Brevet FR2700842A1 — publié le 19940729

"Procédé de stockage de missiles remplis de propergols liquides par modification des caractéristiques desdits propergols". L'invention concerne un procédé de stockage de missiles dont les réservoirs sont remplis d'au moins un propergol liquide et qui sont propulsés par au moins un propulseur de type moteur fusée, en particulier par un moteur fusée à post-combustion (également nommé stato-fusée). Dans les propulseurs des missiles destinés à être mis en oeuvre dans l'atmosphère, on utilise de préférence le principe du statoréacteur étant donné que, dans ce procédé, l'oxydant nécessaire à la combustion est prélevé pour une très large part dans l'environnement sous forme d'oxygène de l'air et qu'ainsi il n'est pas nécessaire de l'embarquer à bord du missile. Le combustible, qu'il se trouve sous forme solide ou sous forme liquide contient lui-même une certaine quantité d'oxydant qui est suffisante pour une inflammation sûre et une combustion dans des conditions très inférieures au rapport stoechiométrique; la combustion totale a lieu avec l'oxygène de l'air Pour suivre les variations des conditions ambiantes (pression, température, hygrométrie, etc) et s'adapter à différentes phases de vol (lancement, vol de croisière, attaque, etc) il est nécessaire que l'on puisse régler la poussée en agissant sur le débit de propergol Par rapport aux propergols solides, les propergols liquides présentent l'avantage d'offrir de meilleures possibilités de régulation (valves, etc) Cependant, le stockage de missiles remplis de propergol liquide s'accompagne de risques supplémentaires, notamment lorsque ceux-ci sont utilisés sur des navires Le propergol qui s'échappe après le tir peut constituer un danger pour les zones voisines, occasionner des incendies et former des mélanges détonants de vapeurs de propergol et d'air. Des phénomènes de sédimentation apparaissant lors du stockage de propergols liquides peuvent être à l'origine de défauts d'homogénéité avec pour conséquence des caractéristiques d'inflammation imprévisibles. Ces inconvénients pourraient être évités si l'on parvenait à faire passer les propergols liquides dans un état largement solide pour la durée de leur stockage Ceci pourrait être réalisé par exemple par refroidissement à une température extrêmement basse, inférieure au point de solidification (point de fusion). La dépense en moyens techniques et en énergie exigée par un tel procédé serait cependant beaucoup trop élevée; une solution de ce type est donc écartée d'emblée pour des raisons économiques A noter également que dans le cas d'une utilisation surprise du missile il faut pouvoir liquéfier très rapidement le propergol ce qui ne serait vraisemblablement pas le cas avec la méthode mentionnée de la congélation. Ainsi donc, l'objet de la présente invention est d'indiquer au moins un procédé de stockage de missiles remplis d'au moins un propergol liquide qui, pour une dépense en moyens techniques et en énergie raisonnables garantisse un stockage sûr et sans problèmes et permette une préparation rapide en cas d'engagement. Le problème est résolu par le fait que l'on modifie le propergol liquide ou chacun des propergols liquides de manière telle que celui-ci ou ceux-ci forme(nt) un(des) liquide(s) à comportement électro- rhéologique, par le fait que sensiblement au début du stockage du missile, on solidifie de manière réversible les propergols liquides en lui(leur) appliquant une tension électrique alternative et par le fait que l'on maintient l'état solidifié en maintenant la tension pendant toute la durée de stockage. Conformément à une caractéristique de l'invention, on modifie le propergol liquide ou chacun des propergols liquides de telle sorte que celui-ci ou ceux-ci présente(nt) dans un intervalle de température défini une phase cristalline liquide dont la limite de température (point de fusion, point de solidification) est inférieure à la température du propergol attendue en utilisation du missile, par le fait que sensiblement au début du stockage du missile on solidifie de manière réversible le(s) propergol(s) liquide(s) en lui(leur) prélevant de la chaleur et par le fait que l'on maintient l'état solidifié pendant toute la durée du stockage. La première solution prévoit de modifier le propergol liquide de telle sorte que celui-ci forme un fluide présentant un comportement électro- rhéologique De la sorte, on peut le transformer de manière réversible en quelques fractions de seconde en une masse ayant l'aspect d'un gel par application d'une tension électrique alternative à haute fréquence La liquéfaction au moment de l'utilisation est sensiblement aussi rapide La tension électrique doit être maintenue pendant toute la durée de stockage, de sorte qu'il faut en permanence un certain apport d'énergie Les quantités d'énergie nécessaires restent cependant dans des limites acceptables. La deuxième solution prévoit de modifier le propergol liquide de telle sorte que celui-ci présente dans un intervalle de températures défini une phase cristalline liquide La limite de température inférieure de cette phase, c'est-à-dire le point de solidification ou le point de fusion doit être inférieure à la température du propergol la plus basse attendue en fonctionnement On peut ainsi faire passer de manière réversible le propergol de l'état liquide à l'état solide par prélèvement de chaleur Les quantités de chaleur à évacuer sont nettement inférieures à celles qu'il faudrait évacuer dans des propergols non modifiés sans phase cristalline liquide Lorsque le point de solidification ou le point de fusion est inférieur à la température ambiante, il faut, pour obtenir la solidification et pour la durée du stockage refroidir le propergol, un fonctionnement intermittent devant être également possible parallèlement au fonctionnement continu Le passage de l'état solide à l'état liquide et inversement est plus lent que dans la solution électro- rhéologique. Conformément à une autre caractéristique de l'invention, on modifie le propergol liquide ou chacun des propergols liquides de telle sorte que celui-ci ou ceux-ci forment un fluide à comportement électro-rhéologique et présentent une phase cristalline liquide et on obtient la solidification réversible au stockage par des phénomènes électro-rhéologiques et des phénomènes propres aux cristaux liquides. Pour modifier le propergol liquide, on adapte les uns aux autres ses composants (liants, métaux, oxydants, additifs) en agissant sur au moins l'un des composants de telle sorte que tous les composants forment ensemble un fluide à comportement électro-rhéologique ou on adapte chaque composant du propergol pour qu'il devienne un fluide à comportement électro-rhéologique. Conforment à une autre caractéristique de l'invention, on dose les liants ou les additifs contenus dans le propergol liquide de manière à obtenir dans celui-ci une phase cristalline liquide. L'invention est décrite ci-après à l'aide d'exemples de réalisation. Les propergols liquides pour moteurs fusée à post-combustion présentent la composition caractéristique suivante: liants: 10-25 % métaux: O 50 % oxydants: 0-40 % Additifs: 0-20 % On a ainsi la possibilité de modifier de manière ciblée, l'un, plusieurs ou tous les composants du propergol Les avantages des propergols liquides sur les propergols solides, à savoir la meilleure possibilité de régulation à l'état liquide, faiblement visqueux et la teneur énergétique généralement plus élevée, doivent être conservés intacts dans la mesure du possible. Effet électro-rhéologique (effet ER) les liquides à comportements électro- Théologique (fluides ER) sont des suspensions colloïdales qui présentent des caractéristiques remarquables Par application d'une tension électrique alternative à haute fréquence, on peut augmenter de manière continue leur viscosité de l'état liquide jusqu'à l'état solide semblable au gel, l'augmentation de viscosité, c'est-à- dire la solidification, pouvant être contrôlée directement par la quantité d'énergie électrique apportée Etant donnés les temps de réaction extrêmement courts des fluides ER, on peut, par un apport d'énergie électrique important, brusque, provoquer un passage brusque de l'état liquide à l'état solide Le phénomène inverse se produit de manière tout aussi brusque lorsqu'on interrompt l'apport d'énergie Les changements d'état sont totalement réversibles et peuvent par conséquent être opérés aussi souvent qu'on le souhaite. En ce qui concerne les propergols liquides, il doit être possible d'obtenir une plage de viscosité allant de moins de 1000 m Pas à plus de 000 m Pas environ. L'effet de cristal liquide (effet LC) les monomères et les polymères cristallins liquides (cristaux liquides, LC) sont moins des types de matériaux concrets que des matériaux présentant des états particuliers Les corps cristallins liquides sont des matériaux organiques qui, entre l'état cristallin solide et l'état isotrope liquide, présentent une phase cristalline liquide dans laquelle les corps forment de facto un liquide anisotrope Cette anisotropie est due à une orientation régulière des molécules qui malgré tout peuvent se déplacer relativement librement comme dans un liquide La condition nécessaire à l'obtention d'une phase cristalline liquide est une forme allongée de la molécule, plusieurs phases secondaires pouvant être obtenues suivant l'orientation Dans ce contexte, il se produit également des effets optiques sur lesquels ont peut agir par des moyens électriques. Un élément important pour la présente invention est que l'on peut obtenir la phase cristalline liquide dans la plage de températures ambiantes courantes ou dans une plage de températures légèrement inférieures moyennant une sélection adaptée du matériau à cristaux liquides Les points de transformation de phase solide/cristalline liquides (point de fusion ou point de solidification) et cristalline liquide/liquide (température de clarification), dans la mesure o il s'agit de corps dits "thermotropes", ne dépend que de la température. Dans le cas de propergols liquides, il est intéressant de régler le point de fusion ou le point de solidification à une valeur légèrement inférieure à la température la plus basse du propergol prévue en utilisation pour ne pas avoir à refroidir le propergol à des températures inutilement basses. Une caractéristique remarquable des corps cristallins liquides est que, pour le liquide de la phase liquide à la phase solide et inversement, les quantités de chaleur à apporter ou à évacuer sont très faibles Selon la température d'utilisation du propergol, la température de solidification peut être supérieure, égale ou inférieure à la température ambiante, dans le premier cas, un faible apport de chaleur suffisant à la liquéfaction (préparation) tandis que dans le dernier cas, un refroidissement avec une faible consommation en énergie suffit pour la solidification (stockage). Dans tous les cas on peut renoncer définitivement au procédé de refroidissement à des températures basses, voire très basses qui entraîne des dépenses énormes en appareillage et en énergie. Un autre avantage des propergols liquides modifiés par cristaux liquides réside dans le fait que leur viscosité à l'état liquide est généralement inférieure d'environ 25-50 % à celle de polymères isotropes conventionnels. Les possibilités d'action pour opérer la modification par cristaux liquides sont de préférence les liants ( 10 à 25 %) et les additifs ( 020 %) contenus dans les propergols liquides. Comme mentionné dans ce qui précède, il peut également être avantageux d'utiliser en combinaison la modification par effet électro-rhéologique et par cristaux liquides. REVENDICATIONS 1 Procédé pour le stockage de missiles qui sont remplis avec au moins un propergol liquide et propulsés par au moins un moteur fusée, en particulier par un moteur fusée à poste combustion, caractérisé par le fait que l'on modifie le propergol liquide ou chacun des propergols liquides de telle sorte que celui-ci(ceux-ci) forme(nt) un fluide à comportement 1 O électro-rhéologique, par le fait que sensiblement au début du stockage du missile, on solidifie de manière réversible le propergol liquide en lui appliquant une tension électrique alternative et par le fait que l'on conserve l'état solidifié pendant le stockage par maintien de la tension. 2 Procédé selon le préambule de la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on modifie le propergol liquide ou chacun des propergols liquides de telle sorte que celui-ci(ceux-ci), dans un intervalle de températures défini, présente(nt) une phase cristalline liquide dont la limite de température inférieure (point de fusion, point de solidification) est inférieure à la température la plus basse du propergol attendue lors de l'utilisation du missile, par le fait que sensiblement au début du stockage du missile on fluidifie de manière réversible le propergol liquide par prélèvement de chaleur, et par le fait que l'on conserve l'état solidifié pendant la durée de stockage. 3 Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'on modifie le propergol liquide ou chacun des propergols liquides de telle sorte que celui-ci ou ceux-ci forment un fluide à comportement électro-rhéologique et présentent une phase cristalline liquide et par le fait que l'on obtient la solidification réversible pour le stockage par des effets électro- Théologiques et cristallins liquides. 4 Procédé-selon la revendication 1 ou 3, caractérisé-par le fait que pour modifier le propergol liquide, on adapte les composants dudit propergol ou (liants, métaux, oxydants, additifs) par modification d'au moins un -composant de telle sorte qu'ils forment ensemble un fluide à comportement électro-rhéologique ou par le fait que l'on adapte chaque composant du propergol sous forme de fluides comportement électro-rhéologique. 5 Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé par le fait que pour modifier le propergol liquide on règle les liants et/ou les additifs contenus dans celui-ci de manière à obtenir à l'intérieur dudit propergol liquide une phase cristalline liquide.