FR2690205A1 - Solid rocket motor capable of withstanding high temperatures. - Google Patents
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Abstract
Un moteur-fusée à propergol solide comprenant une enveloppe de moteur (1), un propergol solide (6) et au moins un élément de fermeture d'extrémité (2, 7), est caractérisé par le fait qu'au moins un élément de fermeture d'extrémité est relié à l'enveloppe par au moins un élément de liaison fusible (3, 4) qui fond à des températures inférieures à celles qui provoquent l'auto-allumage du moteur, mais qui ne fond pas pendant la propulsion normale, de façon que l'élément de fermeture d'extrémité (2, 7) cède avant l'auto-allumage et soit retenu en place pendant la propulsion normale.A solid propellant rocket motor comprising an engine casing (1), a solid propellant (6) and at least one end closure element (2, 7), is characterized in that at least one end closure is connected to the casing by at least one fusible link member (3, 4) which melts at temperatures lower than those which cause the engine to self-ignite, but which does not melt during normal propulsion , so that the end closure element (2, 7) gives way before self-ignition and is held in place during normal propulsion.
Description
MOTEUR-FUSEE A PROPERGOL SOLIDE CAPABLE DE SUPPORTERSOLID PROPERGOL ROCKET MOTOR CAPABLE OF SUPPORTING
DES TEMPERATURES ELEVEESHIGH TEMPERATURES
L'invention consiste en un moteur-fusée à pro- pergol solide capable de passer avec succès le test d'in- The invention consists of a solid propellant rocket engine capable of successfully passing the test of
sensibilité à la chaleur pour des munitions. La chaleur peut provoquer l'auto-allumage d'un propergol solide, entraînant l'explosion, l'éclatement ou le déplacement du moteur Dans le but d'améliorer la sécurité de moteurs à propergol solide, une exigence relative-10 ment nouvelle, qu'on appelle "test d'insensibilité à la chaleur pour des munitions", deviendra bientôt une exigence classique pour tous les moteurs-fusées Le test consiste à chauffer le moteur jusqu'à ce que l'auto-allumage se pro- duise Pour passer le test avec succès, le moteur allumé15 doit rester passif pendant que le propergol brûle, sans explosion, projection de corps solides ou propulsion Ce test garantit la sécurité des moteurs en cas d'incendie ou d'échauffement anormal. Les moteurs-fusées à propergol solide actuels ne sont pas conçus pour supporter le test d'insensibilité à la chaleur pour des munitions Par conséquent, si un moteur heat sensitivity for ammunition. Heat can cause a solid propellant to self-ignite, causing the engine to explode, burst, or move. In order to improve the safety of solid propellant engines, a relatively new requirement, known as the "heat insensitivity test for ammunition", will soon become a standard requirement for all rocket engines. The test consists of heating the engine until self-ignition occurs. pass the test successfully, the engine running15 must remain passive while the propellant burns, without explosion, projection of solid bodies or propulsion This test guarantees the safety of the engines in the event of fire or abnormal heating. Current solid propellant rocket motors are not designed to withstand the heat insensitivity test for ammunition Therefore, if an engine
est soumis à des températures anormalement élevées, l'auto- allumage se produit, et le moteur explose, éclate ou devient propulsif Ceci vient du fait que le moteur est25 incapable d'éviter l'augmentation de pression qui résulte de la combustion du propergol. is subjected to abnormally high temperatures, self-ignition occurs, and the engine explodes, bursts, or becomes propellant. This is because the engine is unable to avoid the pressure increase that results from the combustion of the propellant.
L'invention consiste en un moteur-fusée à pro- pergol solide comprenant une enveloppe de moteur, un pro- The invention consists of a solid propellant rocket engine comprising an engine casing, a prop
pergol solide et au moins un élément de fermeture d'extré- mité, caractérisé en ce que le ou les éléments de fermeture 5 d'extrémité sont reliés à l'enveloppe par au moins un élément de liaison fusible qui fond à des températures inférieures à celles qui provoqueront l'auto- allumage du solid pergol and at least one end closure element, characterized in that the end closure element (s) are connected to the enclosure by at least one fusible connection element which melts at temperatures below those which will cause the self-ignition of the
moteur, mais qui ne fond pas pendant la propulsion normale du moteur, ce qui fait que l'élément de fermeture d'extré-10 mité cède avant l'autoallumage, tandis qu'il est retenu en place pendant la propulsion normale. engine, but which does not melt during normal engine propulsion, which causes the end closure element to fail before self-ignition, while it is retained in place during normal propulsion.
Dans un mode de réalisation préféré, l'élément de liaison fusible fond à une température dans la plage de In a preferred embodiment, the fusible link element melts at a temperature in the range of
WC à 160 WC.WC to 160 WC.
Dans un second mode de réalisation préféré, l'élément de liaison fusible est sélectionné dans le groupe In a second preferred embodiment, the fusible link element is selected from the group
qui comprend des anneaux filetés ou non filetés. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre de modes de réalisation, which includes threaded or unthreaded rings. The invention will be better understood on reading the following description of embodiments,
donnés à titre d'exemples non limitatifs La suite de la description se réfère au dessin annexé dont la figure uni- given by way of nonlimiting examples The following description refers to the appended drawing, the figure of which is uni-
que montre un moteur ayant deux éléments de fermeture d'extrémité, l'un retenu par un anneau fusible fileté, et le second retenu par un anneau fusible non fileté.25 Le terme "élément de fermeture d'extrémité" désigne des dispositifs que l'on utilise pour fermer la ou les ouvertures d'une enveloppe de moteur-fusée Une structure de tuyère, qui comprend de façon caractéristique une tuyère, un col de tuyère et un cône d'éjection, est utilisée à30 l'extrémité arrière La structure de tuyère peut être fermée hermétiquement, par exemple par une plaque de métal shown by a motor having two end closing elements, one retained by a threaded fusible ring, and the second retained by a non-threaded fusible ring.25 The term "end closing element" designates devices which the used to close the opening (s) of a rocket engine casing A nozzle structure, which typically includes a nozzle, a nozzle neck and an ejection cone, is used at the rear end The structure nozzle can be hermetically sealed, for example by a metal plate
ou par un allumeur à mousse, ou bien elle peut être ouver- te Si l'enveloppe comporte une ouverture à l'extrémité avant, on utilise habituellement un dispositif semblable à35 une plaque pour fermer cette ouverture. or by a foam igniter, or it can be opened. If the envelope has an opening at the front end, a device similar to a plate is usually used to close this opening.
On entend par "fusible" le fait que le matériau considéré est capable de fondre sous l'effet de la chaleur. "Fuse" means that the material in question is capable of melting under the effect of heat.
On peut utiliser n'importe quel matériau fusible capable de satisfaire les exigences structurales et de fusion pour 5 l'élément de liaison Il est préférable d'utiliser des alliages de métaux fusibles. Any fusible material capable of meeting the structural and melting requirements for the connecting member can be used. It is preferable to use fusible metal alloys.
On entend par "élément de liaison" des anneaux qui forment une ou plusieurs interfaces entre l'enveloppe et un élément de fermeture d'extrémité (ces anneaux peuvent10 être filetés (avec par exemple un contrefort ou une struc- ture analogue permettant de les visser) ou non filetés); des réceptacles comportant des cavités prévus pour de tels anneaux de retenue; des goupilles ou des vis pour fixer l'enveloppe à l'élément de fermeture d'extrémité; etc.15 L'élément de liaison peut être en contact à la fois avec l'en- veloppe et avec l'élément de fermeture d'extrémité, mais ceci n'est pas obligatoire A titre d'exemple, il peut être fixé à un élément de support Le point important consiste en ce que le ou les éléments de liaison fusibles doivent20 être placés dans une position telle et doivent être consti- tués par un matériau tel, que pendant le fonctionnement normal l'élément de fermeture d'extrémité soit retenu sur le moteur-fusée, tandis que lorsque le matériau fusible fond avant l'auto-allumage, la pression ne peut pas augmen-25 ter du fait que l'élément de fermeture d'extrémité est libéré La libération de l'élément de fermeture d'extrémité fait que cet élément tombe ou est poussé hors du moteur pendant l'auto- allumage. La ou les températures de fusion spécifiques qui conviennent pour des matériaux utilisables dans l'invention, dépendent de la température d'auto-allumage du moteur et des températures auxquelles l'élément de liaison fusible sera soumis pendant la propulsion et le stockage La confi- guration du moteur, son isolation, son propergol, sa ou ses35 charges et d'autres caractéristiques de conception bien 4 connues, imposeront la température de fusion et le matériau préférés. De façon générale, la température d'auto-allumage du moteur sera la température d'auto-allumage du propergol solide Ainsi, si (a) le moteur est stocké sans un allu- meur, (b) l'allumeur ne contient pas une substance pyro- technique ou (c) l'allumeur contient une substance pyro- technique ayant une température d'auto-allumage supérieure à celle du propergol, on peut sélectionner le matériau de l'élément de liaison fusible sur la base de la température d'auto-allumage du propergol Cependant, si l'allumeur a The term "connecting element" means rings which form one or more interfaces between the casing and an end closure element (these rings can be threaded (with for example a buttress or a similar structure making it possible to screw them). ) or not threaded); receptacles comprising cavities provided for such retaining rings; pins or screws to secure the enclosure to the end closure member; etc.15 The connecting element can be in contact with both the casing and the end closure element, but this is not compulsory. For example, it can be fixed to a support element The important point is that the fusible link element or elements must be placed in such a position and must be made of a material such that during normal operation the end closure element is retained on the rocket motor, while when the fusible material melts before self-ignition, the pressure cannot increase due to the fact that the end closure member is released The release of the end closure causes this element to fall or be pushed out of the engine during self-ignition. The specific melting point or temperatures which are suitable for materials which can be used in the invention depend on the auto-ignition temperature of the engine and on the temperatures to which the fusible link element will be subjected during propulsion and storage. guration of the engine, its insulation, its propellant, its charge (s) and other well known design features, will impose the preferred melting temperature and material. In general, the auto-ignition temperature of the engine will be the auto-ignition temperature of the solid propellant. Thus, if (a) the engine is stored without an igniter, (b) the igniter does not contain a pyrotechnic substance or (c) the igniter contains a pyrotechnic substance having a self-ignition temperature higher than that of the propellant, the material of the fusible link element can be selected on the basis of the temperature d propellant self-ignition However, if the igniter has
une température d'auto-allumage inférieure à celle du pro- pergol, et si (a) le moteur est stocké avec l'allumeur en place, ou (b) le moteur peut subir des températures élevées15 après son installation, le matériau de l'élément de liaison fusible doit être sélectionné de façon à avoir une tempé- a self-ignition temperature lower than that of the propergol, and if (a) the engine is stored with the igniter in place, or (b) the engine may be subjected to high temperatures15 after installation, the material of the the fusible link element must be selected so as to have a temperature
rature de fusion inférieure à la température d'auto-alluma- ge de l'allumeur. Des matériaux fusibles appropriés auront une Melting point below the auto-ignition temperature of the igniter. Appropriate fusible materials will have a
température de fusion comprise entre 930 C et 540 'C Pour la plupart des applications, la température de fusion du maté- melting temperature between 930 C and 540 ° C For most applications, the melting temperature of the material
riau fusible sera comprise dans la plage de 120 'C à 290 'C. La plupart des moteurs tactiques classiques exigeront des matériaux fusibles fondant à une température dans la plage25 de 130 'C à 160 'C. the fuse will be in the range of 120 'C to 290' C. Most conventional tactical engines will require fusible materials melting at a temperature in the range of 130 'C to 160' C.
Les moteurs de l'invention sont fabriqués avec des matériaux pour moteurs-fusées classiques La fabrica- The engines of the invention are made with materials for conventional rocket engines.
tion de l'enveloppe peut utiliser des composites, des métaux ou les deux, et l'enveloppe peut être isolée au30 moyen de matériaux classiques Les éléments de fermeture de la tuyère et de l'extrémité avant sont également constitués par des matériaux classiques, tels que des composites et des métaux Le propergol peut être n'importe quel propergol classique, comme des propergol composites La température35 d'auto-allumage est spécifique du propergol utilisé et elle peut être dans la plage de 190 'C à 302 'C De façon généra- le, l'auto-allumage d'un propergol solide se produit à des températures de 230 'C à 260 'C. La figure unique montre un moteur ayant deux éléments de fermeture d'extrémités, l'un retenu par un anneau fusible fileté, et le second retenu par un anneau fusible non fileté Le moteur est similaire à un moteur utilisé pour des applications tactiques, mais il a une configuration réduite pour effectuer des essais.10 L'enveloppe 1 est une enveloppe métallique mesu- rant 38 cm de longueur et 13 cm de diamètre Les parois de l'enveloppe sont isolées avec une épaisseur d'environ 2,3 mm de papier imprégné de résine phénolique (L'isola- tion n'est pas représentée) L'élément de fermeture d'extrémité avant 2 est en matière plastique et il est retenu par un anneau de retenue 3 en alliage métallique fusible, non fileté (anneau fendu). L'anneau de retenue est constitué par un alliage métallique eutectique de bismuth et d'étain, ayant un point de fusion20 de 1380 C Le joint torique en caoutchouc 4 est un joint The envelope may use composites, metals or both, and the envelope may be isolated using conventional materials. The closure elements of the nozzle and the front end are also made of conventional materials, such as as composites and metals The propellant can be any conventional propellant, such as composite propellant The self-ignition temperature is specific to the propellant used and it can be in the range of 190 'C to 302' C So Generally, self-ignition of a solid propellant occurs at temperatures from 230 'C to 260' C. The single figure shows a motor having two end closing elements, one retained by a threaded fuse ring, and the second retained by a non-threaded fuse ring. The motor is similar to a motor used for tactical applications, but it has a reduced configuration for carrying out tests. 10 The envelope 1 is a metal envelope measuring 38 cm in length and 13 cm in diameter The walls of the envelope are insulated with a thickness of approximately 2.3 mm of paper. impregnated with phenolic resin (The insulation is not shown) The front end closure element 2 is made of plastic and is retained by a retaining ring 3 of fusible metal alloy, not threaded (split ring ). The retaining ring is made of a eutectic metal alloy of bismuth and tin, having a melting point 20 of 1380 C. The rubber O-ring 4 is a seal
établissant une jonction hermétique capable de résister à la pression Une isolation thermoplastique 5 protège l'élé- establishing a hermetic junction capable of withstanding pressure Thermoplastic insulation 5 protects the element
ment de fermeture d'extrémité avant vis-à-vis de la chaleur de propulsion L'isolation sera poussée hors de l'enveloppe25 au moment de l'auto-allumage du moteur, si l'élément de fermeture d'extrémité avant est libéré par la fusion de l'anneau de retenue Le propergol 6 est un propergol compo- site ayant une température d'auto-allumage supérieure ou égale à 2320 C. L'élément de fermeture d'extrémité arrière est constitué par la structure de tuyère 7 Cette structure comporte un disque de rupture en mousse, assurant la pro- tection contre les intempéries, qui n'est pas représenté (ce disque peut faire partie d'une structure comprenant un front end closing vis-à-vis the heat of propulsion The insulation will be pushed out of the casing 25 at the time of the auto-ignition of the engine, if the front end closing element is released by the fusion of the retaining ring The propellant 6 is a composite propellant having a self-ignition temperature greater than or equal to 2320 C. The rear end closing element is constituted by the nozzle structure 7 This structure comprises a foam rupture disc, ensuring protection against the weather, which is not shown (this disc may be part of a structure comprising a
allumeur).igniter).
La structure de tuyère est en un matériau compo- site et elle est retenue par l'anneau de retenue en alliage métallique fusible fileté 8 L'anneau de retenue est cons- titué par un alliage métallique eutectique de bismuth et 5 d'étain, ayant un point de fusion de 1380 C L'élément de support de tuyère 9 est en matière plastique et il est The nozzle structure is made of a composite material and is retained by the retaining ring of threaded fusible metal alloy 8 The retaining ring is made of a eutectic metal alloy of bismuth and tin, having a melting point of 1380 C. The nozzle support element 9 is made of plastic and is
retenu par la tuyère et l'anneau de retenue fusible Le joint torique en caoutchouc 10 est un joint assurant une jonction hermétique, résistant à la pression.10 Un allumeur n'est pas représenté, mais serait normalement placé à l'extrémité avant ou arrière du moteur. retained by the nozzle and the fusible retaining ring The rubber O-ring 10 is a seal providing a hermetic junction, resistant to pressure.10 An igniter is not shown, but would normally be placed at the front or rear end of the motor.
Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté, It goes without saying that many modifications can be made to the device described and shown,
sans sortir du cadre de l'invention. without departing from the scope of the invention.
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| Publication number | Publication date |
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| USH1144H (en) | 1993-03-02 |
| GB2263962A (en) | 1993-08-11 |
| GB9122949D0 (en) | 1993-06-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |