FR2666143A1 - DEVICE FOR EXHAUSTING GASES FOR VERTICAL LAUNCH MODULE OF MISSILES. - Google Patents
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Abstract
Dispositif d'évacuation des gaz pour module de lancement vertical de missiles. Il est caractérisé en ce qu'il est constitué par plusieurs conduits (9) d'évacuation distincts les uns des autres et communiquant chacun avec un plénum (7), au moins une partie desdits conduits étant de révolution autour d'un axe vertical. Application aux modules de lancement vertical à partir d'un bâtiment de surface.Gas evacuation device for vertical missile launch module. It is characterized in that it is constituted by several discharge conduits (9) distinct from one another and each communicating with a plenum (7), at least part of said conduits being of revolution about a vertical axis. Application to vertical launch modules from a surface building.
Description
DISPOSITIF D'EVACUATION DES GAZ POUR MODULE DE LANCEMENTGAS EXHAUST DEVICE FOR LAUNCH MODULE
VERTICAL DE MISSILESVERTICAL OF MISSILES
La présente invention concerne un dispositif d'évacuation des gaz pour module de lancement vertical qui comprend des alvéoles régulièrement réparties autour d'une chambre d'évacuation des gaz et dans chacune desquelles est disposé un missile, et plus spécialement pour un module de lancement vertical de missiles à partir The present invention relates to a gas evacuation device for vertical launch module which comprises cells regularly distributed around a gas evacuation chamber and in each of which is disposed a missile, and more specifically for a vertical launch module from missiles from
d'un bâtiment de surface.of a surface building.
Les modules de lancement vertical équipant un bâ- The vertical launch modules equipping a building
timent de surface sont généralement encastrés sous le pont du bâtiment Pour permettre leur encastrement sous le pont, les modules comprennent chacun un dispositif d'évacuation des gaz de propulsion produits lors d'un tir normal d'un missile ou d'un allumage intempestif, qui évacue les gaz de propulsion par l'extrémité supérieure The surface modules are generally recessed below the deck of the building. In order to allow them to be recessed under the deck, the modules each include a device for evacuating the propulsion gases produced during a normal fire from a missile or inadvertent ignition. which evacuates the propulsion gases through the upper end
ou par le haut du module.or from the top of the module.
Diverses architectures des modules de lancement Various architectures of launch modules
vertical ont été proposées.vertical have been proposed.
Dans une des architectures possibles, chaque al- In one of the possible architectures, each
véole est délimitée par un conteneur lanceur de missile, l'évacuation des gaz étant assurée par des moyens prévus vole is defined by a missile launcher container, the evacuation of gases being provided by means provided
dans chaque conteneur.in each container.
Une autre architecture, plus répandue, comprend un plénum ou chambre de tranquillisation, dans lequel sont recueillis les gaz de propulsion, et une cheminée Another architecture, more widespread, includes a plenum or plenum, in which the propulsion gases are collected, and a chimney
unique d'évacuation par le haut des gaz de propulsion. unique top evacuation of the propulsion gases.
Pour ce faire, et de manière à réduire le plus possible la surface occupée sur le pont, pour des raisons qui sont évidentes, on a ménagé le plénum à la base des alvéoles contenant les missiles et la cheminée unique sous forme rectangulaire entre deux rangées d'alvéoles La cheminée rectangulaire est métallique et présente une section de To do this, and in order to reduce as much as possible the area occupied on the bridge, for reasons that are obvious, the plenum was formed at the base of the cells containing the missiles and the single chimney in rectangular form between two rows of columns. The rectangular chimney is metallic and has a section of
passage pour les gaz évacués relativement étroite. passage for the evacuated gases relatively narrow.
Il est nécessaire, compte tenu de la pression des gaz, de prévoir des parois relativement épaisses et donc d'un poids de matière très important, ce qui constitue un It is necessary, given the pressure of the gases, to provide relatively thick walls and therefore a very large weight of material, which constitutes a
grave inconvénient.serious inconvenience.
Un autre inconvénient est que le métal peut être Another disadvantage is that the metal can be
corrodé à long terme par les gaz.corroded in the long term by gases.
De plus, la forme rectangulaire s'adapte mal, pour ne pas dire de façon quasiment impossible, à une réalisation de la cheminée à partir d'un matériau composite, par enroulement filamentaire notamment, ce qui aurait pu constituer une solution à la réduction de In addition, the rectangular shape adapts poorly, not to say almost impossible, to an embodiment of the chimney from a composite material, filament winding in particular, which could have been a solution to the reduction of
masse, en raison de la légèreté des matériaux composites. mass, because of the lightness of composite materials.
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités et elle a pour objet un dispositif d'évacuation des gaz de propulsion, de même encombrement que la cheminée centrale rectangulaire, mais d'un poids considérablement réduit tout en présentant une excellente résistance aux gaz de propulsion tant du point de vue de The present invention aims to overcome the aforementioned drawbacks and its object is a device for evacuation of propulsion gas, as large as the central rectangular chimney, but a considerably reduced weight while having excellent resistance to gas propulsion both from the point of view of
la pression que de la corrosion.the pressure as corrosion.
La présente invention a pour objet un dispositif d'évacuation des gaz du type relié à un plénum et qui est caractérisé en ce que le dispositif d'évacuation est constitué par plusieurs conduits d'évacuation distincts les uns des autres et communiquant chacun avec ledit plénum, au moins une partie desdits conduits étant de The present invention relates to a gas evacuation device of the type connected to a plenum and which is characterized in that the evacuation device is constituted by several separate evacuation conduits from each other and each communicating with said plenum at least some of said conduits being of
révolution autour d'un axe vertical. revolution around a vertical axis.
Un avantage de la présente invention réside dans le fait qu'on peut alléger considérablement le dispositif d'évacuation des gaz, tout en ayant une section totale de passage pour les gaz de propulsion au moins égale à celle que présente une cheminée unique. De plus, la fabrication et la mise en place de conduits distincts sont plus faciles à réaliser: enfin, il devient maintenant possible d'utiliser des matériaux autres que le métal, tels que des matériaux composites très résistants et qui ne sont pas corrodés par les gaz An advantage of the present invention lies in the fact that the gas evacuation device can be considerably lightened, while having a total passage cross section for the propulsion gases at least equal to that presented by a single chimney. In addition, the manufacture and installation of separate conduits are easier to achieve: finally, it now becomes possible to use materials other than metal, such as highly resistant composite materials and which are not corroded by the gas
de propulsion.propulsion.
D'autres avantages et caractéristiques ressorti- Other advantages and characteristics
ront mieux à la lecture de plusieurs modes de réalisation donnés à titre indicatif, ainsi que des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en perspective d'un module de lancement vertical équipé d'un dispositif d'évacuation des gaz de propulsion selon un mode de réalisation de l'invention; les figures 2 a et 2 b sont des représentations schématiques des sections de passage des gaz dans une cheminée rectangulaire et dans des conduits distincts, respectivement; la figure 3 est une courbe représentant la pression instantanée dans le dispositif d'évacuation en fonction du débit dans les conduits; la figure 4 est une représentation en plan schématique d'un autre mode de réalisation d'un 1 is a perspective view of a vertical launch module equipped with a propulsion gas evacuation device. according to one embodiment of the invention; Figures 2a and 2b are schematic representations of the gas passage sections in a rectangular chimney and in separate ducts, respectively; FIG. 3 is a curve representing the instantaneous pressure in the evacuation device as a function of the flow rate in the ducts; FIG. 4 is a diagrammatic representation of another embodiment of a
dispositif selon l'invention.device according to the invention.
Le module de lancement vertical, représenté sur la figure 1, comprend une structure 1 dans laquelle sont ménagées des alvéoles 2 de réception de missiles, non représentés, les alvéoles 2 débouchant dans une plaque supérieure 3 par des ouvertures supérieures 4 et dans une The vertical launch module, shown in FIG. 1, comprises a structure 1 in which missile receiving cells 2, not shown, are formed, the cells 2 opening into an upper plate 3 through upper openings 4 and in a
plaque inférieure 5 par des passages 6. lower plate 5 by passages 6.
Les passages 6 communiquent avec un plénum ou chambre de tranquillisation 7 qui occupe la majeure partie de la base 8 de la structure 1. Le dispositif d'évacuation des gaz de propulsion des missiles est constitué dans l'exemple représenté sur The passages 6 communicate with a plenum or plenum 7 which occupies most of the base 8 of the structure 1. The device for evacuating the missile propulsion gases is constituted in the example shown in FIG.
la figure 1 par quatre conduits distincts 9, de préfé- FIG. 1 by four separate conduits 9, preferably
rence de forme cylindrique, et qui sont disposés entre les plaques supérieure et inférieure 3 et 5, d'une part, et entre les passages 6, d'autre part, de manière à cylindrical shape, which are arranged between the upper and lower plates 3 and 5, on the one hand, and between the passages 6, on the other hand, so as to
occuper le volume du module délimité par les alvéoles. occupy the volume of the module delimited by the cells.
Chaque conduit 9 communique avec le plénum 7 et débouche à l'atmosphère par son extrémité supérieure 10, soit directement au niveau de la plaque supérieure 7 soit par l'intermédiaire d'une chambre collectrice Les moyens de fermeture et d'isolation du dispositif d'évacuation des gaz de propulsion ne sont pas représentés et peuvent Each duct 9 communicates with the plenum 7 and opens out into the atmosphere through its upper end 10, either directly at the level of the upper plate 7 or via a collecting chamber. The means for closing and isolating the device evacuation of the propulsion gases are not shown and can
être de tout type approprié.be of any suitable type.
Sur la figure 2 a est représentée de façon schéma- In Figure 2a is shown schematically
tique, la section S' d'une cheminée unique 11 d'évacua- the section S 'of a single chimney 11 of evacuation
tion des gaz de l'art antérieur La cheminée 11 en raison de l'épaisseur e des parois 12 n'offre qu'une section de passage S qui est sensiblement inférieure ou égale à la moitié de la section SI qui est la section disponible The chimney 11 due to the thickness e of the walls 12 offers only a passage section S which is substantially less than or equal to half of the section SI which is the available section.
entre les alvéoles du module de lancement vertical. between the cells of the vertical launch module.
Comme cela est représenté schématiquement sur la figure 2 b, en utilisant ladite section disponible, on peut disposer au moins quatre cylindres de diamètre égal à la largeur de la cheminée 11, ce qui offre déjà une section totale de passage pour les gaz de propulsion supérieure à S. Dans le cas d'un module de lancement vertical à huit alvéoles (figure 1), les conduits ou cylindres d'évacuation 9 peuvent être alignés avec les ouvertures 4 des alvéoles, ce qui limite le nombre des conduits As shown diagrammatically in FIG. 2b, using said available section, at least four rolls of diameter equal to the width of the stack 11 can be provided, which already offers a total passage section for the upper propulsion gases. In the case of an eight-slot vertical launching module (FIG. 1), the evacuation ducts or cylinders 9 can be aligned with the openings 4 of the cells, which limits the number of ducts.
d'évacuation à quatre, imposé par la section disponible. evacuation to four, imposed by the available section.
Dans le cas de la figure 4, les conduits d'évacuation 13 sont au nombre de trois mais disposés en quinconces par rapport aux alvéoles du module, mais In the case of FIG. 4, the evacuation ducts 13 are three in number but arranged in staggered rows with respect to the cells of the module, but
chacun avec une plus grande section de passage. each with a larger passage section.
Chaque conduit d'évacuation 9 ou 13 peut être réalisé indépendamment dans un matériau composite à la fois léger et résistant suivant une technique déjà éprouvée dans l'industrie spatiale On peut, par exemple, les réaliser à partir d'un enroulement filamentaire composite Mais on peut également les réaliser en métal car la forme de révolution des conduits permet de diminuer les épaisseurs requises comparées à celles d'une forme rectangulaire, la masse globale des quatre conduits d'évacuation en métal étant deux à trois fois moindre Each exhaust duct 9 or 13 can be made independently of a composite material that is both light and resistant, using a technique already proven in the space industry. For example, they can be made from a composite filament winding. can also achieve metal because the form of revolution of the ducts reduces the required thicknesses compared to those of a rectangular shape, the overall mass of the four metal exhaust ducts being two to three times lesser
qu'avec une géométrie rectangulaire. only with a rectangular geometry.
Les simulations réalisées avec le dispositif selon l'invention ont permis de vérifier que le débit des Simulations carried out with the device according to the invention made it possible to verify that the flow rate of the
gaz de propulsion contenus dans le plénum 7 se répartis- Propulsion gases contained in Plenum 7 are distributed
sait équitablement entre les conduits d'évacuation et d'avoir en entrée de chaque conduit une pression des gaz knows equitably between the exhaust ducts and to have at the entrance of each duct a gas pressure
sensiblement la même.substantially the same.
Ceci est explicité de la manière suivante en This is explained in the following way in
référence à la figure 3.reference to Figure 3.
Le régime général d'écoulement des gaz nécessite, pour passer d'un écoulement subsonique à un écoulement transonique puis supersonique, une très forte montée en The general gas flow regime requires, in order to pass from a subsonic flow to a transonic then supersonic flow, a very strong rise in
pression instantanée à l'entrée d'un conduit d'évacua- instantaneous pressure at the entrance of an evacuation
tion Cette relation est matérialisée par la courbe 14, la zone hachurée 15 représentant la pression régnant dans This relationship is materialized by curve 14, the hatched area representing the pressure prevailing in
6 26661436 2666143
le plénum pour un écoulement transonique dans les the plenum for a transonic flow in the
conduits d'évacuation.exhaust ducts.
Dans la zone D 1 (écoulement subsonique), le débit par unité de surface est relativement faible, et à une augmentation de débit correspond une augmentation relativement faible de la pression au-dessus de la pression atmosphérique Pa Les gaz de propulsion peuvent alors s'évacuer par un ou plusieurs des conduits d'évacuation. Lorsque le débit tend à augmenter dans un conduit 1 i mais se situant dans la zone D 2 (écoulement transonique), In zone D 1 (subsonic flow), the flow rate per unit area is relatively low, and a flow increase corresponds to a relatively small increase in pressure above atmospheric pressure Pa. evacuate through one or more of the exhaust ducts. When the flow tends to increase in a conduit 1 i but located in the zone D 2 (transonic flow),
l'augmentation de débit est autorisée par une augmen- the increase in flow is authorized by an increase
tation de la pression disponible en entrée dudit conduit, pression qui est inférieure ou égale à la pression des the pressure available at the inlet of said duct, which pressure is less than or equal to the pressure of the
gaz dans le plénum.gas in the plenum.
Par contre, lorsque le débit surfacique dans un des conduits tend à entrer dans la zone D 3 (écoulement supersonique) alors la pression nécessaire en entrée dans le conduit n'est pas suffisante et il se trouve, en conséquence, dévié vers le conduit adjacent ce qui On the other hand, when the surface flow rate in one of the ducts tends to enter the zone D 3 (supersonic flow), then the pressure necessary to enter the duct is not sufficient and it is consequently deviated towards the adjacent duct. what
équilibre les débits.balance the flows.
C'est pourquoi selon l'invention, en fonction des dimensions du plénum et de la section disponible entre les alvéoles, on choisit des sections de passage pour les conduits d'évacuation qui soient telles qu'on ait un écoulement subsonique ou à la limite transonique sur Therefore according to the invention, depending on the dimensions of the plenum and the available section between the cells, we choose passage sections for the evacuation ducts that are such that we have a subsonic flow or at the limit transonic on
l'ensemble des conduits.all the ducts.
Claims (4)
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