Brevet FR2685387A1 — publié le 19930625

La présente invention concerne la fabrication de moteurs-fusées, en particulier des moteurs-fusées dans lesquels le propergol est d'une configuration quelconque et de construc- tion délicate. Lorsqu'il s'agit de coller des propergols aux carters de moteurs-fusées, il est courant en pratique d'utiliser un caoutchouc liquide à l'état non mûri comme adhésif et le pro- pergol est maintenu sous pression contre le moteur en bourrant de papier la cavité restante ou en gonflant un sac à air dans ladite cavité, les durées de durcissement ou de mûrissage étant notamment de quatre heures L'utilisation de ces techniques peut soulever quatre difficultés: des bulles d'air peuvent être emprisonnées entre le propergol et le carter du moteur, ce qui a pour résultat un détachement en vol du propergol et sa combustion excessive; il peut être difficile d'aligner le propergol et le carter du moteur d'une façon précise; le propergol ne présente pas de résistance mécanique réelle à l'état vert, c'est-à-dire à l'état non durci,et peut être facilement endommagé; et si on utilise un type de propergol extrudé, délicat, il peut être endommagé lorsqu'une pression est exercée d'une façon classique. La présente invention a pour objet un procédé rapide et perfectionné de fabrication de moteurs-fusées qui n'en- dommage pas la configuration d'un propergol délicat. Selon l'invention, un moteur-fusée comprend un carter cylindrique auquel est fixé un garnissage de propergol par une couche adhésive interjacente, moteur-fusée dans lequel le garnissage de propergol est appliqué au carter sous une forme radialement expansible avant durcissement de la couche adhésive et le garnissage est maintenu au contact du carter par une force centrifuge jusqu'à ce que le durcissement se produise Avantageusement, la force centrifuge est suffisante pour chasser sensiblement la totalité de l'air d'entre le carter et le garnissage Avantageusement, le garnissage de propergol est monté sur papier. Le garnissage de propergol peut se composer de bandes de "largeur intermédiaire" comme défini plus loin. Avantageusement, le garnissage de propergol est cons- titué d'un propergol extrudé et de préférence ledit garnissage de propergol se compose de polybutadiène à terminaisons hydroxy. Le propergol peut présenter une surface à ailettes et une surface plane montée sur papier Avantageusement, le propergol est monté sur le papier au moyen d'un agent de liai- son qui est un uréthanne, un époxyde, un cyanoacrylate, un acrylate ou un ester acrylique. La couche adhésive peut comprendre un adhésifs durci par la chaleur Avantageusement, l'adhésif durci par la cha- leur est identique à l'agent de liaison. En variante, la couche adhésive peut comprendre un adhésif anaérobie. Selon la présente invention, un procédé de réalisa- tion d'un moteur-fusée consiste à introduire un adhésif et un garnissage de propergol conformable dans le carter sensi- blement cylindrique d'un moteur-fusée, l'adhésif étant alors intercalé entre le garnissage de propergol et le carter du moteur-fusée; à maintenir ensuite la couche adhésive au con- tact à la fois du garnissage de propergol et du carter du moteur-fusée sous l'effet de la force centrifuge jusqu'à ce que ladite couche ait durci. Avantageusement, la force centrifuge choisie est suffisante pour chasser sensiblement la totalité de l'air d'entre le carter et le garnissage. La surface plate du propergol peut être commodément revêtue de l'agent de liaison et ce dernier est avantageuse- ment compatible avec le propergol. L'agent de liaison et le propergol peuvent être durcis simultanément. La force centrifuge peut être accompagnée par un chauffage dans un four En variante, il est possible d'ap- pliquer un accélérateur anaérobie à la surface à découvert du papier avant d'introduire le garnissage dans le carter du moteur-fusée. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure 1 représente un tronçon d'un propergol extrudé; la figure 2 est un schéma synoptique d'une techni- que de production de -moteurs-fusées en utilisant un tournoie- ment pour assurer le collage du propergol au carter du mo- teur; la figure 3 représente un appareil destiné à revê- tir la surface interne du carter du moteur-fusée d'une couche d'adhésif; et la figure 4 est une coupe transversale du moteur- fusée. Sur la figure 1, une bande de propergol à base de polybutadiène à terminaisons hydroxy extrudé de largeur 3, présente des ailettes 1 qui assurent un rapport élevé de la surface spécifique au poids, et une base plate 2 Sur la figure 2, quatre bandes de "largeur intermédiaire" de propergol 10 ayant la forme représentée sur la figure 1, sont placées, le côté présentant les ailettes tourné vers le bas, dans un appareil de revêtement 11 qui comporte un support pour réduire le risque d'endommager les ailettes et pour les soutenir L'expression "largeur intermédiaire" signifie que la largeur 3 du propergol correspond à une fraction approxi- mative de la circonférence du moteur-fusée La base plate de chaque bande est ensuite revêtue d'environ 4 g d'un adhésif 12 qui contient 100 parties de polybutadiène à terminaisons hydroxy, désigné ci-après par PBTH et 16 parties de diiso- cyanate de diphénylméthane, désigné ci-après par DIM Les quatre bandes de propergol revêtues sont ensuite acheminées vers une machine de renfort 13 dans laquelle elles sont pla- cées côte à côte, la base plate tournée vers le bas, sur un morceau de papier d'emballage 14 L'ensemble ainsi formé est ensuite transféré dans un four 15 dans lequel il est durci à 600 C pendant 40 minutes En utilisant un adhésif qui est analogue au liant du propergol, la compatibilité ne soulève aucune difficulté et l'adhésif et le propergol peuvent être mûris ou durcis en une seule opération. La raison pour laquelle on utilise quatre bandes ayant chacune environ un quart de la largeur souhaitée plu- tôt qu'une seule bande de la largeur voulue, est que le poids total du propergol utilisé dans un moteur-fusée doit être réglé étroitement Il est beaucoup plus facile d'obtenir la qualité requise en utilisant plusieurs bandes qui peuvent être sélectionnées entre des charges de propergol extrudé ayant des caractéristiques qui sont au-dessus et au- dessous d'une norme moyenne, qu'en utilisant une seule bande de propergol. Le montage des bandes sur le papier d'emballage sert à les réunir et règle également la surface de combustion en inter- disant un contact avec l'air L'application de l'adhésif 12 au dos d'une bande plutôt qu'au papier empêche encore l'air d'entrer en contact avec la surface plate du propergol, ce qui est particulièrement intéressant si le dos du propergol est irrégulier et par conséquent, aide à assurer une bonne qualité La durée de durcissement permet aussi à l'adhésif de pénétrer dans le papier, de manière à faciliter la liaison future et d'inhiber la combustion du papier en service Il n'est pas souhaitable que la surface plate du propergol ou le papier s'enflamme en-service, car cela peut se traduire par un détachement du propergol par rapport à sa position dans le moteur-fusée et par une altération considérable de la propulsion de ladite fusée Un essai à l'arrachement, au- quel a été soumis un échantillon de propergol monté sur papier et mûri, indique une défaillance dans le propergol à 0,25 N mm 1 de largeur. Un carter 16 de moteur-fusée est monté sur une ma- chine de revêtement 17 qui applique un adhésif 18 sur la sur- face interne dudit carter La machine 17 est représentée sur la figure 3 et comporte un distributeur 30 d'adhésif qui est mobile à la fois axialement et radialement par rapport au carter 16 du moteur-fusée En utilisant une combinaison appro- priée des mouvements axial et radial, l'intérieur du carter du moteur-fusée peut être revêtu d'une couche régulière d'adhé- sif par le distributeur 30 sur un trajet sensiblement héli- coïdal L'adhésif 18 est le même que celui utilisé pour col- 1 er les bandes de propergol au papier d'emballage Le carter du moteurfusée peut être en acier, en aluminium ou en matière plastique armée de fibres. Le propergol monté sur papier est roulé sous forme d'un cylindre et est introduit en 19 dans le carter du moteur- fusée revêtu d'adhésif. Ensuite, le carter du moteur-fusée et le propergol sont placés dans une machine 20 qui fait tourner autour de son axe à environ 1400 tr/min le carter du moteur-fusée pen- dans environ 2 à 5 minutes La pression résultant de la rotation a pour effet de chasser l'air d'entre le papier et le carter du moteur-fusée revêtu d'adhésif et met le papier et l'adhésif en contact étroit l'un avec l'autre Ensuite, le carter du moteur-fusée est mis en rotation à une vitesse moindre d'environ 100 à 500 tr/min pendant 40 minutes à une température de 601 C dans un four 21 afin de durcir la liai- son avant que le moteur-fusée soit évacué en 22. Dans une variante du procédé, il est possible d'uti- liser d'autres adhésifs pour coller les bandes de propergol au papier de renfort, par exemple: 100 parties de PBTH pour 11 parties de diisocyanate d'isophorane, désigné ci-après par DIIP, pour 0,2 partie de dilaurate de dibutylétain;et 100 parties de PBTH pour 8 parties de DIM pour 5 parties de DIIP; ainsi que d'autres mélanges de diisocyanate et de triiso- cyanate. Dans une autre variante du procédé indiques en poin- tillé sur la figure 2, l'adhésif 18 est un adhésif anaérobie à un seul composant qui ne durcit que lorsque l'air est exclu Un adhésif convenable est basé sur un ester dimétha- crylique Un accélérateur 23 est appliqué à la surface à dé- couvert du papier de renfort dans un dispositif d'applica- tion 24 L'accélérateur permet à l'adhésif anaérobie de dur- cir plus rapidement lorsqu'il entre en contact avec lui Le propergol est roulé en un cylindre et introduit en 19 dans le carter du moteur- fusée revêtu d'adhésif anaérobie Ensuite, le carter du moteur-fusée et le propergol sont placés dans la machine 20 qui fait tourner autour de son axe à environ 1400 tr/min le carter du moteur-fusée pendant environ 5 minu- tes La pression provoquée par le tournoiement expulse l'air d'entre le papier et le carter du moteur-fusée revêtu d'adhé- sif et assure égnlçmunt la mise en contact de l'adhésif anaé- robie avec l'accélérateur en l'absence d'air et le durcisse- ment de l'adhésif Ensuite, le moteur-fusée est évacué en , un durcissement supplémentaire étant inutile. La figure 4 est une coupe transversale d'un moteur- fusée réalisé selon le procédé ci-dessus Quatre segments d'un produit extrudé garnis d'ailettes sont montés sur du papier d'emballage 41 qui est collé à un carter cylindrique 42 de moteur-fusée par une couche intermédiaire d'adhésif 43. REVENDICATIONS 1 Moteur-fusée comprenant un carter cylindrique ( 42) auquel est fixé un garnissage de propergol ( 40) par une couche adhésive interjacente ( 41), moteur caractérisé en ce que le garnissage de propergol ( 40) est appliqué au carter ( 42) sous une forme radialement expansible avant le durcissement de la couche adhésive ( 43) et le garnissage ( 40) est maintenu au contact du carter ( 42) par une force centrifuge jusqu'à ce que le durcissement se produise.10 2 Moteur- fusée selon la revendication 1, caracté- risé en ce que la force centrifuge est suffisante pour chasser sensiblement la totalité de l'air d'entre le carter ( 42) et le garnissage ( 40). 3 Moteur-fusée selon la revendication 2, caracté- risé en ce que le garnissage de propergol ( 40) est monté sur papier ( 41). 4 Moteur-fusée selon la revendication 3, caracté- risé en ce que le garnissage de propergol ( 40) est constitué de bandes de "largeur intermédiaire".20 5 Moteur-fusée selon la revendication 4, caractéri- sé en ce que le garnissage de propergol ( 40) est constitué d'un propergol extrudé. 6 Moteur-fusée selon la revendication 5, caracté- risé en ce que le garnissage de propergol ( 40) se compose de polybutadiène à terminaisons hydroxy. 7 Moteur-fusée selon la revendication 6, caracté- risé en ce que le propergol présente une surface ( 1) à ailet- tes et une surface plate ( 2) montée sur papier. S Moteur- fusée selon la revendication 7, caracté- risé en ce que le propergol ( 40) est monté sur le papier ( 41) par un agent de liaison ( 12) qui est un uréthanne, un époxyde, un cyanoacrylate, un acrylate ou un ester acrylique. 9 Moteur- fusée selon la revendication 8, caracté- risé en ce que la couche adhésive ( 43) est constituée d'un adhésif durci à chaud. Moteur-fusée selon la revendication 9, caracté- risé en ce que l'adhésif durci à chaud ( 43) est identique à l'agent de liaison ( 12). 11 Moteur-fusée selon la revendication 8, carac- térisé en ce que la couche adhésive ( 43) est constituée d'un adhésif anaérobie. 12 Procédé de réalisation d'un moteur-fusée qui consiste à introduire un adhésif ( 43) et un garnissage de propergol ( 40) dans un carter sensiblement cylindrique ( 42) d'un moteur-fusée, l'adhésif étant intercalé entre le gar- nissage de propergol et le carter du moteur-fusée, procédé caractérisé en ce que la couche adhésive ( 43) est maintenue en contact à la fois avec le garnissage de propergol et le carter du moteur-fusée par la force centrifuge jusqu'à ce que ladite couche durcisse. 13 Procédé selon la revendication 12, caractéri- sé en ce que l'agent de liaison ( 12) est compatible avec le propergol ( 40). 14 Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'agent de liaison ( 12) et le propergol ( 14) sont durcis simultanément. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que la force centrifuge est accompagnée d'un chauffage dans un four ( 21). 16 Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'un accélérateur anaérobie ( 23) est appliqué à la surface à découvert du papier avant l'introduction du garnis- sage ( 40) dans le carter ( 42) du moteur-fusée. I