Brevet FR2644781A1 — publié le 19900928

Propergol liquide L'invention concerne un propergol liquide pour engendrer des gaz propulsifs dans des armes à canon. La demande de brevet allemande P 33 07 730.4 concerne une arme à canon pouvant être utilisée avec un propergol liquide, se caractérisant par un fonctionnement durable et fiable et% permettant quand on utilise par exemple des propergol liquide monergols une décomposition totale du propergol tout en conservant une allure régulière de la combustion. Mais l'utilisation de propergols liquides purs peut provoquer des oscillations inattendues de la pression gazeuse pendant le tir, même avec cette arme à canon, et qu'on ne peut améliorer que de façon peu sensible par rapport à d'autres propergols liquides, par exemple en utilisant un propergol liquide microencapsulé dans le propergol liquide. En outre, il convient de noter qu'avec des propergols liquides contenus dans la chambre de combustion d'une arme à canon, on ne peut réaliser de façon définie une modification de la surface de combustion en vue de modifier la caractéristique de combustion, en particulier la modification de la vitesse de réaction et de ce fait la modification de la durée de la combustion, ce qui fait qu'on ne peut respecter que de façon limitée les exigences variées qui sont spécifiques à l'arme et au projectile, et telles que celles que l'on peut respecter par exemple avec des propergols solides en modifiant la forme de la poudre et en modifiant de façon proportionnelle la surface de la poudre. Le but de l'invention est de proposer pour des chambres de combustion de propergols faisant partie par exemple de l'arme à feu mentionnée dans le préambule des propergols liquides au moyen desquels on puisse obtenir en dehors d'une décomposition totale une durée de Combustion correspondant à la vitesse de combustion répondant aux exigences spécifiques respectives de l'arme et du projectile, qui soit exempt dans toute la mesure du possible d'oscillations et présentant par ailleurs une courbe de la pression gazeuse en plateau. Ce but est atteint du fait que le propergol liquide est constitué par au moins un propergol liquide monergol ou non hypergol comprenant jusqu'à 40 pour cents en poids d'additifs modifiant la caractéristique de combustion, D'autres carac- téristiques avantageuses de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, en référence aux diagrammes annexés dans lesquels: la Fig. 1 est un diagramme de la pression par rapport au temps montrant la courbe de la pression gazeuse d'un propergol liquide purement monergol ou non hypergol, présentant des oscillations, la Fig. 2 est un diagramme de la pression par rapport au temps montrant la courbe de la pression gazeuse réduite en hauteur d'un propergol liquide monergol ou non hypergol comprenant un modérateur de combustion modifiant la pression et la durée de la combustion, la Fig. 3 est un diagramme de la pression par rapport au temps montrant deux courbes de pression gazeuse de hauteur réduite et largement exemptes d'oscillations de propergols liquides monergols ou non hypergols différents et inhibés au moyen de modérateurs de combustion et autres additifs. La Fig. 1 montre la courbe 1 de la pression gazeuse o l'on voit les oscillations prononcées 2 de cette dernière, comme c'est le cas de propergols liquides purement monergols ou non hypergols quand on les utilise par exemple dans les chambres de combustion de propergol de l'arme à feu mentionnée dans le préambule. Si l'on inhibe la substance de base des propergols liquides monergols ou non hypergols et en particulier surtout les liaisons aliphatiques d'alcanes nitrés et de nitrates des alcanes avec des additifs modifiant les caractéristique de combustion, on obtient une courbe de la pression gazeuse 3 qui est atténuée dans le sens de la pression et qui correspond à la Fig. 2. Les additifs doivent permettre de modifier la vitesse de la réaction de la substance de base et en particulier la ralentir. On utilise avec le propergol, en tant que modérateurs de combustion pour modifier la vitesse de la réaction et de ce fait également la pression et la durée de la combustion, des inhibiteurs et de préférence des alcools solubles monovalents et surtout de l'alcool méthylique, de l'alcool éthylique, de l'alcool propylique, de l'alcool butylique, de l'alcool isopropylique, de l'alcool isobutylique et également des alcools polyvalents et en particulier bivalents tels que de l'éthylglycol. Les courbes 4, 5 de la pression gazeuse représentées à la Fig. 3 font ressortir non seulement que la courbe de la pression gazeuse est réduite dans le sens de la pression, mais également qu'elle ne présente pratiquement pas d'oscillations ni de sauts de pression inadmissibles, et qu'elle comprend une partie en plateau qui est bien visible sur la courbe 4. Cette courbe de la pression gazeuse qui n'a pratiquement pas d'oscillations s'obtient du fait que le propergol liquide et/ou les inhibiteurs contiennent des additifs qui réduisent les oscillations de la pression gazeuse et qui sont des capteurs de radicaux, les additifs constitués en particulier en 1,4 dihydroxybenzène, en acétylacétonate de cuivre (II), en 4-tert-butyl-pyrocatéchine, en tétrabutyle stannique et en butylperbenzoate tertiaire s'étant révélés avantageux. En faisant varier la substance de base constituant la substance de départ de propergols liquides monergols ou non hypergols et en y mélangeant des inhibiteurs, le propergol liquide et/ou les inhibiteurs contenant des additifs réprimant les oscillations, il est avantageusement possible de modifier la vitesse de la réaction qui dépend de la surface qui brûle, l'importance de la pression ou le niveau de la pression et la durée de la combustion, et on peut obtenir également une courbe de la pression gazeuse pratiquement débarrassée de sauts de pression. Quand on utilise par exemple du nitrate d'isopropyle en tant que substance de départ du propergol liquide monergol et de l'alcobl isopropylique en tant qu'inhibiteur ainsi qu'un additif constitué par de l'acétylacétonate de cuivre (II) dans la chambre de combustion du propergol de l'arme à canon mentionnée dans le préambule, on obtient une courbe 4 de la pression gazeuse présentant un plateau relativement plus long, alors que lorsque la substance de départ est constituée par du nitrate d'isopropyle et du nitrométhane, inhibé par de l'alcool isopropylique et contenant des additifs en acétylacétonate de cuivre (II), on peut réduire la vitesse de la réaction et faire monter le niveau de la pression conformément à la courbe 5. Le propergol liquide augmente particulièrement la puissance quand le propergol liquide monergol est constitué par un mélange de 70 à 99,5 pour cents en poids de nitrate drisopropyle et de 0,5 à 30 pour cents en poids d'inhibiteurs et lorsqu'on utilise comme inhibiteurs de 0,5 à pour cents en poids d'alcool isopropylique ou jusqu'à 30 -pour cents en poids d'alcool isopropylique ainsi qu'un additif en acétylacétonate de cuivre (II). On obtient une même augmentation de puissance en utilisant un propergol liquide non hypergol quand le propergol liquide est constitué par un mélange de 60 à 99,5 pour cents en poids de nitrométhane et de 0,5 à 40 pour cents en poids d'inhibiteurs, et quand on utilise comme inhibiteurs de 0,5 à 40 pour cents en poids d'alcool méthylique ou jusqu'à 40 pour cents en poids d'alcool méthylique et un additif en acétylacétonate de cuivre (II). On expliquera plus en détail et à titre d'exemple l'augmentation de puissance obtenue au moyen du propergol liquide selon l'invention en se référant à des essais de tir indiqués dans ce qui suit. Les essais de tir ont été réalisés respectivement avec une arme dont le calibre était de 20mm, le poids du projectile de 120g et le volume de la chambre de combustion de 75 cm3. En utilisant un propergol liquide pur, par exemple 60g de nitrométhane pur, on a obtenu une pression gazeuse de 5000 bars et une vitesse à l'embouchure de 920 m/s. Par contre on a obtenu en utilisant par exemple 70 pour cents en poids de nitrométhane comme substance de base pour le propergol liquide, 22,5 pour cents en poids d'alcool méthylique en tant qu'inhibiteur et un additif de 0,5 pour cents en poids d'acétylacétonate de cuivre (II), avec une faible pression gazeuse de seulement 3000 bars qui ménage l'arme mais une vitesse du projectile-à l'embouchure atteignant 1030 m/s. L'augmentation de puissance provient en particulier du fait que les inhibiteurs et les additifs sont en mesure, pour une densité du mélange de propergol liquide comprise entre 0,6 g/cm3 et 3,4 g/cm3, d'avoir une influence qui amortit la réaction de décomposition et telle que l'on peut maîtriser les oscillations de la pression gazeuse pendant un tir reproductible et obtenir une décomposition totale du propergol. Avant tout, on évite grâce aux inhibiteurs et aux additifs les fortes oscillations 2 représentées sur la courbe 1 à la Fig. 1, et on obtient alors de façon particulièrement avantageuse et en utilisant mieux l'énergie une vitesse de départ plus élevée du projectile et l'on évite dans une grande mesure à l'intérieur du canon un effet négatif dû au déplacement du projectile. Le propergol liquide selon l'invention se caractérise en outre avantageusement du fait qu'il peut être décomposé sans déchets et complètement dans une chambre de combustion appropriée, qu'il peut être manipulé en raison de ses faibles propriétés toxiques, et qu'il peut être rapidement disponible en grandes quantités. REVENDICATIONS 1. Propergol liquide destiné à engendrer des gaz propulsifs dans des armes à canon, caractérisé en ce que le propergol liquide est constitué par au moins un propergol liquide monergol ou non hypergol comprenant jusqu'à 40 pour cents en poids d'additifs modifiant la caractéristique de combustion. 2. Propergol liquide selon la revendication 1, caractérisé en ce que la substance de base constituant la substance de départ du propergol liquide monergol ou non hypergol est constituée par au moins une liaison aliphatique du groupe des alcanes nitrés et/ou de nitrates des alcanes. 3. Propergol liquide selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les liaisons aliphatiques du groupe des alcanes nitrés sont constituées de préférence par du nitrométhane, du nitroéthane, du nitropropane, du tétranitrométhane et celles du groupe des nitrates des alcanes de préférence par du nitrate de propyle, du nitrate d'isopropyle, du nitrate d'étyle, du nitrate de butyle. 4. Propergol liquide selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les additifs du propergol liquide monergol ou non hypergol sont constitués par des inhibiteurs qui modifient la pression et la durée de combustion du propergol liquide. 5. Propergol liquide selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les inhibiteurs sont des alcools monovalents tels que l'alcool méthylique, l'alcool éthylique, l'alcool propylique, l'alcool butylique, l'alcool isopropylique, l'alcool isobutylique et analogues, mais également des alcools polyvalents et en particulier bivalents tels que de l'éthylglycol. 6. Propergol liquide selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que: a) les inhibiteurs et/ou le propergol liquide contiennent des additifs qui répriment les oscillations de la pression gazeuse, b) les additifs des inhibiteurs et/ou du propergol liquide sont des capteurs de radicaux et sont constitues respectivement par du 1,4 dihydroxybenzène, de l'acétylacétonate de cuivre (II), de la 4-tertpyrocatéchine, du tétrabutyle stannique ou du butylbenzoate tertiaire. 7. Prupergol liquide selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le propergol liquide monergol est constitué par un mélange de 70 à 99,5 pour cents en poids de nitrate d'isopropyle et de 0, 5 à 30 pour cents en poids d'inhibiteurs. 8. Propergol liquide selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les inhibiteurs qui sont mélangés au nitrate d'isopropyle sont constitués par 0,5 à 30 pour cents en poids d'alcool isopropylique ou jusqu'à 30 pour cents en poids d'alcool isopropylique ainsi qu'un additif d'acétylacétonate de cuivre (II). 9. Propergol liquide selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le propergol liquide non hypergol est constitué par un mélange de 60 à 99,5 pour cents en poids de nitrométhane et de 0,5 à 40 pour cents en poids d'inhibiteurs. 10. Propergol liquide selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les inhibiteurs qui sont mélangés au nitrométhane sont constitués par 0,5 à 40 pour cents en poids d'alcool méthylique ou jusqu'à 40 pour cents en poids d'alcool méthylique et un additif de acétylacétonate de cuivre (II). 11. Propergol liquide selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le propergol liquide monergol est constitué par un mélange de 60 à 99,5 pour cents en poids de nitrate d'isopropyle et de nitrométhane et de 0,5 à 40 pour cents en poids d'inhibiteurs. 12. Propergol liquide selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le mélange de propergol constitué par du nitrate d'isopropyle et des inhibiteurs et/ou du nitrométhane et des inhibiteurs a une densité comprise entre 0,6 g/cm3 et 1,4 g/cm3.