BE889839A - ENGINE - ROCKET. - Google Patents
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Abstract
Le montage de la charge propulsive collée dans les moteurs-fusées actuels est affectué par maintien de la charge propulsive sous pression contre l'enveloppe à l'aide d'une vessie gonflble ou par bourrage de la cavité avec du papier. La charge propulsive peut être endommagée et la qualité est douteuse. Suivant l'invention, on maintient la charge propulsive (40), montée sur papier (41), contre l'enveloppe de moteur-fusée (42) au moyen d'une couche intermédiaire d'adhésif (43) en exeréant la force centrifugepar rotation axiale de l'enveloppe (42).The mounting of the propellant charge stuck in current rocket engines is affected by maintaining the propellant charge under pressure against the envelope using an inflatable bladder or by stuffing the cavity with paper. The propellant charge may be damaged and the quality is questionable. According to the invention, the propellant charge (40), mounted on paper (41), is maintained against the rocket motor casing (42) by means of an intermediate layer of adhesive (43) by exerting the centrifugal force by axial rotation of the casing (42).
Description
MÉMOIRE DESCRIPTIFDESCRIPTIVE MEMORY
DÉPOSÉ A L'APPUI D’UNE DEMANDE DEFILED IN SUPPORT OF A REQUEST FOR
BREVET D’INVENTIONPATENT
FORMÉE PARFORMED BY
THE SECRETARY OF STATE FOR DEFENCE IN HER BRITANNICTHE SECRETARY OF STATE FOR DEFENSE IN HER BRITANNIC
MAJESTY'S GOVERNMENT OF THE UNITED KINGDOM OF GREAT BRITAIN AND NORTHERN IRELAND.MAJESTY'S GOVERNMENT OF THE UNITED KINGDOM OF GREAT BRITAIN AND NORTHERN IRELAND.
pourfor
Moteur-fusée.Rocket engine.
Demande de brevet anglais n° 80253^3 du 6 août 1980 en sa faveur.English patent application No. 80253 ^ 3 of August 6, 1980 in his favor.
La présente invention concerne la fabrication de moteurs-fusées et, en particulier, de moteurs-fusées dont la charge propulsive a une forme peu courante ou est de construction délicate.The present invention relates to the manufacture of rocket motors and, in particular, of rocket motors whose propellant charge has an unusual shape or is of delicate construction.
Pour le collage des charges propulsives aux enveloppes des moteurs-fusées, il est entré dans la pratique d'utiliser un caoutchouc liquide non vulcanisé comme adhésif. La charge propulsive est appliquée sous pression contre le moteur par bourrage de la cavité restante avec du papier ou par gonflage d'une vessie à air dans la cavité et normalement la durée de prise est de 4 heures. Ces techniques exposent à quatre inconvénients, à savoir que des bulles d'air peuvent être occluses entre la charge propulsive et l'enveloppe du moteur et amener ainsi la charge propulsive à tomber en vol et à subir une combustion exagérée, que l'alignement précis de la charge propulsive et de l'enveloppe du moteur peut se révéler difficile, que la charge propulsive n’a pas de réelle résistance à l'état vert, c'est-à-dire cru, et peut être endommagée aisément et qu'une charge propulsive d'un type extrudé délicat peut être endommagée par l’exercice de la pression de la manière habituelle.For bonding propellant charges to the casings of rocket engines, it has become practical to use an unvulcanized liquid rubber as an adhesive. The propellant charge is applied under pressure against the motor by stuffing the remaining cavity with paper or by inflating an air bladder in the cavity and normally the setting time is 4 hours. These techniques exhibit four drawbacks, namely that air bubbles can be occluded between the propellant charge and the engine casing and thus cause the propellant charge to fall in flight and undergo excessive combustion, as the precise alignment of the propellant charge and the engine casing may prove difficult, that the propellant charge has no real resistance in the green state, that is to say raw, and can be damaged easily and that a propellant charge of a delicate extruded type can be damaged by the exertion of pressure in the usual manner.
La présente invention a pour but de procurer un procédé rapide et très efficace de fabrication de moteurs-fusées qui n'induit aucun dégât dans une charge propulsive de configuration délicate.The object of the present invention is to provide a rapid and very efficient method of manufacturing rocket motors which does not cause any damage in a propellant charge of delicate configuration.
Suivant l’invention, un moteur-fusée comprend une enveloppe cylindrique à laquelle un pain de charge propulsive est fixé par une couche d'adhésif intermédiaire, le pain de charge propulsive ayant été appliqué dans l'enveloppe sous forme radialement expansible avant la prise de la couche d'adhésif et le pain ayant été maintenu au contact de l'enveloppe par la force centrifuge jusqu'à prise de l'adhésif. Avantageusement, la force centrifuge a été suffisante pour expulser sensiblement tout l'air d’entre l'enveloppe et le pain. Il est avantageux que le pain de charge propulsive soit monté sur du papier.According to the invention, a rocket engine comprises a cylindrical envelope to which a propellant charge bar is fixed by a layer of intermediate adhesive, the propellant charge bar having been applied in the envelope in radially expandable form before setting the adhesive layer and the bread having been kept in contact with the envelope by centrifugal force until the adhesive sets. Advantageously, the centrifugal force was sufficient to expel substantially all of the air between the envelope and the bread. It is advantageous if the propellant charge bread is mounted on paper.
Le pain de charge propulsive peut comprendre des blocs divisionnaires comme défini ci-après.The propellant charge bread may comprise divisional blocks as defined below.
De préférence, le pain de charge propulsive comprend une charge propulsive extrudée et, le plus avantageusement, il comprend du polybutadiène à radicaux hydroxyle terminaux.Preferably, the propellant charge bread comprises an extruded propellant charge and, most advantageously, it comprises polybutadiene with terminal hydroxyl radicals.
La charge propulsive peut présenter une surface à ailettes et une surface plate montée sur papier. Avantageusement, la charge propulsive est montée sur papier au moyen d'une colle qui est un uréthanne, un époxyde, un cyanoacrylate, un acrylate ou un ester acrylique.The propellant charge may have a fin surface and a flat surface mounted on paper. Advantageously, the propellant charge is mounted on paper by means of an adhesive which is a urethane, an epoxy, a cyanoacrylate, an acrylate or an acrylic ester.
La couche adhésive peut comprendre un adhésif polymérisé par la chaleur. Il est désirable que l'adhésif polymérisé par la chaleur soit identique à la colle.The adhesive layer may include a heat polymerized adhesive. It is desirable that the heat-cured adhesive be identical to the glue.
En variante, la couche d’adhésif peut comprendre un adhésif anaérobie.Alternatively, the adhesive layer may include an anaerobic adhesive.
Suivant la présente invention, dans un procédé de fabrication d'un moteur-fusée, par stades, on insère un adhésif et un pain de charge propulsive déformable dans une enveloppe de moteur-fusée sensiblement cylindrique, l'adhésif occupant l'interface entre le pain de charge propulsive et l'enveloppe du moteur-fusée, puis on maintient la couche d'adhésif en contact tant avec le pain de charge propulsive qu'avec l'enveloppe du moteur-fusée à l'aide de la force centrifuge jusqu'à ce que la prise de l'adhésif ait lieu.According to the present invention, in a method for manufacturing a rocket motor, in stages, an adhesive and a deformable propellant charge bar are inserted into a substantially cylindrical rocket motor casing, the adhesive occupying the interface between the propellant charge bread and the rocket motor casing, then the adhesive layer is kept in contact with both the propellant charge bread and the rocket motor casing using centrifugal force up to that the setting of the adhesive takes place.
Avantageusement, la force centrifuge choisie est suffisante pour expulser sensiblement tout l'air d'entre l'enveloppe et le pain.Advantageously, the centrifugal force chosen is sufficient to expel substantially all the air between the envelope and the bread.
La surface plate de la charge propulsive peut avantageusement porter la colle appliquée en couche et il est désirable que celle-ci soit compatible avec la charge propulsive.The flat surface of the propellant charge can advantageously carry the adhesive applied in a layer and it is desirable that this is compatible with the propellant charge.
La colle et la charge propulsive peuvent être polymérisées simultanément.Glue and propellant can be polymerized simultaneously.
La force centrifuge peut être accompagnée d'une exposition à la chaleur à l'étuve. En variante, un accélérateur anaérobie peut être appliqué sur la surface exposée du papier avant l'insertion du pain de charge propulsive dans l'enveloppe du moteur-fusée.Centrifugal force can be accompanied by exposure to heat in the oven. Alternatively, an anaerobic accelerator may be applied to the exposed surface of the paper prior to insertion of the propellant charge bar into the rocket motor shell.
L'invention est décrite ci-après à titre d'exemple uniquement avec référence aux dessins annexés, dans lesquels :The invention is described below by way of example only with reference to the accompanying drawings, in which:
Fig. 1 est une vue d'une longueur de charge propulsive extrudée;Fig. 1 is a view of an extruded propellant charge length;
Fig. 2 est un tableau de marche schématique de la technique de fabrication d'un moteur-fusée avec centrifugation pour assurer le collage de la charge propulsive à l'enveloppe du moteur;Fig. 2 is a schematic operating table of the technique for manufacturing a rocket engine with centrifugation to ensure that the propellant charge sticks to the envelope of the engine;
Fig. 3 est une vue d'un appareil pour revêtir la surface intérieure d'une enveloppe de moteur-fusée à l'aide d'une couche d'adhésif, et la Fig. est une vue en coupe d'un moteur-fusée.Fig. 3 is a view of an apparatus for coating the interior surface of a rocket motor casing with a layer of adhesive, and FIG. is a sectional view of a rocket engine.
A la Fig. 1, un bloc de charge propulsive extrudée à base de polybutadiène à radicaux hydroxyle terminaux de largeur 3 comprend des ailettes 1, qui donnent une valeur élevée au rapport de la surface au poids, et un envers plat 2. A la Fig. 2, quatre blocs divisionnaires de charge propulsive 10 ayant la forme indiquée à la Fig. 1 sont posés, ailettes tournées vers le bas, dans un appareil d'enduction 11 qui comprend un support propre à réduire le risque de dégradation des ailettes et qui permet de les soutenir. Le terme divisionnaire signifie que la largeur 3 de la charge propulsive est une fraction approximative de la circonférence du moteur-fusée. L'envers plat de chaque bloc est alors revêtu d’environ 4 g d'un adhésif 12 qui est formé de 100 parties de polybutadiène à radicaux hydroxyle terminaux et de 16 parties de diisocyanatodiphénylméthane.In Fig. 1, a block of extruded propellant charge based on polybutadiene with terminal hydroxyl radicals of width 3 comprises fins 1, which give a high value to the ratio of the surface to the weight, and a flat back 2. In FIG. 2, four divisional propellant charge blocks 10 having the form indicated in FIG. 1 are placed, fins turned downwards, in a coating device 11 which comprises a support suitable for reducing the risk of degradation of the fins and which makes it possible to support them. The term divisional means that the width 3 of the propellant charge is an approximate fraction of the circumference of the rocket engine. The flat underside of each block is then coated with approximately 4 g of an adhesive 12 which is formed from 100 parts of polybutadiene with terminal hydroxyl radicals and 16 parts of diisocyanatodiphenylmethane.
Les quatre blocs de charge propulsive enduite sont alors amenés à une machine à doubler 13 dans laquelle ils sont posés côte à côte, l'envers tourné vers le bas, sur une feuille de papier brun 14. L'ensemble résultant est alors amené dans une étuve 15 où il est chauffé à 60°C pendant 40 minutes. Lorsque l'adhésif est semblable au liant de la charge propulsive, la compatibilité ne suscite aucune difficulté et l'adhésif et la charge propulsive peuvent être polymérisés en une seule opération.The four coated propellant charge blocks are then brought to a doubling machine 13 in which they are placed side by side, the wrong side facing down, on a sheet of brown paper 14. The resulting assembly is then brought into a oven 15 where it is heated at 60 ° C for 40 minutes. When the adhesive is similar to the binder of the propellant charge, compatibility is not a problem and the adhesive and the propellant charge can be polymerized in a single operation.
La raison pour laquelle quatre blocs ayant chacun à peu près le quart de la largeur désirée sont utilisés, plutôt qu'un seul bloc de la largeur voulue, est que le poids total de charge propulsive utilisé dans un moteur-fusée doit être étroitement respecté. La qualité requise est plus aisément atteinte au moyen de plusieurs blocs qui peuvent être choisis dans des lots surcalibrés et sous-calibrés de charge propulsive extrudée qu'au moyen d'un seul bloc de charge propulsive. Le montage des blocs sur le papier brun sert à les assembler entre eux et aussi à limiter la surface de combustion par inhibition du contact avec l'air. L'application de l'adhésif 12 sur l’envers du bloc plutôt que sur le papier aide, en outre, à empêcher l'air de venir en contact avec la surface plate de la charge propulsive, ce qui est particulièrement important lorsque l'envers de la charge propulsive est inégal, et augmente, dès lors, la garantie de la qualité. La durée de polymérisation permet aussi la pénétration de l'adhésif dans le papier pour faciliter le collage futur et pour inhiber la combustion du papier en service. Il est indésirable que la surface plate de la charge propulsive ou le papier entre en combustion en cours de service, parce qu'il peut en résulter que la charge propulsive quitte sa position dans le moteur- fusée et nuise beaucoup à la propulsion de la fusée. Un essai d’arrachement exécuté sur une éprouvette de charge propulsive montée sur papier et polymérisée conduit à la rupture cohésive dans la charge propulsive pour 0,25 N mm--' de largeur.The reason why four blocks each having about a quarter of the desired width are used, rather than a single block of the desired width, is that the total weight of propellant charge used in a rocket engine must be closely observed. The required quality is more easily achieved by means of several blocks which can be chosen from over-calibrated and sub-calibrated batches of extruded propellant charge than by means of a single propellant charge block. The mounting of the blocks on the brown paper serves to assemble them together and also to limit the combustion surface by inhibiting contact with the air. Applying the adhesive 12 to the back of the block rather than the paper also helps prevent air from coming into contact with the flat surface of the propellant charge, which is especially important when reverse of the propellant charge is uneven, and therefore increases the guarantee of quality. The polymerization time also allows the penetration of the adhesive into the paper to facilitate future bonding and to inhibit the burning of the paper in use. It is undesirable for the flat surface of the propellant charge or the paper to ignite during service, as this may result in the propellant charge leaving its position in the rocket engine and greatly damaging the rocket propulsion . A pullout test carried out on a propellant charge test piece mounted on paper and polymerized leads to cohesive rupture in the propellant charge for 0.25 N mm-- 'width.
Une enveloppe de moteur-fusée 16 est montée sur une machine à revêtir 17 qui revêt la surface intérieure de l’enveloppe de moteur-fusée au moyen d'un adhésif 18. La machine à revêtir 17 est illustrée à la Fig. 3 et comprend un distributeur d’adhésif 30 qui est mobile tant axialement que radialement par rapport à l'enveloppe de moteur-fusée 16. Par une combinaison judicieuse de mouvement axial et de mouvement radial, l'intérieur de l’enveloppe de moteur-fusée peut être revêtu d’une couche uniforme d’adhésif par le distributeur 30 suivant un trajet sensiblement hélicoïdal. L'adhésif 18 est le même que celui utilisé pour coller les blocs de charge propulsive sur le papier brun. L'enveloppe de moteur-fusée peut être faite d'acier, d'aluminium ou de matière plastique armée de fibres.A rocket motor casing 16 is mounted on a coating machine 17 which coats the interior surface of the rocket motor casing with an adhesive 18. The coating machine 17 is illustrated in FIG. 3 and comprises an adhesive distributor 30 which is movable both axially and radially with respect to the rocket motor casing 16. By a judicious combination of axial movement and radial movement, the interior of the motor casing rocket can be coated with a uniform layer of adhesive by the distributor 30 in a substantially helical path. The adhesive 18 is the same as that used to glue the propellant charge blocks to the brown paper. The rocket motor casing can be made of steel, aluminum or fiber-reinforced plastic.
La charge propulsive doublée de papier est roulée en un cylindre et insérée dans l'enveloppe de moteur-fusée intérieurement revêtue d’adhésif en 19.The propellant charge lined with paper is rolled into a cylinder and inserted into the interior of the rocket motor shell coated with adhesive in 19.
L'enveloppe de moteur-fusée et la charge propulsive sont alors montées sur une machine 20 qui imprime une rotation axiale d'environ 1400 tours par minute à l'enveloppe de moteur-fusée pendant environ 2 à 5 minutes. La pression due à la rotation expulse l'air d'entre le papier et l'enveloppe de moteur-fusée revêtue d'adhésif et amène ainsi le papier et l'adhésif en contact mutuel intime. L'enveloppe de moteur-fusée est ensuite entretenue en rotation à une allure réduite d'environ 100 à 500 tours par minute pendant 40 minutes à 60°C dans une étuve 21 pour la polymérisation de la colle avant que le moteur-fusée soit repris en 22.The rocket motor casing and the propellant charge are then mounted on a machine 20 which imparts an axial rotation of approximately 1400 revolutions per minute to the rocket motor casing for approximately 2 to 5 minutes. The pressure due to the rotation expels air from between the paper and the adhesive-coated rocket motor casing, thereby bringing the paper and the adhesive into intimate mutual contact. The rocket motor casing is then kept rotating at a reduced speed of approximately 100 to 500 revolutions per minute for 40 minutes at 60 ° C in an oven 21 for the polymerization of the glue before the rocket motor is resumed. in 22.
Suivant une variante du procédé, d’autres adhésifs peuvent être utilisés pour coller les blocs de charge propulsive sur la doublure en papier, par exemple 100 parties de polybutadiène à radicaux hydroxyle terminaux avec 11 parties de diisocyanatoisophorone et 0,2 partie de dilaurate de dibutylétain ou bien 100 parties de polybutadiène à radicaux hydroxyle terminaux avec 5 parties de diisocyanatodiphénylméthane et 5 parties de diisocyanatoisophorone, outre d’autres mélanges contenant des diiso-cyanates et triisocyanates.According to a variant of the process, other adhesives can be used to bond the propellant charge blocks to the paper liner, for example 100 parts of polybutadiene with hydroxyl radicals with 11 parts of diisocyanatoisophorone and 0.2 part of dibutyltin dilaurate or else 100 parts of polybutadiene with terminal hydroxyl radicals with 5 parts of diisocyanatodiphenylmethane and 5 parts of diisocyanatoisophorone, in addition to other mixtures containing diiso-cyanates and triisocyanates.
Suivant une autre variante du procédé illustré par les lignes en pointillés à la Fig. 2, l’adhésif 18 est un adhésif anaérobie à un seul composant qui ne durcit qu’à l'abri de l’air. Un adhésif approprié est à base d’un ester diméthacrylique. Un accélérateur 23 est appliqué sur la surface exposée de la doublure en papier dans un appareil d’application 2 U. L’accélérateur permet à l’adhésif anaérobie de durcir plus rapidement lorsqu’il est au contact de l’accélérateur. La charge propulsive est roulée en un cylindre et est serrée dans l’enveloppe de moteur-fusée revêtue d’adhésif anaérobie en 19· L’enveloppe de moteur-fusée et la charge propulsive sont alors montées sur la machine 20 qui imprime une rotation axiale d’environ 1400 tours par minute à l’enveloppe de moteur-fusée pendant environ 5 minutes. La pression exercée par la rotation expulse l’air d’entre le papier et l’enveloppe de moteur-fusée enduite d’adhésif et amène également l’adhésif anaérobie à venir en contact avec 1'accélérateur à l'abri de l'air et ainsi à durcir. Le moteur-fusée est alors repris en 25, aucune autre polymérisation n’étant nécessaire.According to another variant of the process illustrated by the dotted lines in FIG. 2, Adhesive 18 is a one-component anaerobic adhesive that cures only in the absence of air. A suitable adhesive is based on a dimethacrylic ester. An accelerator 23 is applied to the exposed surface of the paper liner in a 2 U applicator. The accelerator allows the anaerobic adhesive to cure more quickly when in contact with the accelerator. The propellant charge is rolled into a cylinder and is clamped in the rocket motor casing coated with anaerobic adhesive in 19 · The rocket motor casing and the propellant charge are then mounted on the machine 20 which prints an axial rotation about 1400 rpm at the rocket motor casing for about 5 minutes. The pressure exerted by the rotation expels the air from between the paper and the adhesive-coated rocket motor casing and also causes the anaerobic adhesive to come into contact with the accelerator away from air and thus harden. The rocket engine is then resumed at 25, no other polymerization being necessary.
La Fig. 4 est une vue en coupe d'un moteur-fusée fabriqué conformément au procédé ci-dessus. Quatre segments extrudés à ailettes sont montés sur du papier brun 41 qui est collé à l’enveloppe du moteur-fusée cylindrique 42 par une couche intermédiaire d'adhésif 43·Fig. 4 is a sectional view of a rocket engine manufactured in accordance with the above method. Four extruded fin segments are mounted on brown paper 41 which is glued to the casing of the cylindrical rocket motor 42 by an intermediate layer of adhesive 43 ·
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