Brevet FR2626317A1 — publié le 19890728

I 2626317 La présente invention concerne un groupe de fond pour la chambre de combustion d'une fusée a liquide comprenant une plaque de fond appuyée sur un palier pivotant qui peut basculer autour d'un point de rotation par rapport à la direction longitudinale de la fusée a liquide et des orifices d'injection répartis en direction de la périphérie pour les deux composants de la combustion ainsi que deux groupes, séparés l'un de l'autre, de conduites d'adduction pour ces composants qui sont raccordés aux orifices d'injection. Un groupe de fond de ce genre est déjà connu. Le palier pivotant contenu est monté a cardan pour permettre les mouvements d'orientation de la chambre de combustion et est plus ou moins entouré du côté extérieur par les conduites d'adduction pour les composants de la combustion constituées par des conduites souples. L'ensemble du groupe de fond présente donc une disposition assez compliquée. La présente invention a pour objet de perfectionner un groupe de fond du type précité, de façon -20 a améliorer la netteté de la disposition de l'ensemble. Ce résultat est atteint,conformément a l'invention, grâce à un groupe de fond du type précité, dans lequel le palier pivotant comprend une plaque de support rigide et une plaque portante rigide qui sont supportées et reliées l'une-à l'autre.er 'lintendiaire d'un premier corps annulaire 1 intérieur 7 et d'un second corps annulaire 8 en matériau élastique à base de caoutchouc entourant le premier a une certaine distance axiale, tandis qu'un g'roupe ae conduites d'adduction est connecté à: la première cavité -9 entourée par le premier corps annulaire 7 et que l'autre groupe de conduites d'adduction est connecté au jeu formé par la distance entre le premier corps annulaire 7 et le second corps annulaire 8. Les conduites d'adduction sont intégrées dans le palier pivotant, ce qui rend superflue l'utilisation de conduites souples et.qui confère. l'ensemble du dispositif non seulement une netteté fortement améliorée mais également une construction simplifiée. Outre la réduction de la hauteur de construction nécessaire jusqu'à présent, on profite tout particulièrement de la possibilité de réaliser rapidement le montage de tous les composants essentiels au fonctionnement qui constituent le groupe de fond sur la surface de fond plane d'une fusée à liquides. En cas d'anomalie ou d'une modification du profil de performances, cette possibilité peut être fort avantageuse. D'autre part, la section de passage disponible des conduites d'adduction pour les deux composants de la combustion est augmentée, du moins dans la zone située directement devant les orifices d'injection ce qui, combiné avec le tracé raccourci des conduites, assure des conditions d'écoulement et de pression définies avec précision et bien adaptées.Le déroulement particulièrement uniforme de la combustion dans la chambre de combustion est imputable, dans une large mesure, à cette disposition. D'autre part, les corps annulaires réalisés en matériau élastique base de caoutchouc assurent un amortissement poussé des fluctuations de pression pulsatoires dans les conduites d'adduction provoquées par le fonctionnement. Ceci a également une influence favorable sur le déroulement 1 silencieux de la combustion dans la chambre de combustion. Des fluctuations de pression pulsatoires peuvent être provoquées, par exemple, par des retours de flamme dans la chambre de combustion. L'interruption de la transmission des vibrations entre la chambre de combustion et la fusée est donc sensiblement améliorée. Afin d'assurer un comportement de pivotement de la chambre de combustion de direction neutre par rapport à la direction longitudinale de la fusée, il s'est avéré avantageux que le premier et le second corps amnnulaire soient disposes concentriquement l'un par rapport a l'autre. Les mouvements de pivotement correspondants servent à l'orientation de la fusée. Ils se limitent généralement à une inclinaison de la chambre de combustion par rapport au point de rotation situé sur l'axe, qui est inférieur 7 . Pour pouvoir diriger la fus6e correspondanteil est très avantageux que le point de rotation autour duquel s'effectue le mouvement de basculement de la chambre de combustion ne subisse aucun déplacement latéral, dans- la mesure du possible, pendant que ce mouvement de basculement est effectué. A ce point de vue, il s'est avéré avantageux que les surfaces de contact opposées d'au moins le second corps annulaire d'une part, et de la plaque de support et de la plaque portante d'autre part, présentent une normale à la surface qui traverse le point de rotation. Dans ce but, les surfaces de contact doivent - avantageusement se prolonger l'une l'autre. Dans les cas d'application o la grandeur de l'orientation nécessaire de la chambre de combustion par rapport à la direction longitudinale de la fus6e est inférieure a 4 , ces surfaces peuvent avoir la forme de l'enveloppe de tronc de cone. La réalisation de surfaces de contact de ce genre est donc remarquablement simple. Dans les cas 1 d'application ou une possibilité de basculement plus pousse du groupe de fond par rapport à la direction longitudinale de la fusée est souhaitable, il's'est av6re avantageux, au contraire, que les surfaces de contact aient un profil sphérique entourant le point de rotation. Le point de rotation est disposé sur l'axe central de la chambre de combustion et, avantageusement, dans la zone de la surface recevant la poussée et en prévoyant éventuellement une faible distance verticale par rapport à la surface de fond. Même dans les conditions o la surface de fond de la chambre de combustion subit la poussée provoquée par le fonctionnement, le point de rotation ne subit aucun déplacement gênant en direction latérale. Dans un mode de réalisation avantageux, il est prévu qu'au moins le second corps annulaire soit pourvu d'au moins un insert de rigidité disposé entre la plaque de support et la plaque portante et qui présente un profil en forme de tronc de c8ne ou de bille, arrondi autour du point de rotation. Les déformations indésirables du corps annulaire peuvent ainsi 9tre supprimées, ce qui contribue, dans une notable mesure, a conférer une position stable au point de rotation du palier pivotant, même dans des conditions de fonctionnement difficiles. L'angle de basculement de la chambre de combustion peut Etre augmente, tout en évitant des déformations gênantes du corps annulairet si plusieurs inserts de rigidité sont incorpores a celui-ci, avec une disposition en sandwich. Des caractéristiques particulierement favorables -a ce point de vue sont obtenues si les couches du corps annulaire rsalis6es en matériau Élastique a base de caoutchouc et s'étendant perpendiculairement a la direction des surfaces de contact ne presentent qu'une faible 4paisseur. Les possibilités de basculement du groupe de fond sont alors également réduites et peuvent être. augmentées en augmentant le nombre de couches successives, et-cela suivant les besoins. Les inserts de rigidité sont alors avantageusement mon- tés en grand nombre et alternant chaque fois avec des couches du corps annulaire, si bien que la surface libre intérieure et/ou extérieure du corps annulaire peut être très proche de ceux-ci et être recouverte par ceux-ci en évitant toute irrégularité notable de surface. Une sollici- tation des inserts de rigidité sous l'effet de la corrosion 10.provoquée par les composants de la combustion se trouve empêchée de ce fait. L'insert de rigidité doit être conçu de façon que seules les déformations du corps élastique pouvant entraîner un déplacement gênant du point de rotation se trouvent empéchées. A ce point de vue, il est suffisant d'utiliser tout matériau résistant à la traction qui entoure le point de rotation & distance constante dans la zone du corps annulaire. Réaliser cette condition en utilisant des matériaux flexibles est toutefois une tache difficile, et c'est pour- quoi on préfére utiliser., dans le cadre de la présente invention, des inserts constitués de tôle ou de matière plastique renforcée par des fibres, qui sont reliées aux parties voisines du corps annulaire dans la zone de leur surface de contact, tout comme la plaque de support et la plaque portante, en utilisant un procédé par collage et, par exemple, par vulcanisation directe. Les couches du corps annulaire avoisinant l'insert de rigidité doivent avoir une plus grande extension en direc- tion de l'allongement maximal du profil de l'insert de rigidité que perpendiculairement à cette direction, et cette extension doit être de 3 à 20 fois et avantageusement de 5 à 12 fois plus grande que transversalement par rapport à cette direction. La stabilité de la position du point de rotation du palier pivotant et donc la possibilité d'orienter la fusee sont particulièrement bien assurées dans ce cas. L'objet de la présente invention sera d6crit ci-après plus en d4tail a l'aide de la -figure en annexe. Celle -ci represente la zone de transition entre une fusée à liquides et la chambre de combustion correspondante reprisentie en coupe transversale, avec enlèvement partiel. La fusée a liquide 18 represent6e est limitée vers le bas par la surface plane 15 sur laquelle font saillie vers le bas,'en direction verticale, les boulons de fixation 19. Ceux-ci servent à presser le groupe de fond sur la surface plane tandis que les conduites d'adduction 16, 17 pour les deux composants de la combustion subissent une compression l'une par rapport a l'autre et par rapport auxjointstoriques20 gi assurent l'stanchéité péripherique. Les joints toriques 20 sont disposes dans des rainures p6riphériques qui interrompent la surface plane de la fusée 18. Le groupe de fond est essentiellement constitué du palier pivotant'1 et de la chambre de combustion 21 reposant à pivot, par l'intermédiaire de celui-ci, sur la surface plane 15 de la fusée 18. Le palier pivotant 1 proprement dit sera décrit tout d'abord ci-après. Celui-ci est constitué de la plaque d'appui 5 et de la plaque portante 6, qui sont reliées et qui s'appuient l'une sur l'autre par l'intermédiaire d'un premier corps annulaire intérieur 7 et d'un second corps annulaire 8 en matériau élastique entourant celui-ci à une certaine distance radiale. Les surfaces de contact mutuel entre les deux corps annulaires 7, 8 d'une part, et la plaque d'appui S et la plaque de support 6,d'autre part, prâsentent une forme sphérique et sont cintrées autour d'un point de 1 rotation commun 11. Celui-ci est disposé au milieu, dans la zone du fond de la chambre de combustion 21. D'autre part, plusieurs inserts de rigidité 12 sont incorporés dans le second corps annulaire 8 et ils présentent des intervalles essentiellement égaux entre eux et par rapport aux surfaces de contact correspondantes de la plaque d'appui 5, d'une part, et de la plaque portante 6,d'autre part. Les couches 8.1, 8.2... 8.n du second corps annulaire obtenues de cette mahière présentent, parallèlement a la direction des inserts de rigidité, une extension essentiellement plus grande que perpendiculairement a cette direction. Le rapport en question est égal, dans le cas present, à une valeur comprise entre environ 7 et 10. Cette disposition assure, même en cas de fonctionnement critique, une position relativement stable du point de rotation 11 et, par conséquent, une bonne possibilité de guidage de la fusée correspondante. Les inserts de rigidité 12 sont r6alisés en tôle d'acier. Dans la zone de la face inférieure, la plaque de fond de la chambre de combustion 21 est reliée par soudure à la plaque portante 6. La plaque de fond 2 est traversée, en direction perpendiculaire, par les orifices d'injection 3, 4 répartis uniformément sur la peripherie pour les deux composants de combustion dont les conduites d'adduction sont disposées, d'une part, dans la zone de la cavité 9 du premier corps annulaire 7 etd'autre part, dans la zone du jeu 10 entre le premier corps annulaire 7 et le second corps annulaire 8, et qui sont également reliées aux conduites d'adduction 16, 17 pour les deux composants de la combustion. Les conditions d'écoulement et de pression dans tous les orifices d'injection 3 et dans tous les orifices d'injection 4 sont ainsi parfaitement équilibrées. cette disposition assure un déroulement particulièrement 1 silencieux de la combustion dans la chambre de combustion 21. Le tourbillonnement uniforme des deux composants au moment ou ils arrivent sur la face postérieure des plateaux de chicane 21 en forme de cone qui sont disposes dans la chambre de combustion présente également une grande importance a ce point de vue. Les vibrations' restantes provoquées par le déroulement de la combustion dans la chambre de combustion sont arrêtres d'une manière satisfaisante avant d'atteindre la fusée. Z626317 9' 1R E V E N D I C A T IO N S 1. Groupe de fond pour la chambre de combustion d'une fusée à liquides comprenant une plaque de fond reposant sur un palier pivotant qui peut basculer autour d'un point.de rotation par rapport a la direction longitudinale de la fusée à liquides et qui présente des orifices d'injection répartis dans la direction de la périphérie pour les deux composants de la combustion, ainsi que deux groupes,séparès l'un de l'autre,de conduites d'adduction pour ceux-ci, ces conduites étant raccordées aux orifices d'injection, caractérise en ce que le palier pivotant (1) comprend une plaque d'appui (5) rigide et une plaque portante (6) rigide qui sont reliées et qui prennent appui l'une sur l'autre par l'intermédiaire d'un premier corps annulaire intérieur (7) et d'un second corps annulaire en matériau élastique a base de caoutchouc entourant le premier à une certaine distance radiale, et en ce qu'un groupe de conduites d'adduction est connecté par la cavité (9) entourée par le premier corps annulaire {7) et que l'autre groupe de conduites d'adduction est connecté par le jeu (10) formé par la distance entre le premier corps annulaire (7) et le second corps annulaire (8). 2. Groupe de fond selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier et le second corps annulaires (7, 8) sont disposes concentriquement l'un par rapport à l'autre et à une ligne imaginaire recupant le point de rotation et s'étendant parallèlement à la direction longitudinale de la fusée à liquides. 3. Groupe de fond selon la revendication 2, caractéris6 en ce que les surfaces de contact mutuel d'au moins lé second corps annulaire (8), d'. une part, et la plaque d'appui (5) et la plaque de support (6), d'autre part, ont une normale a leur surface qui passe par le 1 point de rotation.. 4. Groupe de fond selon la revendication3, caracteris. en ce que'les surfaces de contact s'étendent parallèlement l'une à l'autre. 5. Groupe de fond selon la revendication 4, caractérise en ce que les surfaces de contact ont la forme de l'enveloppe d'un cane tronque. 6. Groupe de fond selon la revendication 4, caractérisé en ce que les surfaces de contact ont un profil sph6rique cintré autour du point de rotation. 7. Groupe de fond selon l2unequelcnque des revendications 1 à 6,caractérise en ce que le point de rotation est disposé proximité du fond de la chambre de combustion et au milieu de celui-ci. 8. Groupe de fond selon l'une quelconque des revendications 3 7acaractéris& en ce qu'au moins le second corps annulaire (8) est pourvu d'au moins un insert de rigidité (12) dispose entre la plaque d'appui et la plaque de support, et que l'insert de rigidité (12) s'étend essentiellement parallèlement aux surfaces de contact. 9. Groupe de fond selon la revendication 8, caract.ris& en ce que l'insert de rigidité de la surface (13) du corps annulaire (8) est a proximité de celle-ci et est recouvert par celle-ci en évitant des irrégularités de surface notables. 10. Groupe de fond selon les revendications 8 et 9, caractérisé en ce que l'insert de rigidité (12) est réalis6 en t8le ou en matière plastique renforcée par fibres. 11.Groupe de fond selon l'une quelconque des revendications 8 àl0,caractérise en ce que les couches (8.1, 8.2...8.n) du corps annulaire (8) avoisinant de part et d'autre l'insert de rigidité (12) ont une plus grande extension parallèlement à la direction du profil de l'insert de ' rigidité que perpendiculairement d cette direction. 1 12. Groupe de fond selon la revendication 8, caractérisé en ce que les couches (8.1, 8.2.., 8.n) ont, en direction parallèle - celle du profil de l'insert de- rigidité (12),une extension trois a vingt fois plus grande que perpendiculairement à cette direction.