Brevet FR2594891A1 — publié le 19870828

Allumeur fixable dclars Li tuyère d'un propulseui L'invention concerne un allumeur pyrotechnique pouvant être mis en place et pov;anrt être retiré du col de la tuyère d'un propulseur, ce propulse..o contenant notamment un chargement en propergol so- l.ie. La fixation de cet allumeur s'effectue au moyen d'une partie qui est en appui sur le convergent de la tuyère et d'une autre partie qui est en appui sur le divergent de la tuyère. Les allumeurs úixables danis les tuyères des propulseurs sont connus depuis de nombreuses années- et pax exemple vers 1950 les braevets US. 72C;749 et US 2,776,623 mentionnaient de tels alumieur. 1i Ses/ le b'-eve- J3 2,720,7q9 t'allumeur était vissé dans -e diver- *Àent; de.a l'1al1,meur sux la bague risque d'endommager les doigts par cisa1- lemeà!t, su qui entrainerait une éjection trop précoce de l'allu- meur lors de la mise à feu du chargement propulsif. De pIus, da:'. tous les cas, cette éjection de l'l.11umeur au moment de la m%. i feu ne s'effectue qu'après l'arrachement des doi.ts de.o.'tionne- mcent, un tel arra.he,.ent ce permettant pas l'jecttc,: de i l- meur dens des óondit.Loiz Sa peJsm. n dlte.m_.s et re,rdouctJ.- bles. Cet arrachement qui est dû à la conicité du divergent en- traîne de plus une perturbation du jet gazeux puisqu'après l'arra- chement le reste de chaque doigt forme une saillie dans le diver- gent. Le brevet US 2,776,623 se rapporte à un tout autre type d'allumeur dont le corps est en matière plastique et qui présente un diamètre très supérieur au diamètre du col de la tuyère. Un tel corps d'al- lumeur doit être détruit et expulsé par la tuyère après la mise à feu du propulseur, ce qui perturbe de façon aléatoire le début de la propulsion, et, pour remctier i cet inconvénient, des perfec- tionnements ont été proposis notamment dans les brevets FR 2 392 240 et EP 0118 595. Selon ces deux brevets plus récents, après la mise à feu du chargement propulsif, l'expulsion de l'allumeur s'effectue dans des conditions de pression moins variables et plus reproductibles que les conditions obtenues par la mise en oeuvre des techniques antérieures, du fait de la découpe d'ailettes en appui sur le convergent de la tuyère, mais de tels allumeurs ne peuvent plus être mis en place et retiré du col de la tuyère à tout moment, notamment pour des conditions de sécurité et d'inter- changeabilité. La présente invention a pour but de permettre la mise en place et le retrait d'un allumeur dans la tuyère d'un propulseur, tout en permettant l'expulsion de cet allumeur après la mise à feu du chargement propulsif dans des conditions de pression bien détermi- nées et reproductibles, et sans perturber l'écoulement des gaz de combustion. L'invention se caractérise en ce que l'allumeur comporte d'une part un élinent interne de rupture et d'autre part des moyens ex- ternes de fixation expansibles radialement, cet élément interne de rupture maintenant initialement en position déployée les moyens externes de fixation qui sont en appui sur le convergent de la tuyère. Plus particulièrement les moyens externes de fixation de l'allu- meur sont ménagés dans une virole périphérique qui est indipen- dante du corps central de l'allumeur, ce qui permet de déployer radialement les moyens externes de fixation par l'introduction du corps central de l'allumeur dans cette virole périphérique, et ce qui évite ainsi l'utilisation de tiges de commandes ou de tout autre dispositif intermédiaire entre les moyens externes de fixa- . Avantageusement la virole périphérique comporte des moyens exter- nes de fixation qui sont constitués par au moins deux pattes laté- rales de flexion en appui sur le corps central de l'allumeur, ces pattes de flexion pouvant être remplacées par des pattes latérales indépendantes qui sont articulées sur un axe ou qui sont en forme de coin et coulissent radialement. Ces pattes latérales présentent vers leurs extrémités libres une épaisseur efficace supérieure à la demi-différence entre le diamètre du col de la tuyère et le diamètre du corps central de l'allumeur. Selon un mode de réalisation particulier, l'élément interne de rupture est un disque de cisaillement qui forme un opercule, ce disque pouvant être ajouré pour ne ménager que des pattes radiales de cisaillement. Ce disque de cisaillement est initialement soli- darisé au corps central de l'allumeur et à la virole périphérique et préférentiellement ce disque et le corps central sont formés dans la même pièce par usinage ou par moulage. Avantageusement le corps central de l'allumeur est constitué, par un étui qui contient la charge d'allumage, et par un support cen- tral en liaison avec l'élément interne de rupture, ce support pou- vant comporter un bord périphérique qui constitue le disque de ci- saillement solidarisé à la virole périphérique au moyen d'une bague filetée. Préférentiellement cette bague filetée comporte à l'extrémité opposée au disque de cisaillement au moins une butée intérieure dont le diamètre interne est inférieur au diamètre de cisaillement du disque. Les avantages obtenus grace à cette invention consistent essen- tiellement en ce que les conditions de mise à feu du chargement propulsif sont améliorées par le fait que l'expulsion de l'allu- meur se produit dans des conditions de pression déterminées et reproductibles, ce qui permet notamment de limiter, ou même de supprimer, les surpressions de la chambre de combustion au moment de l'inflammation du chargement propulsif. En effet au cours de la mise à feu le gradient de montée en pression d'une chambre de combustion à propergol solide est de l'ordre de 3 à 10 bars par milliseconde, et dans ces conditions tout retard aléatoire d'ou- verture de la tuyère peut entraîner une surpression initiale qui doit être prise en compte pour le calcul de la résistance du corps du propulseur. L'utilisation d'un élément interne de rupture inté- gré dans l'allumeur, notamment d'un disque de cisaillement qui forme un opercule, permet de déterminer avec une grande précision la pression interne entraînant la rupture de cet élément, alors que l'arrachement de doigts ou de pattes ne peut s'effectuer qu'avec des marges d'erreur très supérieures. De plus, les moyens externes expansibles qui assurent la fixation de l'allumeur sur le convergent de la tuyère sont libérés dans des conditions parfaite- ment reproductibles dont l'instant initial de cette libération correspond à l'instant o se rompt le moyen de rupture, qui est intégré dans l'allumeur, et qui selon l'invention maintient ini- tialement en position déployée les moyens externes de fixation. Dans ce qui suit, l'invention est exposée plus en détail à l'aide d'un dessin dont la figure unique représente un mode particulier d'ixécution. La figure représente en coupe longitudinale axiale la partie cen- trale de la tuyère d'un propulseur qui est équipée d'un allumeur conforme à l'invention. Selon cette figure l'allumeur qui obture initialement de façon étanche la tuyère (1) d'éjection des gaz du propulseur est en ap- pui sur le convergent (la) et sur le divergent (1b) de cette tuyère. La virole périphérique (4) de cet allumeur comporte une partie conique, qui présente la même conicité que le divergent de la tuyère, qui est en contact avec ce divergent, et qui est pro- longée par une partie cylindrique laquelle présente un diamètre légèrement inférieur au diamètre du col de la tuyère et est enga- gée dans ce col. La transition entre ces parties conique et cylin- drique de la virole périphérique forme une base d'appui d'un joint torique d'étanchéité (12) et, à l'opposé de la partie conique, cette virole est prolongée par quatre pattes latérales de flexion (6) qui constituent les moyens externes de fixation (3) expan- sibles radialement en appui sur le convergent (la) de la tuyère. L'ensemble de la virole périphérique (4) est réalisé en un maté- riau permettant la flexion des pattes latérales (6), notamment une matière plastique telle que du polycarbonate, et ces pattes sont moulées en position moyenne qui est représentée en pointillés dans la moitié droite de la figure, le diamètre maximal externe de ces pattes en position de moulage étant supérieur au diamètre du col de la tuyère, et le diamètre minimal interne de ces-pattes en po- sition de moulage étant inférieur au diamètre intérieur de la vi- role périphérique (4). Lors du montage de l'allumeur dans la tuyère (1) d'éjection des gaz du propulseur, la virole périphérique (4) est d'abord intro- duite seule dans le col de la tuyère par simple poussée à partir du divergent, cette poussée déterminant la flexion interne des quatre pattes latérales (6) qui reprennent par élasticité leur po- sition de moulage et assurent le maintien provisoire de cette vi- role jusqu'à ce que le corps central (5) de l'allumeur soit glissé dans cette virole. Ce corps central est constitué par l'étui (8) cylindrique qui contient la charge d'allumage (9) et par le sup- port central (10) de l'allumeur sur lequel est serti cet étui. La mise en place du corps central (5) dans la virole péri- phérique (4) détermine la flexion externe des quatre pattes laté- rales (6) qui sont poussées au contact du convergent (la) de la tuyère et assurent la fixation de l'allumeur dans cette tuyère après déformation du joint torique d'étanchéité (12). Le support central (10) contient l'inflammateur (13) qui est ren- forcé par une poudre d'allumage et qui assure le maintien d'un tube de flamme (14) autour duquel sont rangées les pastilles (15) aluminothermiques d'allumage contenues dans le boîtier (16). Cet inflammateur est solidarisé au porte-inflammateur (17) au moyen d'une colle thermofusible (18) d'&tanchéité dans laquelle sont noyés les conducteurs électriques (19) de mise à feu. Ce support central (10) comporte un bord périphérique (7) qui constitue un disque partiel de cisaillement, douze fentes radiales déterminant douze pattes en forme de secteurs de couronne dont la zone de rup- ture est déterminée par la surface cylindrique externe de la rai- nure (20) dont le diamètre est l&gèrement supérieur au diamètre ext&rieur de l'étui (8). Le corps central (5) de l'allumeur est solidarisé à la virole périphérique (4) au moyen de la bague file- t&e (11) qui bloque les extrémités des pattes du disque de cisail- lement sur un appui ménagé à partir de l'alésage de cette virole. Le diamètre intérieur de cette bague filetée extérieurement est supérieur au diamètre de la zone de rupture des pattes du disque de cisaillement, à l'exception de la partie arrière de cette bague (11) qui comporte quatre bossages internes (21) permettant le vissage de cette bague et constituant une butée arrière du corps central (5) après cisaillement des pattes du bord périphé- rique (7). Le retrait de l'allumeur du col de la tuyère s'effectue en inver- sant l'ordre des opérations de montage. Après avoir dévissé la bague filetée (11) il est possible de retirer le corps central (5) de l'allumeur, les pattes latérales de flexion (6) reprenant par élasticité leurs positions de moulage représentées par des traits pointillés sur la figure. Si cela est nécessaire, il est alors possible d'extraire la virole périphérique (4) par une traction arrière qui provoque la flexion interne des pattes latérales jus- qu'à ce que celles-ci parviennent au col de la tuyère. Le retrait total de l'allumeur du col de la tuyère s'effectue donc en deux parties, alors que l'éjection de cet allumeur après la mise à feu du chargement propulsif s'effectue en une seule partie. En effet, lorsque la pression interne qui règne dans la chambre de combus- , du propulseur induit un effort de poussée sur le corps cen- tral (5) de l'allumeur qui est égal à l'effort de cisaillement du disque (7), celui-ci se rompt et le corps central est projeté vers l'arrière. Dès que la face avant (8a) de l'étui parvient au ni- veau du contact avec les pattes latérales de flexion celles-ci sont projetées au centre et la pression de la chambre de combus- tion éjecte alors également la virole périphérique (4) et la bague filetée (11) dont les bossages internes (21) sont percutés par le corps central (5), l'allumeur étant alors éjecté en une seule par- tie et dégageant directement la totalité de la section de passage du col de la tuyère (1). Revendications 1. Allumeur d'un chargement propulsif, destiné à être fixé dans la tuyère (1) d'éjection des gaz d'un propulseur et comportant des parties en appui sur le convergent (la) et sur le divergent (lb) de la tuyère, caractérisé en ce que l'allumeur comporte d'une part un &liment interne de rupture (2) et d'autre part des moyens externes de fixation (3) expansibles radialement, cet élément in- terne de rupture maintenant initialement en position déployée les moyens externes de fixation qui sont en appui sur le convergent (la) de la tuyère. 2. Allumeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens externes de fixation (3) de l'allumeur sont ménagés dans une virole périphérique (4) qui est indépendante du corps cen- tral (5) de l'allumeur. 3. Allumeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la vi- role périphérique (4) comporte des moyens externes de fixation qui sont constitués par au moins deux pattes latérales de flexion (6) en appui sur le corps central (5) de l'allumeur. 4. Allumeur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les pattes latérales de flexion (6) présentent vers leurs extrémités libres une épaisseur efficace supérieure à la demi-différence entre le diamètre du col de la tuyère (1) et le diamètre du corps central (5) de l'allumeur. 5. Allumeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que -l'élé- ment interne de rupture (2) est un disque de cisaillement (7) qui forme un opercule. 6. Allumeur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le disque de cisaillement (7) est initialement solidarisé au corps central (5) de l'allumeur et à la virole périphérique (4). 7. Allumeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le corps central (5) de l'allumeur est constitué par un étui (8) qui contient la charge d'allumage (9) et par un support central (10) en liaison avec l'élément interne de rupture (2). 8. Allumeur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le S, -...... mWport central (10) comporte un bord périphérique qui constitue le disque de cisaillement (7). 9. Allumeur selon l'une des revendications 5 ou 8, caractérisé en ce que le disque de cisaillement (7) est solidarisé à la virole périphérique (4) au moyen d'une bague filetée (11). 10. Allumeur selon la revendication 9, caractérisé en ce que la bague filetée (11) comporte à l'extrémité opposée au disque de cisaillement au moins une butée intérieure dont le diamètre in- terne est inférieur au diamètre de cisaillement du disque (7).