FR2569234A1 - Propulseur-fusee a plusieurs chambres - Google Patents

Abstract

PROPULSEUR FUSEE A PLUSIEURS CHAMBRES. UN PROPULSEUR-FUSEE A PLUSIEURS CHAMBRES COMPORTE UNE ENVELOPPE CYLINDRIQUE10 DANS LAQUELLE SONT PLACEES LES UNES DERRIERE LES AUTRES DEUX OU PLUSIEURS CHARGES PROPULSIVES13, 14, A PROPERGOL SOLIDE ET REALISEES SOUS LA FORME DE CHARGES A COMBUSTION INTERIEURE EN ETOILE, ISOLEES LES UNES DES AUTRES PAR DES MOYENS DE SEPARATION20, DES MOYENS REFRIGERANTS SEPARES25, DISPOSES AU POINT DE TRANSITION ENTRE LES CHARGES PROPULSIVES13, 14 OU DANS UNE CAVITE DE LA CHARGE PROPULSIVE COTE TETE14, ETANT PREVUS, CES MOYENS REFRIGERANTS25 ETANT PERMEABLES AU GAZ ET POUVANT ETRE FABRIQUES ET MONTES SEPAREMENT DES CHARGES PROPULSIVES13, 14.

Description

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La présente invention se rapporte à un propulseur-fusée à plusieurs chambres comportant une enveloppe cylindrique dans laquelle sont placées les unes derrière les autres deux ou

plusieurs charges propulsives à propergol solide qui sont iso-

lées les unes des autres par des moyens de séparation. Par rapport aux propulseurs ne comportant qu'une seule

charge propulsive, les propulseurs à plusieurs chambres présen-

tent toute une série d'avantages. Dans ces propulseurs, la

poussée totale est divisée en deux ou plusieurs phases de pous-

sée séparées qui, dans la pratique, ne se succèdent générale-

ment pas immédiatement, mais sont séparées par une phase de vol exempte de poussée. En utilisant différents propergols et/

ou charges propulsives, on peut, par exemple, réaliser les pro-

pulseurs en tant qu'étage de démarrage et étage de croisière.

Cependant, même en utilisant des charges propulsives identi-

ques pour les différentes chambres du propulseur, on peut ob--

tenir des avantages importants. Avec les fusées à plusieurs phases de poussée, on peut ainsi diminuer l'influence de la trainée et, de ce fait, les autres conditions restant les mêmes,

augmenter la portée par rapport à une fusée à une seule chambre.

Dans les propulseurs à plusieurs chambres, on a finalement la

possibilité d élargir plus considérablement la plage de varia-

tion des portées, car on peut à volonté faire en sorte que dif-

férentes charges propulsives soient exclues de l'allumage, Il

est donc possible d'obtenir aussi bien de faibles que de gran-

des portées et de conserver par conséquent un angle d'attaque

à chaque fois relativement important. Cette dernière caracté-

ristique est importante pour la précision du tir.

Dans les propulseurs à plusieurs chambres, le problème qui se pose en général est que la combustion de la première charge propulsive ne doit pas gagner la charge propulsive sui vante située du c8té de la tête. Bien au contraire, toutes les charges propulsives doivent être enflammées en séquence, sans que la combustion d'un étage ait une influence quelconque,

par exemple, sur le deuxième étage.

Dans un propulseur-fusée connu du type à combustion inté-

rieure (brevet E.U.A. 2 956 401), les différentes charges pro-

pulsives cylindriques creuses sont séparées les unes des au-

tres au moyen de séparateurs.Ces séparateurs comportent des ouvertures de passage par lesquelles la pression du gaz peut

être équilibrée à l'intérieur du propulseur. Chacune des char-

ges propulsives cylindriques creuses disposées les unes der-

rière les autres est enduite tout d'abord sur sa paroi interne

d'une masse d'allumage et ensuite d'un inhibiteur. L'inhibi-

teur qui entoure également un allumeur agissant sur la mas e d'allumage doit empêcher la propagation de la combustion à partir de la charge propulsive voisine. La fabrication de ces

charges propulsives à plusieurs couches se heurte à des diffi-

cultés techniques. La préparation des propergols doit s'effec-

tuer en prenant des mesures de sécurité extrêmement onéreuses.

La couche d'inhibiteur doit être très soigneusement reliée aux

autres couches. L" plus petite erreur de positionnement pour-

rait réduire à néant l'action de toute la couche d'inbibiteur.

Le comportement thermique différent des diverses couches en-

traîne également des difficultés. Du fait des coefficients de

dilatation différents entre l'inhibiteur et la chrge propul-

sive, il peut se produire des fissures. Ce risque de formation

de fissures subsiste lors du stockage des fusées ou des char-

ges propulsives. Par ailleurs, la couche d'inhibiteur occupe un volume considérable qui diminue celui disponible pour le

propergol. Les inhibiteurs sont en général des matières ther-

moplastiques qui doivent être appliquées en couche relative-

ment épaisses et qui se vaporisent facilement.

Dans un'moteur-fusée à propergol solide connu (demande de brevet R.F.A. 2 214 802), on surmonte les inconvénients précités en disposant une cloison épaisse entre les charges

propulsives. Pendant la combustion de la première charge pro-

pulsive, cette cloison constitue une séparation étanche au gaz et empêche que les gaz de combustion ne gagnent l'autre charge

propulsive. La cloison comporte des trous qui pendant cette pha-

se sont remplis de façon étanche au gaz par des tampons. Dans la deuxième phase de poussée, ces tampons sont expulsés par les tuyères, si bien que les gaz de combustion du deuxième

étage peuvent s'écouler par la cloison maintenant perméable.

Une telle cloison est relativement lourde et augmente, de ce

fait, le poids du propulseur. Or précisément dans les propul-

seurs à deux ou plusieurs phases de poussée, la légèreté de

la construction constitue un atout important en ce qui concer-

ne la portée.

Une cloison étanche au gaz est donc défavorable en raison

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de son poids relativement élevé.Elle augmente, en outres la mas-

se de démarrage ainsi que les frais de fabrication.

L'objet de l'invention est, par conséquent, un propulseur-

fusée à plusieurs chambres du type précité qui permette une fabrication et un stockage simple et sans problème tout en étant d'un faible poids et capable d'assurer un fonctionnement optimum. Ce résultat est atteint selon l'invention par le fait qu'au point de transition entre les charges propulsives ou dans une cavité de la charge propulsive, côté tête, on prévoit des moyens réfrigérants séparés qui sont perméables au gaz dans le sens axial et qui peuvent être fabriqués et montés séparément

des charges propulsives.

On évite ainsi la mise en place d'une ou plusieurs lourdes

cloisons intermédiaires étanches au gaz entre les charges pro-

pulsives et on n'a plus besoin de fabriquer des charges propul-

sives réalisées en un matériau composite à plusieurs couches.

Selon l'invention, on prévoit d'établir un équilibrage de pres-

sion entre les charges propulsives, côté tuyère, déjà enflam-

mées et la ou les charges propulsives, côté tête, non encore enflammées. Dans l'ensemble de l'enveloppe du propulseur, il

s' instaure, après l'4lumaged'une charge propulsive, côté tuyè-

re, une seule pression de chambre, attendu que la ou les par-

ties de la chambre de combustion, côté tête, ne sont ouvertes

que du côté de la charge propulsive, côté tuyère.En pareil ca>.

il y a lieu de tenir compte que, par suite du faible volume li-

bre existant entre la ou les charges propulsives, côté tête, il ne parvient dans la zone de la ou des charges propulsives,

côté tête, qu'une quantité relativement faible de gaz de com-

bustion et que cette petite quantité doit, dans chaque cas, franchir le point de transition dans lequel est avantageusement disposé le réfrigérant. ILa désignation "côté tuyère" ou "côté

tête" ne doit pas être limitée aux charges propulsives directe-

ment voisines de la tuyère ou de la tête du propulseur, mais,

dans un propulseur à trois, quatre ou plusieurs charges propul-

sives s'enflammant en séquence, doit également s'appliquer aux

autres charge. propulsives intermédiaires.

L'intensité du refroidissement provoqué par le réfrigérant

doit être déterminée individuellement pour chaque cas particu-

lier. La température d'allumage des propergols solides à double

base se situe généralement entre 430 et 400 K et celle des pro-

gols composites à environ 570 K. Il est possible d'empêcher à

coup sûr l'allumage d'une charge propulsive en faisant en sor-

te que ces températures ne soient atteintes en aucun endroit de la surface du propergol. Le refroidissement nécessaire peut être effectué soit par voie chimique, soit par dérivation de chaleur capacitive, ou encore par une combinaison de ces deux méthodes. Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, on place dans une ouverture d'une cloison séparant les chambres de combustion un réservoir perméable au gaz au moins sur ses faces frontales et dans lequel on introduit un ou plusieurs

refroidisseurs constitués par le réfrigérant cu munis de celui-

ci et formant une structure perméable au gaz.

Les gaz s'échappant de la chambre de combustion, c8té tuyé-

re, ne peuvent parvenir dans la chambre de combustion, côté té-

te,qu'en traversant ce réservoir o ils sont refroidis en pas-

sant le long des refroidisseurs. Ces refroidisseurs peuvent,

par exemple, être réalisés sous forme de cylindres ou de bil-

les. Ils renferment un matériau qui se décompose avec une réac-

tion endothermique, par exemple du bicarbonate ou de l'oxalate

d'ammonium. Ces matériaux peuvent également être appliqués di-

rectement sur les refroidisseurs sous forme de poudre. Leur ré-

sistance peut être augmentée par addition d'un liant en-propor-

tion pouvant atteindre 5 % en poids. Les liants pouvant convenir

à cet effet sont des résines thermoplastiques ou composites.

Les refroidisseurs peuvent le cas échéant être également fixes

au réservoir par collage au moyen d'une matière adhésive.

Les refroidisseurs peuvent présenter un profil ou section

transversale identique sur toute leur longueur. Leur fabrica-

tion peut alors avantageusement s'effectuer par extrusion ou

par tout autre procédé de fabrication continue. Il est même -

possible de n'utiliser dans le réservoir qu'un seul refroidis-

seur à profil transversal restant identique, par exemple une

structure en nid d'abeilles.

Comme refroidisseur on peut également utiliser une cssatu-

re ou support recouvert d'un réfrigérant. Ce support peut être réalisé plat ou en forme de grille ou sous la forme d'un corps support de forme quelconque, par exemple réalisé en carton ciré ou en aluminium. L'application du réfrigérant peut s'effectuer par pulvérisation, expansion, doublage par extrusion-lamination

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ou par enduction.

- Un avantage important de l'invention réside dans le fait que le réfrigérant, par exemple le réservoir perméable sur ses faces frontales et renfermant des refroidisseurs, peut être réalisé et monté en tant que pièce séparée, et ce, sans mesure

de sécurité spéciale. Le réservoir et les refroidisseurs peu-

vent être d'un poids relativement faible et les cloisons ou supports nécessaires à leur mise en place n'ont pas besoin de présenter une grande résistance, attendu qu'elles ne doivent

résister qu'à de faibles pressions de gaz.

Pour pouvoir placer un tel réservoir dans la zone de tran-

sition entre les deux charges propulsives ou principalement dans l'une de ces charges, il est avantageux de prévoir dans au

moins l'une des charges, un évidement axial dans lequel le ré-

'servoir fait saillie.

Dans les charges à combustion intérieure, en particulier

du type en étoile, il peut être avantageux de fraiser ou d'a-

léser la charge en fonction du diamètre du réservoir. Ce tra-

vail peut s'effectuer sans risque particulier.

Dans l'espace disponible du réservoir, pour obtenir une

surface de refroidissement aussi grande que possible, on re-

couvre de réfrigérant non seulement les refroidisseurs, mais

également les parois du réservoir. Ce recouvrement peut s'ef-

fectuer par pulvérisation, extrusion, doublage par extrusion-

laaination ou encore en appliquant-une feuille de réfrigérant

sur les parois du réservoir.

Le réservoir ne doit pas nécessairement contenir un réfri-

gérant se décomposant avec réaction endothermique, mais peut également contenir des produits métalliques dérivant la chaleur, par exemple des réseaux métalliques en cuivre ou aluminium. La dérivation ou dissipation de la chaleur peut alors s'effectuer

en direction de l'enveloppe externe de la fusée.

Le réfrigérant ne doit pas nécessairement se présenter

sous la forme de pièces pressées ou de comprimés. On peut égale-

ment utiliser un réfrigérant pulvérulent ou liquide qui, dans

un réservoir annulaire, est disposé entre les charges propulsi-

ves. L'ouverture du réservoir annulaire permet l'équilibrage de la pression entre les deux chambres du propulseur. Dans cette ouverture, on peut éventuellement également prévoir, sur le côté

tuyère du réservoir annulaire, une plaque perforée ou une membra-

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ne élastique permettant l'équilibrage de la pression. Lors de l'allumage de la charge propulsive, côté tête, ces éléments

sont détruits ainsi que le réservoir.

Le réservoir annulaire comporte avantageusement une ouver-

ture de passage convergente dans la paroi de laquelle est dis- posée au moins une ouverture d'injection. Lorsque l'ouverture de passage est parcourue par les gaz, le réfrigérant se trouvant dans le réservoir annulaire est entraîné, puis se vaporise, se

décompose ou subit une transformation analogue. Lors du stocka-

ge du propulseur, l'ouverture d'injection peut être fermée par une languette en matière thermoplastique. Cette languette peut avoir la forme d'une valve à clapet. L'ouverture d'injection peut être réalisée sous la forme d'une buse annulaire; on peut

toutefois aussi prévoir plusieurs ouvertures d'injection sépa-

rées dirigées l'une vers l'autre sous un certain angle. Pour

produire une rotation, les ouvertures d'injection peuvent souf-

fler le réfrigérant dans le canal d'écoulement dans une direc-

tion formant un angle par rapport à l'axe longitudinal de cf canal. La mise en place de tôles de refroidissement au voisinage de la-surface du propergol à protéger est également possible dans le cadre de la présente invention. En pareil cas, aucun dispositif de refroidissement n'est nécessaire dans la zone de transition des charges propulsives. IEn plus des tôles, on peut introduire des feuilles en métal ou des feuilles de matière plastique enduites de réfrigérant dans la cavité des charges propulsives à protéger. Les dispositifs de refroidissement ne doivent en aucun cas empêcher la dilatation du gaz dans le sens

axial. Ils ne sont pas non plus raccordés solidement au proper-

gol, mais appliqués librement sur ces derniers.

Les tôles de recouvrement sont avantageusement, à leurs extrémités côté tête, réalisées de façon que les gaz chauds d'un

allumeur disposés, côté tête, sur le propulseur s'écoulent prin-

cipalement entre ces tôles de recouvrement et la surface du pro-

pergol à allumer. Ces tôles de recouvrement empêchent, d'une part part, les gaz chauds de la charge propulsive, côté tuyère, de s'écouler sur la surface de la charge propulsive à protéger,

mais favorisent, d'autre part, l'allumage par l'allumeur dispo-

sé du côté opposé.

Dans la cavité d'une charge propulsive à combustion inté-

rieure, on peut placer de la ouate, des lamelles, de la mousse de refroidissement ou analogue sans les tasser afin d'assurer

la protection nécessaire par refroidissement.

On obtient un effet particulièrement favorable lors de la combustion de la deuxième ou des charges propulsives suivantes en ajoutant au réfrigérant une substance supplémentaire qui,

lors de sa décomposition endothermique, dégage une poudre iso-

lante qui se fixe sur la paroi, côté tuyère, de la chambre de combustion. La poudre libérée forme une couche isolante sur la paroi de la chambre de combustion, la refroidit et permet ainsi

de réduire considérablement le dimensionnement de ladite paroi.

Une autre possibilité de réalisation de l'invention con-

siste à disposer, entre les charges propulsives, une couche de

séparation de préférence élastique et perméable au gaz, consti-

tuée par un réfrigérant capacitif ou chimique. Cette couche de

sénaration peut par exemple contenirgalement des plaques métal-

lsiaeS sous la forme de rondelles Belleville. Par suite de ses caractéristiques élastiques, cette couche permet un équilibrage thermique longitudinal et empêche ainsi la formation de tensions

thermiques inadmissibles pendant le stockage du propulseur-fu-

sée. Lors de la combustion de la charge propulsive, côté tête, cette couche se décompose avantageusement en petits fragments

qui quittent la tuyère sans l'endommager.

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description

de modes de réalisation pris comme exemples mais non limitatifs, et illustrés par le dessin annexé, sur lequel:

- la figure I représente en coupe longitudinale un propul-

seur-fusée à deux chambres; - la figure 2 est une coupe suivant II-II de la figure 1; - la figure 3 représente en coupe longitudinale une partie d'un propulseur-fusée analogue à celui de la figure 1, dans un deuxième mode de réalisation selon l'invention; - la figure 4 est une coupe suivant IV-IV de la figure 3;

- la figure 5 représente en coupe longitudinale un troi-

sième mode de réalisation de l'invention avec un réservoir de réfrigérant annulaire;

- la figure 6 représente une autre variante avec utilisa-

tion de tôles de recouvrement refroidissantes dans une charge propulsive conventionnelle du type-à combustion intérieure en étoile;

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- la figure 7 représente l'utilisation d'un inhibiteur

lâche en ouate, en matière spongieuse ou analogue dans un br&-

leur rigide;

- la figure 8 représente en coupe longitudinale un propul-

seur-fusée comportant une couche de réfrigérant flexible et

élastique disposée entre les deux chambres.

Le propulseur représenté sur la figure I comporte une enve-

loppe cylindrique 10 à l'une des extrémités de laquelle est dis-

posée la tuyère 11 et dont l'autre extrémité 12 sert à recevoir

une tête ou cône de fusée.

L'enveloppe cylindrique 10 est ici divisée en deux cham-

bres de combustion disposées l'une derrière l'autre, l'une con-

tenant la charge propulsive 13, côté tuyère,et l'autre la char-

ge propulsive, 14, c8té tête.

Ces deux charges propulsives 13,-14 sont réalisées sous la

forme de charges à combustion intérieure en étoile, c'est-à-

dire qu'elles forment par exemple des profilés extrudés, exté-

rieurement cylindriques, comportant à l'intérieur une cavité continue 15 à section transversale en étoile, comme on peut le voir distinctement, par exemple sur la figure 6. De telles charges à combustion intérieure en étoile présentent l'avantage que leur surface combustible est relativement grande pendant toute la durée de la combustion. Elles peuvent être conçues de façon que leur surface combustible reste à peu près constante

dans le temps. Elles permettent un taux de remplissage favora-

ble des chambres de combustion.

Entre les charges propulsives 15 et 14 et la paroi externe de l'enveloppe sont disposées des couches isolantes 16, par

exemple en éth7lcellulose,qui doivent empêcher une sollicita-

tion thermique trop forte de la paroi de l'enveloppe. Les cou-

ches isolantes 16 se terminent au niveau des faces frontales

externes, sur des supports annulaires 17, 18 insérés à la péri-

phérie externe des charges propulsives et assurant leur main-

tien par rapport aux éléments 11 et 12. Sur les surfaces fron-

tales internes des charges propulsives 13, 14, les couches iso-

lantes 16 sont courbées vers l'intérieur et viennent s'appli-

quer, sous la forme de brides frontales 19, sur lesdites char-

ges combustibles.

Entre les brides frontales 19, se trouve, à une faible distance, une mince cloison intermédiaire 20 qui est fixée sur

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la paroi de l'enveloppe 10 qu'elle divise. Oette cloison inter-

médiaire présente une ouverture médiane dans laquelle un réser-

voir tubulaire 21 se trouve engagé coaxialement par rapport à

l'enveloppe 10. les faces frontales du réservoir 21 sont consti-

tuées par des t8les perforées 22, 23 ou des disques perforés ea

matière plastique. La paroi cylindrique du réservoir peut égale-

ment être en métal, en matière plastique ou autre matériau

Dans le sens axial, le réservoir 21 fait saillie à il'inté-

rieur de chacune des deux charges propulsives 13, 14 qui sont

munies d'évidements cylindriques 24 réalisés par fraisage.

Le réservoir 21 est rempli de cylindres en matériau réfri-

gérant 25 s'étendant avantageusement d'une paroi frontale 22

jusqu'à l'autre paroi frontale 23.Comme réfrigérant, on peut gé-

néralement utiliser des matériaux qui, lors d'un réchauffement,

font l'objet d'une décomposition endothermique, par exemple l'oxa-

late Qu le bicarbonate d'ammonium ou l'oxamide. Le réfrigérant peut, en combinaison avec un liant, être façonné pour donner des cylindres 25 ou éventuellement présenter, par nature, même, la rigidité suffisante. Les cylindres en matériau réfrigérant 25 doivent présenter une grande surface par rapport à leur volume, c'est-à-dire qu'il est préférable de superposer des cylindres fins (aiguilles de réfrigérant). En variante, ces cylindres de

refroidissement peuvent également être constitués par des élé-

ments supports dont l'extérieur est enduit de réfrigérant. Par

ailleurs, il est possible, à l'intérieur du réservoir 21, de rem-

* placer les cylindres en matériau réfrigérant 25 par une structu-

re en grille en un matériau extrudé ou d'insérer dans le réser-

voir de la ouate réfrigérante, un granulé réfrigérant ou autres types de réfrigérant de façon à garantir dans tous les cas un

passage de gaz dans le sens axial. Entre les éléments réfrigé-

rants, il faut donc qu'il subsiste des cavités suffisantes. Les parois du réservoir 21 et, en cas d'utilisation d'une ossature,

les parois de celle-ci, peuvent être enduites d'une mousse ré-

frigérante dont l'épaisseur est par exemple de 2 mm.

Les cylindres en matériau réfrigérant peuvent, en outre, être remplacés par des billes en matériau réfrigérant ou un granule. On peut finalement utiliser des réfrigérants liquides de haute capacité thermique, par exemple de l'eau et/ou une pression de gaz élevée par exemple du fréon (R) de la Maison Farbwerke Hoechst AG. De préférence, on choisit un type de

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fréon qui est liquide à la température de stockage du propul-

seur et présente une pression de saturation aussi basse que pos-

sible. Les liquides à haute pression de gaz se vaporisent très rapidement après avoir été chauffés par les gaz de la charge propulsive 13, côté tuyère, et peuvent, par formation d'une "barrière de pression" diminuer ou complètement interrompre

l'admission d'autres gaz chauds dans le volume de la charge pro-

pulsive 14, côté tête. Il en résulte dans de nombreux cas une

diminution de la dépense en réfrigérant.

Après l'allumage de la charge propulsive 13, côté tuyère,

au moyen de l'allumeur 26 installé avec un bourrage dans la tuyè-

re 11, la pression augmente dans la chambre de combustion, côté tuyère.De ce fait, des gaz chauds traversent le réservoir 21 et pénètrent dans la chambre de oombustion,côté tête, L'air dans la chambre de combustion, o8té tête, est comprimé et se mélange

aux gaz provenant de la chambre de combustion, 8côté tuyère.

Lors de leur passage à travers le réservoir de refroidissement

21, ces gaz sont refroidis suffisamment pour que leur températu-

re se situe en dessous de la température d'allumage de la charge propulsive 14. Après combustion de la charge propulsive 13, la pression tombe dans les deux chambres de combustion et il se

produit un écoulement dans le sens contraire à travers le ré-

servoir 21.

Si maintenant la charge propulsive 14 est allumée au moyen

de l'allumeur 27, côté tête, les résidus restant dans le réser-

voir 21 sont éjectés par la tuyère. Les parois frontales per-

forées 22 et 23 sont détruites ou br1lées, si bien que la combus-

tion de la charge propulsive 14, c8té tête, et la détente des gaz sont garanties par la tuyère 11. Le réservoir 21 avec ou sans ces parois frontales 22, 23 peut -éventuellement subsister

pendant la combustion de la charge propulsive 14.

Dans le mode de réalisation suivant les figures 3 et 4, on utilise en principe la môme enveloppe 10 que celle employéeWdans

le premier exemple, et la cloison intermédiaire 20 peut égale-

ment être prévue au même endroit et sous la même forme. Dans la cloison intermédiaire 20, le réservoir 21 est cependant non pas

fixé au niveau de son plan médian, mais au niveau de son extré-

mité frontale, si bien qu'il fait saillie presque sur toute sa

longueur dans la charge propulsive 14 côté tête, dont l'évide-

ment 24' a une longueur correspondante.

l 2569234

Les faces frontales du réservoir 21 sont ouvertes, à l'ex-

ception de supports annulaires 28 qui assurent contre tout dé-

placement intempestif, une spirale 29 en matériau réfrigérant disposée dans le réservoir 21. Cette spirale 29 est constituée par un fin matériau en feuille dont la largeur correspond à peu

près à la longueur du réservoir 21 et qui est enroulée en spira-

le. En variante des modes de réalisation décrits jusqu'ici à titre d'exemples, il est possible d'utiliser un réservoir dont la section transversale n'est pas circulaire, mais adaptée au profil interne des charges propulsives. Le réservoir a, en pareil cas, une grande surface et une section transversale d'écoulement relativement petite, si bien que seule la paroi du réservoir peut déjà assurer un refroidissement capacitif relativement

grand des gaz chauds pénétrants. Cette solution présente l'avan-

tage supplémentaire d'un encombrement moindre et permet, en ou-

tre, d'augmenter le coefficient de remplissage en propergol de

la ou des chambres de combustion.

Si le refroidissement exigé reste faible, le réservoir peut être remplacé par un réseau tubulaire qui peut servir en

plus d'ossature de support pour un réfrigérant solide (pulvéru-

lent) appliqué par pulvérisation.

Le mode de réalisation représenté sur la figure 5 convient

en cas d'utilisation de réfrigérant liquide ou pulvérulent.

Dans l'espace intermédiaire 31 entre les deux charges propulsi-

ves 13 et 14 se trouve un réservoir annulaire 30 contenant un réfrigérant et qui est disposé coaxialement par rapport aux charges propulsives et entoure une ouverture de passage 32 en forme de buse ou tuyère. Le réservoir 30 comporte, sur saqparoi,

côté tuyère, une plaque perforée 33 ou une membrane élastique.

Cette membrane élastique peut être constituée par une feuille d'aluminium, une matière plastique, du papier ou analogue. Cette paroi s'ouvre ou cède dès que, à l'intérieur du réservoir de refroidissement 30 ou au niveau del'ouverture 32 de la buse,

s'établit une dépression.

Dans l'ouverture 32 en forme de buse est prévu un épaulement en retrait 34 qui est fermé par une languette 35 en matière plastique. La languette 35 en matière plastique obture un canal annulaire ou lien, pour un certain nombre de buses d'injection disposées en anneau, on prévoit plusieurs languettes en matière

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plastique qui, pour assurer une meilleure dispersion du réfrigé-

rant, peuvent être dirigées par paire l'une vers l'autre en for-

mant un angle aigu. Il peut même s'avérer avantageux d'injecter,

le réfrigérant dans le sens tangentiel afin de produire une rota-

tion, attendu qu'à la sortie du réservoir 30, le réfrigérant est alors propulsé radialement contre la surface à refroidir de la

charge propulsive 14.

Après allumage de la charge propulsive 13, côté tuyère,les

gaz de combustion traversent l'ouverture convergente 32. Par sui-

te de la dépression et de l'échauffement se produisant au niveau

de l'étagement 34, les languettes 35 en matière plastique s'ou-

vrent, si bien que le réfrigérant est entraîné par le faisceau de gaz. Du fait de la dépression s'établissant à l'intérieur du réservoir 30, l'obturateur 33 par exemple s'ouvre si bien que

la sortie du réfrigérant n'est plus empêchée au niveau de l'épau-

lement 34.

L'agencement selon la figure 5 est particulièrement effica-

ce en raison de la possibilité de pulvériser la totalité du ré-

frigérant pendant la phase de montée en pression de la charge propulsive 13 à grande surface côté tuyère. Cet agencement pourrait donc être encore amélioré en faisant en sorte que la température d'allumage de la charge propulsive 14, côté tête, soit relativement basse et que le volume d'air c8té tête soit relativement grand. Les parois solides du réservoir 30 peuvent être réalisées de façon à être détruites ou brûlées lors de l'allumage de la charge propulsive 14 côté tête. Elles peuvent

être en PVO ou en une tôle mince dont la surface est éventuel-

lement traitée.

Dans le mode de réalisation suivant la figure 5, l'embou-

chure de la tuyère fait saillie dans un évidement tronconique

36 de la charge propulsive 14.

Un autre mode de réalisation de l'invention est représen-

té en coupe transversale sur la figure 6. Il s'agit ici d'une coupe de la charge propulsive 14, côté tête, à l'intérieur de l'enveloppe 10 du propulseur. On reconnaît distinctement la

cavité en étoile 15 qui délimite le contour interne de la char-

ge propulsive 14. La charge propulsive, côté tuyère, et la

charge propulsive, côté tête, sont respectivement isolées au-

niveau de leurs faces frontales, mais il y a toutefois possibi-

tité de pénétration de gaz d'une cavité dans l'autre. Au point

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de transition entre les deux charges propulsives débutent des tôles 37 qui recouvrent la surface de la charge propulsive 14, côté tête, comme on peut le voir sur la figure 6. De ce fait, lors de l'allumage de la charge propulsive, côté tuyère, des gaz chauds pénètrent, certes, dans le volume d'air, côté tête,

mais la surface de la charge propulsive 14, côté tête, est pro-

tégée contre la pénétration des gaz par ia tôle de recouvrement

37 qui a également la forme d'une étoile. Cette tôle de recou-

vrement 37 ne repose, à aucun endroit, directement sur la char-

ge propulsive. A la base des branches en étoile se trouvent des entretoises, thermiquement isolées 39, qui empêchent un contact

direct entre la tôle de recouvrement 37 et les arêtes, en sail-

lie vers l'intérieur, du contour de la charge propulsive.

L'allumeur de la charge propulsive 14, côté tête, est avan-

tageusement construit de façon que ses gaz d'allumage soient

soufflés entre la surface de la charge propulsive 14 et les t8-

les de recouvrement 37. Pour que la tuyère ne soit pas endomma-

gée par les parties en saillie de la tôle de recouvrement 57 qui peut être en aluminium, en acier, en matière plastique ou analogue, les tôles de recouvrement 37 ne doivent pas être trop épaisses. Il s'ensuit que dans de nombreux cas, il peut s'avérer nécessaire d'empêcher, au moyen de réfrigérants, la fusion des tôles de recouvrement provoquée par les gaz chauds pénétrant de

la charge propulsive, côté tuyère. Au lieu des tôles de recou-

vrement 37, on pourrait bien entendu utiliser également des ré-

seaux ou analogues.

Un mode de réalisation extrêmement simple de l'invention

est illustré sur la figure 7. La cavité 15 de la charge propul-

sive 14, côté tête, est remplie d'un fluide réfrigérant 409 par

exemple constitué par de la ouate et un réfrigérant en combinai-

son avec un liant et perméable au gaz. Sur le côté tuyère de la charge propulsive 14 se trouve une isolation thermique qui, lors

de la combustion de la charge propulsive 13, côté tuyère, empê-

che un échauffement de la charge propulsive 14 c8té tête. Lors de l'élévation de pression provoquée par la combustion de la charge propulsive 13, côté tuyère, de faibles quantités de Éaz pénètrent entre la couche isolante 16 de la charge propulsive

14, côté tête, et la paroi 10 de la chambre de combustion. Jus-

qu'à ce que ces gaz provenant du c8té tête arrivent sur la

surface de la charge propulsive 14, ils sont refroidis capaciti-

14 2569234 '

vement par la paroi 10 et l'isolation 16. Dans de nombreux cas, ce refroidissement capacitif est suffisant pour rendre

superflu l'ouate refroidissante ou toute autre substance re-

froidissante. A la place de l'ouate, on peut introduire ou in-

Jecter également une mousse dans la cavité.

Il peut être avantageux de mélanger la mousse réfrigéran-

te ou l'ouate à du perchlorate de potassium(K 1Cl 04) attendu que cette substance subit une décomposition endothermique et que les produits de décomposition>l'oxygène 02 et le chlorutre de potassium EKl1 sont recherchés. Des essais pendant lesquels du perchlorate de potassium a été insufflé dans une chambre de combustion d'une fusée à propergol solide ont montré qu'une

partie du chlorure de potassium libéré se fixait sur les pa-

rois de la chambre de combustion et y formait une couche ther-

miquement isolante. Cette couche protège les parois de la chambre de combustion de la ou des charges propulsives, côté

tuyère, déjà brûlées et qui, par conséquent, peuvent être con-

çues plus faibles et de moindre poids. Ce phénomène constitue une action supplémentaire qui peut être réalisée par l'emploi de prchlorate de potassium ou d'un autre produit agissant de

façon identique.

Un autre mode de réalisation selon l'invention permettant de supprimer un support pour le dispositif de refroidissement est illustré sur la figure 8. Les deux charges propulsives 13 et 14 sont logées dans une chambre de combustion continue qui

ne contient aucune cloison fixe. Entre ces deux charges pro-

pulsives, se trouve une couche de séparation élastique 41 qui a pour office de refroidir les gaz traversants et, lors du stockage du propulseur-fusée, de céder élastiquement sous l'effet des allongements thermiques, des charges propulsives 13 et 14. La couche de séparation 41 peut, par exemple, être constituée par un mat de fil métallique, par exemple en cuivre,

un tissu à réseau métallique ou par des entretoises élasti-

ques et perméables au gaz. les rondelles Belleville conviennent également pour cette utilisation. La couche de séparation peut,

en plus, être recouverte de réfrigérant. Elle devra alors pré-

senter avantageusement une grande surface.

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Claims (14)

REVENDI T I 0 N S

1.- Propulseur-fusée à plusieurs chambres comportant une

enveloppe cylindrique dans laquelle sont placées les unes der-

rière les autres deux ou plusieurs charges propulsives à pro-

pergol solide isolées les unes des autres par des moyens de sé- paration, caractérisé par le fait qu'au point de transition entre les charges propulsives ou dans une cavité de la charge propulsive, côté tête, il est prévu des moyens réfrigérants séparés qui, dans le sens axial, sont perméables au gaz et qui peuvent être fabriqués et montés seé)arément des charges propulsives.

2.- Propulseur-fusée à plusieurs chambres selon la reven-

dication 1, caractérisé par le fait que dans une ouverture d'une cloison intermédiaire séparant les chambres de combustion est fixé un réservoir qui est perméable au gaz au moins sur ses faces frontales et dans lequel sont logés un ou plusieurs refroidisseurs constitués par un réfrigérant ou pourvus d'un

tel réfrigérant et formant une structure perméable au gaz.

3.- Propulseur-fusée à plusieurs chambres selon la reven-

dication 2, caractérisé par le fait qu'un refroidisseur à sec-

tion transversale identique sur tQoute sa longueur est disposé

dans le réservoir.

4.- Propulseur-fusée à plusieurs chambres selon la reven-

dication 2 ou 3, caractérisé par le fait que les refroidisseurs

sont constitués par une ossature ou support recouvert d'un ré-

frigérant.

5.- Propulseur-fusée à plusieurs chambres selon l'une quel-

conque des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait que

dans au moins une des charges propulsives il est prévu un évide-

ment axial dans lequel fait saillie le réservoir.

6.- Propulseur-fusée à plusieurs chambres selon l'une

quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait

que dans une charge propulsive du type à combustion intérieures les réfrigérants sont adaptés à la forme de la cavité de la

charge propulsive et sont introduits dans cette dernière.

7.- Propulseur-fusée à plusieurs chambres selon l'une

quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait

qu'entre les charges propulsives est disposé un réservoir annu-

laire contenant un réfrigérant fluide ou pulvérulent.

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8.- Propulseur-fusée à plusieurs chambres selon la reven-

dication 7, caractérisé par le fait que le réservoir annulaire comporte une ouverture de passage convergente, dans la paroi

de laquelle est prévue au moins une ouverture d'injection.

9.- Propulseur-fusée à plusieurs chambres selon l'une

des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que les r6-

frigérants sont constitués par des accumulateurs de chaleur

capacitifs ou des moyens dérivant la chaleur.

10.- Propulseur-fusée à plusieurs chambres selon la reven-

dication 9, caractérisé par le fait que les accumulateurs de chaleur ou les moyens dérivant la chaleur sont en outre enduits

d'un réfrigérant chimique.

11.- Propulseur-fusée à plusieurs chambres selon l'une

quelconque des revendications 1 à 10,caractérisé par le fait

que l'espace interne de la chambre propulsive à protéger de

l'allumage est remplie d'ouate, de lamelles ou de granulat ré-

frigérant.

12.- Propulseur-fusée à plusieurs chambres selon l'une

quelconque des revendications I à 11, caractérisé par le fait

que le réfrigérant contient en plus une substance qui, lors de sa décomposition endothermique, libère une poudre isolante qui se fixe sur la paroi de la chambre de combustion, c8té tuyère.

13.- Propulseur-fusée à plusieurs chambres selon l'une

quelconque des revendications I à 12, caractérisé par le

fait qu'entre les charges propulsives est disposée une couche de séparation, de préférence élastique et perméable au gaz,

constitué par des réfrigérants capacitifs et/ou chimiques.

14.- Propulseur-fusée à plusieurs chambres selon l'une

quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait

qu'entre les charges propulsives sont disposées des plaques

métalliques perméables au gaz, par exemple des rondelles Belle-

ville.