EP0346215A1 - Dispositif destiné à modifier la trajectoire d'un projectile par impulseurs pyrotechniques - Google Patents
Dispositif destiné à modifier la trajectoire d'un projectile par impulseurs pyrotechniques Download PDFInfo
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- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2250/00—Geometry
- F05B2250/20—Geometry three-dimensional
- F05B2250/22—Geometry three-dimensional parallelepipedic
Definitions
- the invention relates to a device intended to modify the trajectory of a projectile by pyrotechnic impellers.
- trajectory of a projectile can be modified using transverse gas jets using solid propellants.
- the present invention aims to overcome these drawbacks and relates to a new impeller architecture intended to correct the trajectory of a projectile, architecture which results in being able to have a maximum total propellant charge for the small free volume reserved for this purpose. function in the projectile.
- each of the impellers is formed by a housing of which at least one base is rectangular, containing the propellant charge and comprises a profile fixed to the support of so as to constitute at least one nozzle allowing an orientation of the thrust.
- the present invention relates to a structure and a positioning of the impellers providing the transverse projectile guide jets making it possible to make the most of the volume of the wafer available for this function.
- the combustion chambers of the impellers instead of having a cylindrical shape, the combustion chambers of the impellers, that is to say the envelopes containing the propellant charge, have a rectangular base and have a rectangular shape or a more complex derived form.
- this architecture results in putting in place for each impeller a nozzle having a particular geometry.
- the housings of the combustion chambers (1) which are parallelepiped can come from molding, directly in the part (2) which serves as a support for the impellers, the latter being, as mentioned above, powder impellers.
- the term "room” is used here because the loading is done inside a housing which is an integral part of the support (2).
- a partition of thickness (f) more or less thin is reserved, depending on whether the faces normal to the axis of the projectile are supported or not on a resistant structure.
- a single chamber is shown in the figure but, in reality, it is a plurality of chambers arranged transversely.
- the support part (2) of thickness (e) corresponding to the thickness of the projectile wafer available for the guiding function, is obtained from machined parts.
- these parts are shown separated and it is their stack which constitutes the support (2) of thickness (e).
- This support piece (2) consists for example of a wafer (6) comprising a plurality of notches such as (7), formed transversely around the periphery of the wafer (6).
- These constitute housings intended to each receive a housing (8) made of heat-resistant material, of thin thickness, of rectangular shape, and of dimensions adapted to those of the corresponding housing.
- Two flanges (4) and (5) trap the housings (8) in their respective housings (7).
- These boxes (8) receive the propellant charge (not shown) and constitute the trajectory modification impeller.
- the term "chamber (1)" or "box (8)" in fact covers the volume occupied by the loading of propellant, hence its general designation of envelope (1, 8).
- a profile (20) is fixed to the support (2) so as to constitute a nozzle (21) more visible in Figure 4. Its fixing is achieved by means of 'a rod (22) which passes through the propellant charge and which is capable of withstanding the traction resulting from the internal combustion pressure.
- this rod (22) is hollow and serves as a passage for the electrical conductors (23, 24) for igniting the igniters (25) housed for example in the profile (20).
- divergent (30) for these nozzles (21) can be chosen.
- the diverging part (30) can be obtained by making a chamfer (31) at the entrance to the impeller housing cooperating with a straight part (32) of the profile (20), or vice versa (34.33) as shown in Figure 9.
- this divergence (30a) is obtained by combining the presence of a chamfer (31) at the entrance of the housing with an inclined plane (33) given to the profile (20). These divergent forms lead to obtaining transverse thrusts.
- a parallelepiped architecture has been described for the casing of the propellant charge but, as shown in FIG. 9, it is also possible, in accordance with the invention, to use a charge (9) with several stages, three are shown by way of example (a1, a2, a3 ). It is also possible if the loading of propellant is suitable, choose for this envelope a prismatic shape.
- the divergent part (21) in FIG. 9, by way of example, comprises the right wall (34) of the combustion chamber cooperating with inclined planes (33) of the profile (20).
- the angle ( ⁇ ) is a function of the number of impellers arranged transversely and it defines the maximum width (a3) of the casing of the propellant charge.
- the maximum loading volume of solid propellant is equal to 250 cm3 for the architecture according to the invention while it is only 174 cm3 for a conventional architecture.
- the invention applies to all types of projectiles requiring trajectory modifications by impellers. It applies more particularly when the space reserved for these impellers reaches dimensions that are too small for it to be possible to use this space by conventional means.
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Abstract
Description
- L'invention concerne un dispositif destiné à modifier la trajectoire d'un projectile par impulseurs pyrotechniques.
- On sait que la trajectoire d'un projectile peut être modifiée à l'aide de jets de gaz transversaux mettant en oeuvre des propergols solides.
- Un problème se pose au niveau du faible encombrement disponible pour mettre en place ces impulseurs. En effet, dans l'art connu, ces derniers se présentent sous la forme d'impulseurs à poudre dont la chambre de combustion est cylindrique. Or, leur mise en place est souvent limitée dans le projectile considéré à une tranche de quelques centimètres d'épaisseur pour des calibres de quelques décimètres. Comme ces impulseurs sont disposés transversalement par rapport à l'axe du projectile, leur diamètre est donc limité par l'épaisseur de la tranche disponible et par le contact des impulseurs voisins.
- La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients et concerne une nouvelle architecture d'impulseur destiné à corriger la trajectoire d'un projectile, architecture qui conduit à pouvoir disposer d'un chargement total de propergol maximal pour le faible volume libre réservé à cette fonction dans le projectile.
- Elle concerne plus précisément un dispositif destiné à modifier la trajectoire d'un projectile par impulseurs pyrotechniques, constitué d'une pluralité d'impulseurs à propergol solide dont les jets de combustion fournissent des poussées assurant la modification, ces impulseurs étant disposés transversalement sur un support en forme de tranche cylindrique, centré par rapport à l'axe du projectile, dispositif caractérisé en ce que chacun des impulseurs est formé par un logement dont au moins une base est rectangulaire, contenant le chargement de propergol et comporte un profilé fixé au support de manière à constituer au moins une tuyère permettant une orientation de la poussée.
- L'invention sera mieux comprise à l'aide des explications qui vont suivre et des figures jointes parmi lesquelles :
- - les figures 1 et 2 sont des illustrations de l'architecture de mise en place des impulseurs conformément à l'invention ;
- - la figure 3 illustre un exemple de tuyère adaptée à la configuratlon des impulseurs conformes à l'invention ;
- - les figures 4 et 5 illustrent une fonction supplémentaire accomplie par le moyen de fixation de la tuyère illustrée sur la figure 3;
- - les figures 6, 7 et 8 illustrent des exemples de réalisation de tuyères selon l'invention;
- - la figure 9 illustre un autre exemple de chargement de propergol conforme à l'invention;
- - les figures 10 et 11 permettent de mieux apprécier les différences en volume d'un chargement de propergol classique d'un chargement selon l'invention.
- Pour plus de clarté, les mêmes éléments portent les mêmes références dans toutes les figures.
- La présente invention concerne une structure et une mise en place des impulseurs fournissant les jets transversaux de guidage de projectile permettant d'exploiter au maximum le volume de la tranche disponible pour cette fonction.
- Selon une caractéristique importante de l'invention, au lieu de présenter une forme cylindrique, les chambres de combustion des impulseurs, c'est-à-dire les enveloppes contenant le chargement de propergol, ont une base rectangulaire et ont une forme parallélépipédique ou une forme dérivée plus complexe.
- Selon une autre caractéristique de l'invention, cette architecture conduit à mettre en place pour chaque impulseur une tuyère ayant une géométrie particulière.
- Selon une forme de réalisation illustrée au moyen de la figure 1, les logements des chambres (1) de combustion qui sont parallélépipédiques, peuvent venir de moulage, directement dans la pièce (2) qui sert de support pour les impulseurs, ces derniers étant, comme cela a été dit précédemment, des impulseurs à poudre. Le terme "chambre" est ici utilisé car le chargement est fait à l'intérieur d'un logement faisant partie intégrante du support (2).
- Lors du procédé de moulage, on réserve une cloison d'épaisseur (f) plus ou moins mince, suivant que les faces normales à l'axe du projectile sont appuyées ou non sur une structure résistante. Une seule chambre est représentée sur la figure mais, dans la réalité, il s'agit d'une pluralité de chambres disposées de manière transversale.
- Selon une autre variante de réalisation, illustrée au moyen de la figure 2, la pièce support (2), d'épaisseur (e) correspondant à l'épaisseur de la tranche de projectile disponible pour la fonction de guidage, est obtenue à partir de pièces usinées. Sur la figure 2, ces pièces sont représentées séparées et c'est leur empilement qui constitue le support (2) d'épaisseur (e). Cette pièce support (2) est par exemple constituée d'une galette (6) comportant une pluralité d'échancrures telles que (7), réalisées transversalement sur le pourtour de la galette (6). Celles-ci constituent des logements destinés à recevoir chacun un boîtier (8) en matériau résistant à la chaleur, d'épaisseur mince, de forme parallélépipédique, et de dimensions adaptées à celles du logement correspondant. Deux flasques (4) et (5) viennent emprisonner les boîtiers (8) dans leur logement respectif (7). Ces boîtiers (8) reçoivent le chargement de propergol (non représenté) et constituent l'impulseur de modification de la trajectoire. Le terme "chambre (1)" ou "boîtier (8)" recouvre en fait le volume occupé par le chargement de propergol d'où sa dénomination générale d'enveloppe (1, 8).
- Qu'il s'agisse de la première ou de la seconde variante, la construction traditionnelle de tuyères à convergent-divergent de révolution est certes envisageable mais est difficilement transposable dans l'architecture décrite précédemment.
- Selon une caractéristique de l'invention, comme le montre la figure 3, un profilé (20) est fixé au support (2) de manière à constituer une tuyère (21) plus visible sur la figure 4. Sa fixation est réalisée au moyen d'une tige (22) qui traverse le chargement de propergol et qui est capable de résister à la traction résultant de la pression interne de combustion.
- Selon une autre caractéristique de l'invention, comme le montre la figure 5, cette tige (22) est creuse et sert de passage aux conducteurs électriques (23, 24) de mise à feu des allumeurs (25) logés par exemple dans le profilé (20).
- Plusieurs variantes de réalisation de divergent (30) pour ces tuyères (21) peuvent être choisies. Comme le montre la figure 6, le divergent (30) peut être obtenu en réalisant un chanfrein (31) à l'entrée du logement de l'impulseur coopérant avec une partie droite (32) du profilé (20), ou vice-versa (34,33) tel que représenté sur la figure 9.
- Comme le montre la figure 7, ce divergent (30a) est obtenu en combinant la présence d'un chanfrein (31) à l'entrée du logement avec un plan incliné (33) donné au profilé (20). Ces formes de divergents conduisent à l'obtention de poussées transversales.
- En revanche, comme le montre la figure 8, on peut obtenir des poussées dans des directions différentes en utilisant des tuyères (21) présentant des formes dissymétriques combinant les deux solutions précédentes, à savoir d'une part, un chanfrein (31) coopérant avec une partie droite (32) du profilé (20), d'autre part, une partie droite (34) du côté logement, coopérant avec un plan incliné (33) réalisé sur le profilé (20).
- Selon une autre caractéristique de l'invention, on peut, selon la disposition de l'axe du profilé (20), obtenir le roulis, le tangage, ou agir sur la vitesse longitudinale.
- Dans les variantes précédentes, on a décrit une architecture parallélépipédique pour l'enveloppe du chargement de propergol mais, comme le montre la figure 9, on peut également, conformément à l'invention, mettre en oeuvre un chargement (9) à plusieurs étages dont trois sont représentés à titre d'exemple (a1, a2, a3...). On peut aussi si le chargement de propergol s'y prête, choisir pour cette enveloppe une forme prismatique. Le divergent (21) dans la figure 9, à titre d'exemple, comporte la paroi (34) droite de la chambre de combustion coopérant avec des plans inclinés (33) du profilé (20). L'angle (α) est fonction du nombre d'impulseurs disposés transversalement et il délimite la largeur (a3) maximale de l'enveloppe du chargement de propergol.
- Enfin, les différents impulseurs peuvent être prévus de formes et de tailles différentes dans le même support, sans sortir du domaine de l'invention.
- La mise en place d'impulseurs selon l'architecture conforme à l'invention, décrite précédemment, permet d'obtenir pour un volume libre déterminé, un chargement maximal de propergol, en tout état de cause supérieur de manière significative à celui qui est obtenu au moyen d'impulseur à virole cylindrique. En effet, le volume disponible pour le chargement de chaque impulseur conforme à l'invention est:
V₁ = e.a.l (figure 10); tandis que ce volume pour un impulseur classique est de: V₂ = 1.π/4.d² (figure 11). - - (e) est l'épaisseur de la tranche réservée dans le projectile à la mise en place des impulseurs;
- - (l) est la longueur du chargement de propergol;
- - (a) est la largeur du boîtier parallélépipédique;
- - (d) est le diamètre de la virole cylindrique dans le cas classique.
- En considérant un encombrement de la tuyère (convergent-divergent) identique dans les deux cas et occupant une hauteur (h), on a:
b = D/2 - h (D étant le diamètre du projectile)
l = b - c
c = d/2 tg(α/2) ; avec α = 2π/n (n étant le nombre d'impulseurs)
si n = 8, c = 1,21d, ou c = 1,21a
et l = b - 1,21d, ou l = b - 1,21a
d'où :
V₁ = a.l.e = a(b - 1,21a)e
V₂ = πd²/4(b-1,21d)
V₁ maxi = 0,207b²e
V₂ maxi = 7,95.10⁻²b³ - Le rapport entre ces deux volumes maximals:
- L'invention s'applique à tous types de projectiles nécessitant des modifications de trajectoire par impulseurs. Elle s'applique plus particulièrement lorsque la place réservée à ces impulseurs atteint des dimensions trop petites pour qu'une exploitation de cet espace s'avère possible par des moyens classiques.
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