brins propulsifs du chargement tout en limitant les perturbations de I'Qcoulenent des gaz de combustion, et se caractérise en ce que les couches de brins sont séparées des couches voisines par une virole cylindrique rigide qui est solidaire de la semelle de fixation du chargement. Plus particulièrement la longueur des viroles est inférieure à 70 % de la longueur des brins, et ces viroles sont munies d'ouvertures dont la surface totale est comprise entre 30 z et 70 z de la surface de ces viroles. Avantageusement les viroles métalliques sont réalisées en tôle multiperforée recouverte par une fine couche d'inhibiteur de combustion qui n'obture pas les perforations et qui permet la fixation latérale des brins de poudre ou de propergol. Préférentiellement le nombre de couches de brins propulsif s est compris entre 3 et 5, et avantageusement la semelle de fixation du chargement est constituée par des éléments concentriques, le nombre de ces éléments étant égal au nombre de couches concentriques de brins. Selon un mode de réalisation particulier chaque élément concentrique de la semelle ne comporte qu'une virole cylindrique, cet élément formant une base extérieure à la virole, le diamètre extérieur de cette base étant supérieur au diamètre de la virole concentrique adjacente située à l'extérieur, de manière à permettre une solidarisation des différents éléments concentriques qui constituent la semelle.Selon une mise en oeuvre avantageuse l'eliment concentrique est constitué par une armature rigide réalisée en un matériau de même nature que le materiau utilise a la réali- sation des viroles cylindriques et plus particullièrement l'éld- ment concentrique est constitué par une armature métallique et par une couronne de matériau inhibiteur dans lequel sont encastrés les brins propulsifs. Les avantages obtenus grâce à cette invention consistent essentiellement en ce que les viroles cylindriques assurent d'une part le maintien radial de tous les brins de poudre ou de propergol, et permettent d'autre part de guider longitudinalement l'éjection des gaz de combustion, les ouvertures de ces viroles évitant de trop grandes différences de pression dans une meme section transversale du chargement et évitant une trop grande rigidité de l'appui vers l'extrémité libre de ces viroles.De plus, l'utilisation de viroles cylindriques plus courtes que les brins propulsifs permet simultanément d'une part de maintenir les brins dans la zone proximale qui subit les contraintes maximales de flexion, et d'autre part de limiter la combustion érosive de la zone distale de ces brins en offrant une section d'écoulement des gaz supérieure à la section d'écoulement située au milieu des viroles cylindriques. Dans ce qui suit, l'invention est exposée plus en détail à l'aide d'un dessin pour lequel - la figure 1 représente la coupe longitudinale d'un premier mode de réalisation du chaigement, la demi-vue supérieure correspondant au chargement complet, alors que la demi-vue inférieure ne correspond qu'aux viroles cylindriques et aux armatures concentriques de la semelle de fixation, les brins propulsifs et les matériaux inhibiteurs n'étant pas représentés dans cette demi-vue inférieure, - la figure 2 représente la coupe transversale du chargement de la figure 1, tous les brins propulsifs étant représentés dans cette coupe, - la figure 3 correspond à un agrandissement du quart supérieur droit de la figure 2, - la figure 4 représente la coupe longitudinale d'un second mode de réalisation du chargement, les brins propulsifs n'étant pas representés dans la demi-vue inférieure, - la figure 5 représente la coupe longitudinale d'un troisième mode de réalisation du chargement, les brins propulsifs n'étant également pas représentés dans la demi-vue inférieure. Les figures 1 à 3 représentent un chargement propulsif d'accéléra- tion destiné à être placé dans la chambre de combustion d'une roquette, ce chargement comportant une semelle de fixation (1) et des brins de propergol (2) composite à grande vitesse de combustion dont la longueur est différente pour chacune des trois couches concentriques, les brins (2c) de la couche périphérique étant plus courts que les brins (2b) de la couche intermédiaire, euxmêmes plus courts que les trois brins centraux (2a). Les viroles cylindriques (3) qui séparent les différentes couches de brins de propergol présentent également des longueurs différentes, la virole de plus grand diamètre (3c) étant plus courte que la virole de faible diamètre (3b), la tige centrale de fixation (3a) assimilable à une virole pouvant être tubulaire.En se référant à la figure 3, les viroles (3b) et (3c) sont réalisées en tôle multi perforée, les ouvertures étant cruciformes et correspondant à 50 * de la surface, la tôle d'une épaisseur de 0,4 mm étant recouverte d'une couche continue d'inhibiteur d'environ 0,2 ma à l'exception de la zone longitudinale de fixation des brins sur la virole qui présente une épaisseur variable, les brins étant positionnés et appliques sur la couche d'inhibiteur non encore polymérisée. La tige centrale (3a) est également recouverte par un inhibiteur de combustion utilisé à la fixation longitudinale des trois brins centraux, et cette tige est solidaire de la base circulaire (la) qui constitue l'armature métallique de l'élément central de la semelle de fixation.Cette base circulaire présente un diamètre extérieur supérieur au diamètre de la virole cylindrique (3b) et prend appui dans un embouti de la base annulaire (1b) qui permet de positionner les deux bases dans un même plan transversal. La virole cylindrique intermédiaire (3b) est solidaire de l'armature périphérique (1b) qui est positionné de façon analogue par rapport a la virole (3c) et à l'armature (1c) qui se termine par un rebord extérieur.Las armatures métalliques (la, lb et 1c) comportent également des ouvertures qui permettent de constituer une semelle continue par une coulée unique d'inhibiteur qui solidarise les différents éléments concentriques de la semelle et qui permet l'encastrement de tous les brins de propergol, les différentes couronnes (4a, 4b et 4 c) de matériau inhibiteur étant directement solidarisées entre elles du fait des perforations des viroles cylindriques et étant solidarisées à la nappe extérieure (5). La figure 4 représente un second chargement propulsif d'accéléra- tion qui comprend également trois couches concentriques de brins de propergol (12) de longueurs identiques qui sont fixés au moyen d'une colle inhibitrice sur la tige centrale (13a) et sur les viroles cylindriques (13b) et (13c).La semelle de fixation (11) est constituée par trois éléments concentriques (11a, iib et 11c) qui sont positionnés de la même façon que les éléments (la, 1b-et 1c) du chargement représenté à la figure 1, ces éléments en alliage léger étant solidarisés au moyen d'une colle structurale qui soli daraise également les viroles cylindriques à ces éléments concentriques formant la semelle de fixation. Selon la figure 5, les brins de propergol (22) présentent tous la même longueur et ne sont pas fixées sur la tige centrale (23a) et sur les viroles cylindriques (23b) et (23c), ces viroles et ces brins étant directement encastrés dans la semelle (21) réalisée en silicone et étant en appui mutuel. Les viroles multiperfotées sont en tôle d'acier au manganèse de 0,2 mm d'épaisseur ce qui leur permet de présenter une rigidité suffisante pour assurer le maintien des brins au moment de la mise à feu du chargement tout en laissant une élasticité suffisante qui facilite la mise en place des brins en induisant une très légère déformation des viroles, qui ne sont plus ainsi rigoureusement des cylindres de section circulaire mais tendent vers une forme de prisme cylindrique. Selon un autre mode de réalisation, non représenté, la semelle de fixation est réalisée en matériau inhibiteur polymérise et les viroles cylindriques ainsi que les brins tubulaires propulsifs sont directement encastrés dans la semelle (21) comme cela est décrit et représenté à la figure 5, mais cette semelle est constituée par trois éle'nents concentriques initialement distincts qui sont ulté- rieurement collés entre eux comme cela est décrit et représenté à la figure 4. Revendications 1. chargement propulsif comportant une semelle de fixation (1, 11, 21) et des brins (2, 12, 22) de poudre ou de propergol dispo sés parallèlement les uns aux autres en plusieurs couches concentriques, caractérisé en ce que les couches de brins sont séparées des couches voisines par des viroles cylindriques rigides (3, 13, 23) qui sont solidaires de la semelle de fixation du chargement. 2. Chargement propulsif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur des viroles (3, 13, 23) est inferieure à 70 t de la longueur des brins. 3. chargement propulsif selon l'une des revendications t ou 2, caractérisé en ce que les viroles (3, 13, 23) sont munies d'ouvertures. 4. chargement propulsif selon la revendication 3, caracterisé en ce que les viroles (3, 13, 23) sont réalisées en tôle multiperforée recouverte par un inhibiteur de combustion n'obturant pas les perforations. 5. chargement propulsif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la semelle de fixation (1, 11) est constituée par des élé- monts concentriques (la, lb, lc, lia, lib, lic), le nombre de ces éléments étant égal au nombre de couches concentriques de brins. 6. Chargement propulsif selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque élément concentrique (la, lb, le, lia, llb, lic) de la semelle ne comporte qu'une virole cylindrique. 7. Chargement propulsif selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que l'élément concentrique forme une base extérieure à la virole (3, 13). 8. Chargement propulsif selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'élément concentrique (1a, lb, lc, lia, llb, 11c) présente un diamètre extérieur supérieur au diamètre de la virole concentrique adjacente située à l'extérieur. 9. Chargement propulsif selon l'une des revendications 7 ou 8 ca- ractérisé en ce que l'élément concentrique (la, lb, 1c), est constitué par une armature métallique et par une couronne de matériau inhibiteur (4a, 4b, 4c) dans laquelle sont encastrés les brins propulsifs (2a, 2b, 2c). 10. Chargement propulsif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les brins d'une couche sont fixés linéairement sur la virole cylindrique qui est interne à cette couche.