FR2518173A1

FR2518173A1 - Fuel feed for propergol reaction motor - has fuel reservoir and combustion chamber connected by piston to pressurise fuel

Info

Publication number: FR2518173A1
Application number: FR7723020A
Authority: FR
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1976-07-28
Filing date: 1977-07-27
Publication date: 1983-06-17

Abstract

The propergol feed for a reaction motor has a combustion chamber for a propulsion system of low duration. It has a propergol reservoir with a differential piston, in which the larger face is biassed by the combustion chamber pressure and the small face engages the fuel to pressurise it for passage to the combustion chamber. The reservoir (16) and the combustion chamber (18) are contiguous and have a common wall formed partially by the differential piston. The wall has injection apertures (34,36) for the fuel, connecting the reservoir and combustion chambers.

Description

La présente invention se rapporte à un dispositif d'alimentation en propergol comprenant un générateur de gaz propulsif ou une chambre de combustion, en particulier pour un système de propulsion à faible duree de combustion, et une chambre de réserve de propergol pour un ou-plusieurs ergols, en particulier deux ergols liquides, stockés séparément, la chambre de réserve de propergol étant délimitée par un piston différentiel dont la face plus grande est sollicitée par la pression dans la chambre de combustion et dont la face plus petite agit sur le ou les ergols et refoule ces derniers pendant le fonctionnement hors de la chambre de réserve de propergol pour les envoyer dans la chambre de combustion. The present invention relates to a propellant supply device comprising a propellant gas generator or a combustion chamber, in particular for a propulsion system of short duration of combustion, and a propellant reserve chamber for one or more propellants, in particular two liquid propellants, stored separately, the propellant reserve chamber being delimited by a differential piston whose larger face is urged by the pressure in the combustion chamber and whose smaller face acts on the propellant or propellants and repress these during operation out of the propellant reserve chamber to send them into the combustion chamber.

Dans le cas de dispositifs d'alimentation en propergol pour des systèmes de propulsion à faible durée de combustion et à forte densité de puissance, tels qu'ils sont utilisés en particulier pour la propulsion sans recul de projectiles effilés agissant uniquement par énergie cinétique ou de projectiles de mortier et qui doivent fournir des accélérations extrêmement élevées de l'ordre de 1000 g et davantage pendant une durée de combustion de par exemple O,1 s ou moins, la combustion est difficile à contrôler en cas d'utilisation de propergols solides et le propergol solide doit être stocké dans la-chambre de combustion de manière à offrir une grande surface de combustion et doit, pour des raisons de solidité, être positionnée par des supports particuliers, ce qui implique un volume comparativement élevé pour la chambre de combustion, la mise en oeuvre de moyens de construction importants et surtout un poids élevé. In the case of propellant supply devices for propulsion systems with a short combustion time and high power density, as used in particular for the recoilless propulsion of tapered projectiles acting solely by kinetic energy or mortar projectiles and which must provide extremely high accelerations of the order of 1000 g and more during a combustion time of for example 0, 1 s or less, combustion is difficult to control when using solid propellants and the solid propellant must be stored in the combustion chamber so as to offer a large combustion surface and must, for reasons of strength, be positioned by particular supports, which implies a comparatively high volume for the combustion chamber, the implementation of important construction means and especially a high weight.

Dans le cas de systèmes de propulsion à propergols liquides, une difficulté consiste par contre dans l'alimentation et la combustion des propergols car llensemble du propergol doit, en l'espace d'une fraction de seconde, être pompé de la ou des chambres de réserve de propergol dans la chambre de combustion et réagir dans cette dernière, ce qui impliquerait, si on voulait réaliser une telle alimentation avec des systèmes d'alimentation en propergol connu du type décrit ci-dessus, la mise en oeuvre d'un appareillage import tant qui aurait des répercussions défavorables sur le poids et le volume total. In the case of liquid propellant propulsion systems, on the other hand, there is a difficulty in feeding and burning the propellants because the entire propellant must, within a fraction of a second, be pumped from the chamber or chambers of the propellant. propellant reserve in the combustion chamber and react in the latter, which would involve, if one wanted to achieve such a supply with known propellant supply systems of the type described above, the implementation of an import apparatus both of which would have adverse repercussions on the weight and the total volume.

Le but de la présente invention est de créer un dispositif d'alimentation en propergol, en particulier pour des systèmes de propulsion à propergol liquide à faible durée de combustion et à densité de puissance élevée, permettant d'obtenir, malgré une construction extrêmement simple et un volume et un poids réduites, des vitesses de combustion extrêmement élevées et, par conséquent, des valeurs d1accélé- ration importantes. Le dispositif d'alimentation en propergol doit en outre assurer une régulation de pression automatique dans le générateur de gaz propulsif ou la chambre de combustion, sans que cela exige des dispositifs de régulation particuliers. The object of the present invention is to create a propellant supply device, in particular for liquid propellant propulsion systems with a short combustion time and with a high power density, making it possible to obtain, despite an extremely simple construction and reduced volume and weight, extremely high combustion rates and, therefore, large acceleration values. The propellant supply device must also provide automatic pressure control in the propellant generator or the combustion chamber, without this requiring special regulating devices.

Ce but est atteint, selon l'invention, par un dispositif d'alimentation en propergol du type décrit ci-dessus, caractérisé par le fait que la chambre de réserve de propergol et la chambre de combustion sont directement contiguës et présentent une paroi de délimitation commune formée au moins partiellement par le piston différentiel et que la paroi de délimitation est traversée par un ou plusieurs trous d'injection pour le ou les ergols, lesquels trous font communiquer la chambre de réserve avec la chambre de combustion. This object is achieved, according to the invention, by a propellant supply device of the type described above, characterized in that the propellant reserve chamber and the combustion chamber are directly contiguous and have a delimiting wall common formed at least partially by the differential piston and that the boundary wall is traversed by one or more injection holes for the propellant or propellants, which holes communicate the reserve chamber with the combustion chamber.

Les trous d'injection sont avantageusement ménagés dans le piston différentiel lui-même et en vue d'assurer un volume de refoulement élevé et de permettre une construction particulièrement simple, le piston différentiel est monte mobile en translation dans un récipient cylindrique subdivisé par le piston en deux chambres dont l'une constitue la chambre de combustion et l'autre la chambre de réserve et que le piston différentiel comporte, en vue de la réduction de la superficie de l'une de ses deux faces, une ou plusieurs tiges de piston traversant la chambre de réserve. The injection holes are advantageously formed in the differential piston itself and in order to ensure a high discharge volume and to allow a particularly simple construction, the differential piston is movably mounted in translation in a cylindrical container subdivided by the piston. in two chambers, one of which constitutes the combustion chamber and the other the reserve chamber and that the differential piston comprises, for the purpose of reducing the surface area of one of its two faces, one or more piston rods crossing the reserve chamber.

Suivant un autre mode de réalisation avantageux de l'invention, des perturbations qui se produisent sinon-dans le déroulement de la combustion, par suite des vitesses de combustion élevées, éventuellement même dans le cas d'ergols liquides réagissant de façon spontanée et stockés séparément dans la chambre de réserve, sont empêchées avec certitude par l'utilisation d'une charge d'allumage ayant la même durée de combustion que le propergol, un tel agencement assurant une combustion correcte même en cas d'utilisation, en tant que propergol, d'un monergol de préférence liquide ou d'un propergol liquide multiergolique, non hypergolique, stocké sous forme de mélange dans la chambre de réserve. According to another advantageous embodiment of the invention, disturbances which occur otherwise-in the course of the combustion, as a result of the high combustion rates, possibly even in the case of liquid propellants reacting spontaneously and stored separately in the reserve chamber are prevented with certainty by the use of an ignition charge having the same burning time as the propellant, such an arrangement ensuring correct combustion even when used as a propellant, a preferably liquid monergol or a non-hypergolic multiergolic liquid propellant stored as a mixture in the reserve chamber.

Afin d'obtenir une répartition fine des ergols introduits dans la chambre de combustion, ce qui est nécessaire en vue d'assurer la combustion extremement.rapide du propergol, l'injection du propergol liquide s'effectue avantageusement au moyen de jets s'écrasant les uns sur les autres et à cet effet, les axes de chaque fois plusieurs trous d'injection sont dirigés sur un point d'intersection commun situé à distance fixe du piston différentiel dans la chambre de combustion, la charge d'allumage étant de préférence montée sur le piston différentiel en vue d'assurer une mise à feu certaine des jets et étant reliée à la chambre de combustion par des canaux de sortie de gaz dirigés sur le ou les points d'intersection précités.In order to obtain a fine distribution of the propellants introduced into the combustion chamber, which is necessary in order to ensure the extremely rapid combustion of the propellant, the injection of the liquid propellant is advantageously effected by means of jets crashing. on each other and for this purpose, the axes of each time several injection holes are directed to a common intersection point located at a fixed distance from the differential piston in the combustion chamber, the ignition charge being preferably mounted on the differential piston to ensure a certain firing of the jets and being connected to the combustion chamber by gas outlet channels directed to the aforementioned intersection point or points.

Afin d'établir dans la chambre de combustion, après l'allumage, d'abord la pression nécessaire pour l'injection du propergol, ladite chambre est obturée du côté de sortie de préférence par une membrane claquable se rompant sous une pression prédéterminée. De même, les trous d'injection sont avantageusement obturés par une membrane détruite lors de l'allumage sous l'action de la pression et/ou de la chaleur, ce qui empêche d'une manière simple du point de vue mécanique une pénétration prématurée du propergol dans la chambre de combustion. In order to establish in the combustion chamber, after ignition, first the pressure necessary for the injection of the propellant, said chamber is closed at the outlet side preferably by a breakable membrane breaking under a predetermined pressure. Similarly, the injection holes are advantageously closed by a membrane destroyed during ignition under the action of pressure and / or heat, which prevents in a mechanically simple way premature penetration propellant in the combustion chamber.

Dans le cas d'un système de propulsion à faible durée de combustion et à forte densité de puissance, en particulier pour des projectiles agissant par énergie cinétique, comportant une tuyère de poussée faisant suite à la chambre de combustion, la chambre de réserve de propergol est de préfé- rence disposée coaxialement à la chambre de combustion en précédant cette dernière dans le sens de vol, ce qui procure au projectile une grande finesse et offre en même temps la possibilité de raccorder la tuyère de poussée directement à la sortie de la chambre de combustion sans avoir à intercaler des canaux de gaz de combustion. Pour certaines applications, un autre agencement spacial de la chambre de réserve de propergol et de la chambre de combustion peut cependant être avantageux.Dans le cas d'un système de propulsion d'un projectile contenant un barreau agissant par énergie cinétique, ce dernier est de préférence disposé, en vue de posséder un appui particulièrement favorable, sur une tige de piston traversant la chambre de réserve de propergol et fixée coaxialement au piston différentiel; pour permettre le logement du barreau précité sous un faible encombrement, ce dernier constitue avantageusement une partie éjectable de la tige de piston, laquelle partie traverse la chambre de réserve lorsque cette dernière est pleine, ou bien la tige de piston se présente sous la forme d'un tube de guidage creux, recevant le barreau cinétique et présentant à son extrémité arrière une charge propulsive pour post-accélérer. In the case of a propulsion system with a short combustion time and with a high power density, in particular for projectiles acting by kinetic energy, comprising a thrust nozzle following the combustion chamber, the propellant reserve chamber It is preferably arranged coaxially with the combustion chamber preceding the latter in the direction of flight, which gives the projectile a great fineness and at the same time offers the possibility of connecting the thrust nozzle directly to the exit of the chamber. of combustion without having to interpose flue gas channels. For some applications, however, another spacial arrangement of the propellant reserve chamber and the combustion chamber may be advantageous. In the case of a propulsion system of a projectile containing a rod acting by kinetic energy, the latter is preferably arranged, in order to have a particularly favorable support, on a piston rod passing through the propellant reserve chamber and fixed coaxially to the differential piston; to allow housing of the aforementioned bar in a small footprint, the latter advantageously constitutes an ejectable part of the piston rod, which part passes through the reserve chamber when the latter is full, or the piston rod is in the form of a hollow guide tube, receiving the kinetic rod and having at its rear end a propellant charge to post-accelerate.

le barreau cinétique en fin de combustion du propergol, .ce qui améliore encore l'effet du projectile et assure d'une manière simple une précision d'impact élevée au barr-eau cinétique.the kinetic bar at the end of the combustion of the propellant, which further improves the effect of the projectile and ensures in a simple manner a high impact accuracy at the barrel-kinetic water.

Dans le dispositif conforme à l'invention d'alimentation en propergol, le propergol parvient, sous l'action du piston différentiel, parla voie la plus courte et sans utilisation d'organes supplémentaires de commande ou de régulation de -la chambre de réserve de propergol directement dans la chambre de combustion; par comparaison avec des dispositifs connus dans lesquels la chambre de réserve et la chambre de combus t'on sont constituées par des réservoirs haute pression séparés dans l'espace et doivent être exécutées avec une forte épaisseur sur toutes' les parois de délimitation, on obtient ainsi une économie de poids considérable du fait que la chambre de réserve et la chambre de combustion présentent, suivant l'invention, une paroi de délimitation commune sollicitée uniquement par la pression différentielle entre les deux chambres, laquelle paroi est en outre de préférence formée complétement par le piston différentiel nécessaire de toute façon.L'injection directe du propergol permet, sous une construction très simple, un déroulement sans retard de la réaction, avec des pertes de pression réduites et une débit Relevé de propergol, lequel est régulé automatiquement, sans dispositifs auxiliaires particuliers, à une valeur correspondant à une pression prédéterminée dans la chambre de combustion. Le dispositif conforme à l'invention d'alimentation en propergol convient parfaitement pour des-appli cations exigeant des puissances de propulsion élevées, de courte durée, et en même temps une construction, compacte et légère, à savoir en particulier pour des systèmes de propulsion à faible durée de combustion et à densité de puissance élevée pour des projectiles agissant par énergie cinétique, des projectiles de mortier ou des projectiles à charge creuse, par exemple pour la défense anti-chars. In the device according to the invention for supplying propellant, the propellant reaches, under the action of the differential piston, by the shortest route and without the use of additional control or regulating members of the reserve chamber. propellant directly into the combustion chamber; in comparison with known devices in which the reserve chamber and the combustion chamber are constituted by high-pressure reservoirs separated in space and must be executed with a great thickness on all the boundary walls, we obtain and a considerable saving in weight because the reserve chamber and the combustion chamber have, according to the invention, a common boundary wall urged only by the differential pressure between the two chambers, which wall is further preferably completely formed The direct injection of the propellant allows, under a very simple construction, a procedure without delay of the reaction, with reduced pressure losses and a flow rate of propellant, which is regulated automatically, without particular auxiliary devices, at a value corresponding to a predetermined pressure emitted into the combustion chamber. The device according to the invention of propellant supply is ideally suited for applications requiring high propulsion powers, of short duration, and at the same time a compact and lightweight construction, namely in particular for propulsion systems. low burning time and high power density for kinetic energy projectiles, mortar projectiles or hollow charge projectiles, eg for anti-tank defense.

En se référant au dessin annexé, on va décrire ci-après plus en détail deux exemples de réalisation non limitatifs de l'objet de l'invention; sur ce dessin
la fig. 1 représente schématiquement un dispositif d'alimentation en propergol conforme à l'invention, en combinaison avec un projectile agissant par énergie cinétique;
la fig. 2 est une vue à plus grande échelle, partiellement en coupe, du dispositif d'alimentation de la fig. 1;
la fig. 3 est un diagramme montrant la régulation automatique d'un dispositif d'alimentation suivant l'invention;
la fig. 4 représente, de façon analogue à la fig. 1, un autre exemple de réalisation de l'invention.With reference to the appended drawing, two non-limiting exemplary embodiments of the subject of the invention will be described in more detail below; on this drawing
fig. 1 schematically shows a propellant supply device according to the invention, in combination with a projectile acting by kinetic energy;
fig. 2 is an enlarged view, partly in section, of the feed device of FIG. 1;
fig. 3 is a diagram showing the automatic regulation of a feeding device according to the invention;
fig. 4 represents, in a similar manner to FIG. 1, another embodiment of the invention.

Les fig. 1 et 2 illustrent un projectile agissant par énergie cinétique 2 comportant un dispositif d'alimentation en propergol 4. Le projectile 2 comprend une enveloppe extérieure 6 cylindrique se raccordant à la pointe du projectile à un carénage conique (ogive) 8 et à l'extrémité arrière du projectile & une tuyère de poussée 10. L'espace annulaire 14 situé dans la partie avant du projectile 2 entre un tube de passage 12 et l'enveloppe extérieure 6 ou le carénage 8 sert à recevoir des dispositifs auxiliaires, par exemple le dispositif de guidage. Le diamètre extérieur de l'enveloppe extérieure 6 correspond au calibre du dispositif de lancement du projectile. Figs. 1 and 2 illustrate a kinetic energy projectile 2 having a propellant supply device 4. The projectile 2 comprises a cylindrical outer casing 6 connected to the tip of the projectile to a conical fairing (ogive) 8 and to the end The annular space 14 located in the front part of the projectile 2 between a passage tube 12 and the outer casing 6 or the fairing 8 serves to receive auxiliary devices, for example the device guidance. The outer diameter of the outer casing 6 corresponds to the caliber of the launching device of the projectile.

Le dispositif d'alimentation en propergol 4 se trouvant dans la partie arrière de l'enveloppe cylindrique extérieure 6 comprend une chambre de réserve de propergol 16 et une chambre de combustion 18 débouchant dans la tuyère de poussée 10, les deux chambres 16, 18 étant directement contiguës et séparées l'une de l'autres par une paroi de délimitation réalisée sous la forme d'un piston différentiel 20 monté coaxialement à l'axe du projectile,. de façon mobile en translation en direction de la pointe du projectile, dans le cylindre extérieure 6, son étanchéité vis-a-vis du cylindre 6 étant assurée par un joint torique 22.La surface de pression F1 plus grande du piston différentiel 20, laquelle correspond au diamètre du piston, est sollicitée par la pression dans la chambre de combustion, tandis que la surface de pression F2 plus petite, réduite à une surface annulaire entre le diamètre extérieur du piston 20 et une tige de piston 24 disposée de façon coaxiale sur ce piston, délimite la chambre de réserve 16. La tige de piston 24 traverse la chambre de réserve 16 et son extrémité avant est guidée dans le tube de passage 12, l'étanchéité de la chambre de réserve 16 étant assurée par un > joint torique 28 situé entre la paroi de fond 26 de la chambre 16 et la tige de piston 24. The propellant supply device 4 located in the rear part of the outer cylindrical casing 6 comprises a propellant reserve chamber 16 and a combustion chamber 18 opening into the thrust nozzle 10, the two chambers 16, 18 being directly contiguous and separated from each other by a delimiting wall made in the form of a differential piston 20 mounted coaxially with the axis of the projectile ,. movably in translation towards the point of the projectile, in the outer cylinder 6, its sealing vis-à-vis the cylinder 6 being provided by an O-ring 22.The larger pressure surface F1 of the differential piston 20, which corresponds to the diameter of the piston, is biased by the pressure in the combustion chamber, while the smaller pressure surface F2, reduced to an annular surface between the outer diameter of the piston 20 and a piston rod 24 arranged coaxially on this piston, delimits the reserve chamber 16. The piston rod 24 passes through the reserve chamber 16 and its front end is guided in the passage tube 12, the sealing of the reserve chamber 16 being provided by an> O-ring 28 located between the bottom wall 26 of the chamber 16 and the piston rod 24.

La section avant de la tige de piston 24 constitue le barreau cinétique 30 relié à la section arrière de la tige de piston en passant par une charge d'éjection 32.The forward section of the piston rod 24 constitutes the kinetic bar 30 connected to the rear section of the piston rod via an ejection charge 32.

Un grand nombre de trous borgnes 34 sont ménagés dans le piston différentiel 20, ces trous débouchant vers la chambre de réserve 16 et étant répartis de façon sensiblement uniforme sur la petite surface de piston F2. Ces-trous borgnes 34 communiquent avec la chambre de combustion 18 chacun par un canal d'injection étroit 36, chaque fois plusieurs canaux d'injection 36 étant dirigés ensemble sur un point d'intersection 38 commun situés à distance fixe du piston différentiel 20 dans la chambre de combustion 18, de sorte que les jets de liquide injectés dans la chambre de combustion 18 par les canaux d'injection 36 se rencontre aux points d'intersection 38 ot ils s'écrasent les uns sur les autres, ce qui assure une répartition fine du propergol dans la chambre de combustion 18. Les canaux d'injection 36 sont initialement obturés par une feuille de recouvrement 40 susceptible d'être détruite sous l'action de la pression ou de la chaleur, et la chambre de combustion 18 est initialement obturée, du côté de la tuyère de poussée, par une membrane claquable 42 se rompant sous une pression prédéterminée. A large number of blind holes 34 are formed in the differential piston 20, these holes opening towards the reserve chamber 16 and being distributed substantially uniformly over the small piston surface F2. These blind holes 34 communicate with the combustion chamber 18 each by a narrow injection channel 36, each time several injection channels 36 being directed together on a common point of intersection 38 located at a fixed distance from the differential piston 20 in the combustion chamber 18, so that the jets of liquid injected into the combustion chamber 18 through the injection channels 36 meet at the points of intersection 38 and they crash on each other, which ensures a fine distribution of the propellant in the combustion chamber 18. The injection channels 36 are initially closed by a cover sheet 40 may be destroyed under the action of pressure or heat, and the combustion chamber 18 is initially closed, on the side of the thrust nozzle, by a breakable membrane 42 breaking under a predetermined pressure.

Dans le piston différentiel 20 est en outre formée une chambre intérieure 44 qui s'étend partiellement dans la tige de piston 4 et qui contient une charge d'allumage solide 46 susceptible d'être mise à feu à partir d'un détonateur primaire 48 central, pyrotechnique, à allulage électrique. In the differential piston 20 is furthermore formed an inner chamber 44 which partially extends in the piston rod 4 and which contains a solid ignition charge 46 which can be fired from a central primary detonator 48 , pyrotechnic, with electric lightening.

La chambre intérieure 44 est fermée par une pièce de distribution 50 comportant un bouchon 52 par lequel passent des lignes électriques non représentées allant au détonateur primaire 48. La pièce de distribution 50 comporte plusieurs canaux de sortie de gaz 54 dont les axes passent chaque fois par un point d'intersection 38 des canaux d'injection 36, de sorte que les gaz d'allumage chauds de la charge d'allumage solide 46 sortent par la pièce de distribution 50 en direction des points d'intersection 38, radialement vers l'exté- rieur, dans la chambre de combustion 18.The inner chamber 44 is closed by a distribution piece 50 comprising a plug 52 through which unrepresented electrical lines going to the primary detonator 48 pass. The distribution piece 50 has several gas outlet channels 54 whose axes pass each time through a point of intersection 38 of the injection channels 36, so that the hot ignition gases of the solid ignition charge 46 exit through the distribution piece 50 towards the points of intersection 38, radially towards the outside, in the combustion chamber 18.

La chambre de réserve 16 est remplie d'un propergol liquide constitué soit par un monergol, soit par un mélange d'ergols non hypergolique. En tant que propergol liquide, on peut utiliser, entre autres, du nitrate d'isopropyle, du nitrate d'isopropyle additionné de nitrate de diéthylèneglycol en solution, du nitrate d'isopropyle avec d'autres additifs de sensibilisation ou de flegmatisation, un mélange de dioxane, d'acide nitrique et d'eau, un mélange de nitrométhane, d'acide nitrique et d'eau, ou un mélange d'hydrazine, de nitrate d'hydrazine et d'eau. The reserve chamber 16 is filled with a liquid propellant consisting either of a monergol or of a mixture of non-hypergolic propellants. As liquid propellant, it is possible to use, among others, isopropyl nitrate, isopropyl nitrate supplemented with diethylene glycol nitrate in solution, isopropyl nitrate with other sensitization or phlegmatization additives, a mixture of of dioxane, nitric acid and water, a mixture of nitromethane, nitric acid and water, or a mixture of hydrazine, hydrazine nitrate and water.

Lors de l'allumage, la charge.d'allumage solide 46 est mise à feu par le détonateur primaire 48, après quoi les gaz d'allumage chauds pénètrent dans la chambre de combustion 18 et y produise une augmentation de pression, de sorte que la colonne de propergol dans la chambre de réserve 16 se trouve mise sous pression en passant par le piston différentiel 20 jusqu'≈ce que la feuille de recouvrement 40 soit détruite et que le propergol liquide puisse pénétrer par les trous borgnes 48 et les canaux d'injection 36 dans la chambre de combustion 18 pour y être allumé par les gaz d'allumage chauds. Lors de l'allumage du propergol liquide, la pression dans la chambre de combustion 18 augmente jusqu'à ce que la membrane claquable 42 se rompe et dégage la section d'échappement de la tuyère de poussée 10.Ensuite, le système de propulsion fonctionne jusquià ce que tout le propergol soit consommé. La quantité de matière de la charge d'allumage solide 46 est choisie de manière que cette charge brtzle pendant toute la phase de propulsion. Cette quantité de matière est comprise entre environ 2 et 5% de la quantité de propergol liquide. Après la combustion du propergol, le barreau cinétique 30 est séparé par le dispositif d'éjection 32 de la partie restante de la tige de piston 24 et quitte le t)rojecttle 2 par le tube de passage 12. La durée de combustion s'élève à 0,1 s ou moins, I'agencement étant conçu de manière à permettre des accélérations de 1000 g et davantage avec une pression dans la chambre de combustion comprise entre 200 et 800 bars. Upon ignition, the solid igniting charge 46 is ignited by the primary detonator 48, after which the hot ignition gases enter the combustion chamber 18 and produce a pressure increase thereon, so that the propellant column in the reserve chamber 16 is pressurized through the differential piston 20 until the cover sheet 40 is destroyed and the liquid propellant can penetrate through the blind holes 48 and the drains. injection 36 into the combustion chamber 18 to be ignited by the hot ignition gases. Upon ignition of the liquid propellant, the pressure in the combustion chamber 18 increases until the breakable membrane 42 breaks and releases the exhaust section of the thrust nozzle 10. Next, the propulsion system operates until all the propellant is consumed. The amount of material of the solid ignition charge 46 is chosen so that this charge burns during the entire propulsion phase. This amount of material is between about 2 and 5% of the amount of liquid propellant. After the combustion of the propellant, the kinetic bar 30 is separated by the ejection device 32 from the remaining portion of the piston rod 24 and leaves the t) rojecttle 2 through the passage tube 12. The burning time rises at 0.1 s or less, the arrangement being designed to allow accelerations of 1000 g and more with a pressure in the combustion chamber of between 200 and 800 bar.

En se référant au diagramme de la fig. 3 sur lequel on a porté le débit massique m en fonction de la pressioxi Pc dans a chambre de comLustion, on va décrire la régulation automatique de poussée du dispositif. Par l'action de la pression Pc dans la chambre de combustion, laquelle pression agit sur la grande surface F1 du piston 20, il s'établit dans la chambre de réserve 16 une pression plus élevée déterminée par la petite surface F2 du piston différentiel. Referring to the diagram of FIG. 3, on which the mass flow m has been increased as a function of pressure Pc in a combustion chamber, the automatic thrust regulation of the device will be described. By the action of the pressure Pc in the combustion chamber, which pressure acts on the large surface F1 of the piston 20, it establishes in the reserve chamber 16 a higher pressure determined by the small surface F2 of the differential piston.

Tant que le projectile ne Subit pas d'accélération, cette pression de liquide PT slélè;Ese à PT = '----F2
Sous l'action des forces d'accélération, la pression PT varie légèrement, à savoir de l'ordre de 5%. La différence de pression PT - Pc est la surpression par laquelle le propergol liquide est envoyé dans la chambre de combustion -18.As long as the projectile does not undergo acceleration, this liquid pressure PT slelee Ese at PT = '---- F2
Under the action of the acceleration forces, the pressure PT varies slightly, namely of the order of 5%. The pressure difference PT - Pc is the overpressure by which the liquid propellant is sent into the combustion chamber -18.

On sait que la quantité de propergol-injectée dans la chambre de combustion 18 est définie par la relation

cette quantité étant représentee sur la fig. 3 par la courbe
A en fonction de la pression dans la chambre de combustion, tandis que la quantité de gaz s'échappant de- la chambre de combustion 18 par la tuyère de poussée lO est une fonction approximativement linéaire de la pression dans la chambre de combustion et suit donc approximativement la relation * oopc (droite B sur la fig. 3). Cette relation permet d'obtenir une régulation automatique de la pression Pc dans la chambre de combustion et du débit m au point d'intersection C des deux courbes A et B.Selon la puissance de propulsion exigée, il est doncwpossible de donner à la pression Pc dans la chambre de combustion une valeur prédéterininée optimale. La section droite du col de la tuyère de poussee 10 et la taille nécessaire des trous et canaux d'injection 34, 36 sont déterminées en fonction du débit massique m au point de fonctionnement C. Le dispositif d'alimentation 4 dispose donc d'une régulation automatique de poussée, de pression et de débit au point de fonctionnement C.It is known that the amount of propellant injected into the combustion chamber 18 is defined by the relationship

this quantity being represented in FIG. 3 by the curve
A depending on the pressure in the combustion chamber, while the amount of gas escaping from the combustion chamber 18 through the thrust nozzle 10 is an approximately linear function of the pressure in the combustion chamber and therefore follows approximately the relation * oopc (line B in Fig. 3). This relation makes it possible to obtain an automatic regulation of the pressure Pc in the combustion chamber and of the flow rate m at the point of intersection C of the two curves A and B. According to the propulsive power required, it is therefore possible to give the pressure Pc in the combustion chamber an optimum preset value. The cross-section of the neck of the thrust nozzle 10 and the necessary size of the holes and injection channels 34, 36 are determined as a function of the mass flow m at the operating point C. The feed device 4 therefore has a automatic thrust, pressure and flow control at the operating point C.

Le projectile representé sur la fig. 4 présente sensiblement la même structure et le même mode de fonctionnement que le projectile suivant les fig. 1 et 2, et les parties correspondantes des deux projectiles possèdent les mêmes références. Cependant, dans l'exemple de réalisation de la fig. 4, la chambre de réserve 16 est subdivisée par une douille annulaire 56 fixée au piston différentiel 20 de façon coaxiale à l'axe du projectile et à la tige de piston 24, en deux chambres 58 et 60 séparées l'une de l'autre, les trous d'injection 34, 36 situés radialement à l'extérieur communiquant avec la chambre 58 et les trous d'injection 34, 36 situés radialement à l'intérieur communiquant avec la chambre 60, de sorte que le dispositif d'alimentation 4 peut fonctionner avec un propergol liquide hypergolique dont les deux ergols sont stockés séparément chacun dans l'une des deux chambres 58, 60 de la chambre de réserve 16. La douille 56 traverse la paroi de fond 26 comportant ici un système d'étanchéité 62 et est poussée pendant la combustion, conjointement avec la tige de piston 24, par le piston différentiel 20, dans la partie avant du projectile 2. Au lieu de la douille 56, on peut également prévoir un soufflet. The projectile represented in FIG. 4 has substantially the same structure and the same mode of operation as the projectile according to FIGS. 1 and 2, and the corresponding parts of the two projectiles have the same references. However, in the embodiment of FIG. 4, the reserve chamber 16 is subdivided by an annular bushing 56 fixed to the differential piston 20 coaxially with the axis of the projectile and the piston rod 24, in two chambers 58 and 60 separated from each other , the injection holes 34, 36 located radially on the outside communicating with the chamber 58 and the injection holes 34, 36 located radially inwardly communicating with the chamber 60, so that the feed device 4 can operate with a hypergolic liquid propellant whose two propellants are stored separately each in one of the two chambers 58, 60 of the reserve chamber 16. The bushing 56 passes through the bottom wall 26, here including a sealing system 62 and is pushed during combustion, together with the piston rod 24, by the differential piston 20, in the front part of the projectile 2. Instead of the sleeve 56, it is also possible to provide a bellows.

La tige de piston 24 est réalisée, dans sa partie avant, sous la forme d'un tube de guidage 64 creux, renfermant le barreau cinétique 30 et à l'extrémité arrière du barreau 30 se trouve une charge propulsive 66 qui est allumée en fin de combustion du propergol et éjecte ainsi le barreau 30 du tube de guidage 64 en lui imprimant une post-accélération supplémentaire. The piston rod 24 is formed, in its front part, in the form of a hollow guide tube 64, enclosing the kinetic bar 30 and at the rear end of the bar 30 is a propellant charge 66 which is turned on at the end. propellant combustion and thus ejects the bar 30 of the guide tube 64 by printing an additional post-acceleration.

Par ailleurs, la structure et le mode de fonctionnement du projectile 2 suivant la fig. 4 sont les mêmes que pour le projectile de l'exemple de réalisation des fig. 1 à 3. Moreover, the structure and mode of operation of the projectile 2 according to FIG. 4 are the same as for the projectile of the embodiment of FIGS. 1 to 3.

Claims

A propellant supply device comprising a gas generator or a combustion chamber, in particular for a propulsion system with a short combustion time, and a propellant reserve chamber for one or more propellants, in particular two liquid propellants. , stored separately, the propellant reserve chamber being delimited by a differential piston whose largest face is urged by the pressure in the combustion chamber and whose smallest face acts on the propellant or propellant and forces them back during the operating outside the propellant reserve chamber for sending them into the combustion chamber, characterized in that the propellant reserve chamber (16) and the combustion chamber (18) are directly contiguous and have a common boundary wall formed at least partially by the differential piston (20) and that said boundary wall is traversed by one or more tr or injection (34, 36) for the propellant or propellant, said holes communicating the reserve chamber with the combustion chamber.

2. propellant supply device according to claim 1, characterized in that the injection holes (34, 36) are formed in the differential piston (20).

3. propellant supply device according to claim 1 or 2, characterized in that the differential piston (20) is mounted to move in translation in a cylindrical container (6), divided by the piston stakes chambers of which one is the combustion chamber (18) and the other reserve chamber (16) and that the differential piston comprises one or more piston rods (24) passing through the reserve chamber to reduce the area of one of the his faces.

4. propellant supply device according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises an ignition charge (46) having the same burning time as the propellant.

5. propellant supply device according to any one of the preceding claims, characterized in that for the injection of the liquid propellant by means of crushing jets, each time several injection holes (34, 36 ) are directed to a common intersection point (38) located at a fixed distance from the differential piston (20) in the combustion chamber (18).

Propellant supply device according to Claim 4 or 5, characterized in that the ignition charge (46) is mounted on the differential piston (20) and communicates with the combustion chamber (18) via the channels. output of the gases (54) directed at the aforementioned intersection point (s) (38).

7. propellant supply device according to any one of the preceding claims, characterized in that the combustion chamber (18) is closed at the outlet side by a snap-in membrane (42) breaking under a predetermined pressure.

8, propellant supply device according to any one of the preceding claims, characterized in that the injection holes (34, 36) are closed by a membrane (40) may be destroyed during ignition under the action of pressure and / or heat.

9. propellant supply device according to any one of the preceding claims, for a propulsion system with a short combustion time with a thrust nozzle following the combustion chamber, characterized in that the reserve chamber of propellant (16) is arranged coaxially with the combustion chamber (18) and in front of the latter in the direction of flight.

10. propellant supply device according to claim 9, characterized in that when using the propulsion system with a short combustion time for a projectile with a tapered rod acting kinetic energy (2), the bar kinetics (30) is disposed on a piston rod (24) coaxially attached to the differential piston (20) and traversing the propellant reserve chamber (16).

11. propellant supply device according to claim 10, characterized in that the kinetic rod (30) constitutes a portion of the piston rod (24) which is ejectable from the latter by a propellant charge and passes through the chamber of reserve (16) when the latter is full.

12. propellant supply device according to claim 10, characterized in that the section of the piston rod (24) located forward in the direction of flight and passing through the reserve chamber (16) when the latter is solid and is in the form of a hollow guide tube (64) receiving the kinetic bar (30) and x the rear end of which is provided a pre-pulsing load (66) for printing a post-acceleration kinetic bar at the end of combustion of the propellant.

13. propellant supply device according to any one of the preceding claims, characterized in that the propellant is constituted by a liquid monergol or a non-hypergolic mixture of several propellants.