WO2012171718A1 - Procede alternatif de demantelement de moteurs a propergol solide. - Google Patents

Procede alternatif de demantelement de moteurs a propergol solide. Download PDF

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WO2012171718A1
WO2012171718A1 PCT/EP2012/058293 EP2012058293W WO2012171718A1 WO 2012171718 A1 WO2012171718 A1 WO 2012171718A1 EP 2012058293 W EP2012058293 W EP 2012058293W WO 2012171718 A1 WO2012171718 A1 WO 2012171718A1
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propellant
thrusters
water
basin
thruster
Prior art date
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PCT/EP2012/058293
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Inventor
Didier MAILLET
Christophe DOUAIS
Nicolas Rumeau
Dominique Leveque
Original Assignee
Roxel France
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02K—JET-PROPULSION PLANTS
    • F02K9/00—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
    • F02K9/08—Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof using solid propellants
    • F02K9/32—Constructional parts; Details not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B33/00—Manufacture of ammunition; Dismantling of ammunition; Apparatus therefor
    • F42B33/06—Dismantling fuzes, cartridges, projectiles, missiles, rockets or bombs
    • F42B33/067—Dismantling fuzes, cartridges, projectiles, missiles, rockets or bombs by combustion
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49229—Prime mover or fluid pump making

Definitions

  • the invention relates to the field of dismantling mainly solid propellant propellants, in particular engines fitted to propelled vehicles arriving at the end of their operational life and having to be withdrawn from operational theaters and storage capacities.
  • the invention also covers the field of activity consisting of simple remotorizations propelled machines.
  • a solid propellant propellant generally consists of a cylindrical outer body, more commonly known as propellant body, blind or opening on both ends, in which are deposited connecting materials, thermal protection and liner, allowing the maintenance in place solid propellant inside the body.
  • the solid propellant is the material whose combustion generates gases whose ejection by the nozzle is responsible for the propulsion of the machine on which the thruster is integrated.
  • the fuel may have two distinct architectures, one called “glued molded”, illustrated in FIG. 1, for which the propellant 13 is integral with the body of propellant 1 1 and its thermal protective coating 12 through structural connections provided by the liner 14, the other called “free”, illustrated in Figure 2, for which the loading of propellant 22, previously crosslinked and inhibited, is held in place within the thruster body 21 by wedges 23 and 24 defining a gap 26.
  • the dismantling of a solid propellant propellant generally consists in reducing it to a configuration such that the function for which it was designed, namely the propulsion, and thus the combustion of the propellant, can no longer be ensured.
  • the main reason for the dismantling is the security of property, and especially of the personnel, who can be in the presence of this propulsion even after its reformation.
  • 25/06/1991 proposes to carry out the extraction of the propellant from a glued molded propeller having a central channel, by means of a jet of cryogenic liquid.
  • Such a process derived from the hydraulic knife principle, is known to generate non-negligible industrial cycle times and is therefore not compatible with high dismantling rates.
  • Patent FR 03 08474 issued to the company SNPE Matériaux Energétori on 19/08/2005 describes a dismantling process based on the successive realization of steps of cutting propulsion sections and cryogenic emptying of the propellant contained in each section, the fragments propellant undergoing, after a possible grinding operation, a final treatment operation consisting of a biological treatment of perchlorated residues constituting the liquid effluents (dissolved), residues which have been previously cleared organic and metal (non-soluble) species entering the composition of a composite propellant.
  • Such a method has a significant cycle time. It is also an expensive solution insofar as it involves many cutting and emptying operations. It is also a relatively complex implementation because it uses for the recycling of propellant to a technology using living organisms (bacterial population) whose activity determines the effectiveness of treatment. It is also, because of its biological nature (use of living organisms), very difficult to control, which can represent strong constraints in the context of high dismantling rates.
  • Such a method implementing biological type treatments also has limitations of use, insofar as it is, to date, only suitable for the treatment of water-soluble chemical compounds such as perchlorate Ammonium, oxidizing charge mainly used in the production of composite propellants.
  • water-soluble chemical compounds such as perchlorate Ammonium, oxidizing charge mainly used in the production of composite propellants.
  • it can not be implemented to ensure the dismantling of conventional "double base" solid propellants (SD and Epictetes) or advanced propellants such as XLDB, NEPE Azorgols. It therefore does not address, in particular, the problem of dismantling tactical missile most, for reasons of discretion, incorporate homogeneous propellant technologies.
  • An object of the invention is to provide an alternative dismantling method compatible with as many types of solid propellant propellants as possible, in particular those used in the field of tactical missiles, and allowing a simplification of the dismantling operations and a shortening of the time necessary for this dismantling.
  • the subject of the invention is a method for dismantling solid propellant propellants, the method consisting, for each propellant to be dismantled, of starting up the propellant so as to consume all of the propellant contained therein, then to dismantle the actual structure of the thruster body.
  • the start-up of the propellant and the combustion of the propellant are carried out while the propellant is mounted on a static test bench and immersed in a basin filled with water.
  • the method according to the invention repetitively implements a main sequence comprising the following steps:
  • a first step consisting in mounting a thruster (41) on a static test bench ensuring the propulsion of the thruster in a fixed position;
  • a fourth step consisting, after complete combustion of the propellant, out of the water the static test bench and disassemble the thruster of the test bench;
  • a sixth step of disassembling the body of the empty propellant propellant is
  • test bench used makes it possible to house several thrusters, it repeatedly implements a main sequence comprising the following steps:
  • a fourth step consisting, after starting all the thrusters mounted on the static test stand, out the static test bench of the water and disassemble the thrusters of the test bench;
  • the method according to the invention uses a static test bench comprising a barrel-type device for accommodating several motors and executing a sequential start of the motors mounted on the bench.
  • the method according to the invention repetitively executes the main dismantling sequence, so as to dismantle all the thrusters whose dismantling is required.
  • Each execution of the main sequence is followed by a test determining whether the content of the immersion water in combustion products and the amount of insoluble combustion products deposited at the bottom of the immersion pond make it possible to carry out a new dismantling sequence.
  • a step of recovery and sorting of the insoluble products deposited at the bottom of the immersion basin is carried out as well as a treatment step of purification of the water of this basin.
  • the step of recovering and sorting the insoluble products is followed by recycling operations of these products and the treatment step of water treatment of the pond. immersion is followed by a recycling operation of the products in solution.
  • the step of starting the thrusters also ensures the start of the suction means, these means being stopped after stopping operation of the last thruster during this step.
  • the invention therefore consists in the development of an alternative method, a process resulting from the feedback accumulated in the characterization, on a static test bench immersed in the pool, of solid propellant propellants dedicated to the propulsion of underwater devices. cruise missiles.
  • the alternative method presented in the rest of the text makes it possible to obtain a high daily rate of treatment. It also has the following features:
  • the process does not involve in particular, before treatment, operations such as disassembly of igniters and nozzles nor propellant section cutting and propellant removal operations, the propulsion unit being destroyed in a configuration identical to that of its delivery by the initial owner, after the munition unbundling operations (withdrawal of the military head),
  • solid propellants solid propellants
  • materials used in the field of defense in particular, the range extending from double base propellants (SD, Epictrise) to composite propellants (butargols, isorgols) and propellants of new generations (XLDB, NEPE, Azorgol),
  • FIG. 1 the schematic representation of a propellant body with a "glued molded" structure fuel
  • FIG. 3 is a schematic flow diagram of the steps of the main sequence of the method according to the invention.
  • FIGS. 4 and 5 are diagrammatic illustrations of the main installations required for the implementation of the method, according to two variant embodiments,
  • FIG. 6 is a schematic flow chart of the method according to the invention, highlighting its advantages
  • FIG. 7 a schematic illustration of an example of an infrastructure making it possible to implement the method according to the invention.
  • the method according to the invention consists in operating the propellant to be dismantled in an appropriate medium, the aquatic medium in this case, until complete combustion of the propellant.
  • the efficiency of the process according to the invention is mainly based on the residence time, in an aqueous medium, of the combustion products released by the propellant during its operation, the residence time in the water of the combustion products being mainly a function of the depth of the basin in which the propeller bathes.
  • the aim here is to be able to contain, within the structure containing the body of water in which the combustion takes place, a basin-type structure for example, most of the gaseous chemical species (hydrochloric acid for example) , liquids and solids (organometallic salts, ...) generated by the combustion of propellant, the retention of these products of combustion being carried out by various physicochemical and thermodynamic mechanisms such as dissolution, condensation or quenching mechanisms.
  • a sequence comprises, for each thruster to be dismantled, the following main stages:
  • a first step 31 1 consisting, the thruster being separated from the rest of the machine, to mount this thruster, equipped with its igniter and its nozzle, on a static test bench, a thrust test bench for example, keeping the thruster in a fixed position during the operating phase,
  • a second step 312 during which the bench equipped with the thruster to be dismantled is immersed at the bottom of a basin filled with water (immersion basin);
  • a fourth step 314 consisting, after complete combustion of the propellant, out of the water thruster and disassembly of the test bench;
  • a sixth step 316 of disassembling the empty propellant propellant body is
  • the method according to the invention ensures that each sequence dismantles a single propeller 41 at a time.
  • it implements a simple support structure 42 for maintaining the immersion in a basin 43 containing a suitable volume of water 44 and the firing of a single propeller at a time, so that for each thruster, the dismantling operation involves a step 312 of immersion of the propellant 41 and the support structure 42 and a step 314 of recovery of the assembly after combustion of the propellant charge.
  • the method according to the invention can be implemented, as illustrated in FIG. , so as to dismantle several thrusters at each sequence 31, in particular by using an appropriate support structure, making it possible to immerse several thrusters simultaneously and to perform a sequential firing of each of the thrusters 51 or more simply the simultaneous firing (firing in burst) of all the thrusters mounted on this structure.
  • Such a configuration thus advantageously avoids having to perform the immersion steps 312 and lift 314 for each of the 51 engines dismantled, which allows to accelerate the rate of dismantling.
  • this support structure consists for example of a rigid support 52, on which is mounted a device 53 of the "barrel" type, which can accommodate several thrusters, mobile in rotation about an axis 54 aligned with the propeller axis 51. It also comprises a motor (not shown in Figure 5) for rotating the cylinder 53 so as to position the thruster to operate in the position for its start, in the low position for example.
  • the structure may consist of a support 52 capable of withstanding the stresses exerted by several thrusters operating simultaneously.
  • the method according to the invention requires the establishment of a basin filled with water 43, whose volume 44, and in particular the depth, is a function of the flow rate outlet of the evacuated products during the combustion of the propellant contained in a propellant.
  • the depth of the basin 43 and its associated volume of water 44 must be sufficient, given the dimensions of the outlet cone 45 of the combustion products to, if not completely prevent, at least as much as possible limiting the surface rise of combustion products.
  • the depth of the basin 43 must in particular be sufficient to ensure an optimal residence time of the species generated by the combustion in order to promote the dissolution in water of all the materials and all the gases soluble in water. It must also be sufficient to slow down the movement of insoluble combustion products (particularly solid particles) and lead them, by settling phenomenon, to remain trapped in the bottom of the pond.
  • the step 315 of rinsing each propellant after combustion of its propellant charge is preferably implemented. washing means for recovering the combustion residues torn off or dissolved by washing at the wall of the propellant.
  • the sixth step 316 of a sequence may, if necessary, be preceded by an optional complementary step 317 consisting in the exposure to a flame of the disassembled propellant bodies, so as to complete the cleaning of the elements of the propellant walls of any residual combustion material and to ensure the complete decontamination (in the pyrotechnic sense) of the structures, particularly metal structures, before proceeding with the storage and then the recycling shipment to identified sectors.
  • an optional complementary step 317 consisting in the exposure to a flame of the disassembled propellant bodies, so as to complete the cleaning of the elements of the propellant walls of any residual combustion material and to ensure the complete decontamination (in the pyrotechnic sense) of the structures, particularly metal structures, before proceeding with the storage and then the recycling shipment to identified sectors.
  • a dismantling phase of a solid propellant propellant stock consists in implementing the dismantling sequence 31 as many times as is necessary to dismantle the entire stock.
  • the method according to the invention mainly consists in producing a plurality of iterations of the sequence 31.
  • Operation 62 for the treatment (regeneration) of the water contained in the basin, the function of which is to recover the elements dissolved in the water during the successive dismantling sequences 31.
  • Operation 62 consists mainly of stabilizing (neutralization of pH of the buffer type) of the water of the immersion basin 43. As illustrated by the example infrastructure of FIG. 7, this operation can be carried out by means of caustic soda delivered by a reservoir 72, the stabilized water being then periodically returned by means of a network of pipes and pumps 76 dedicated for this purpose, to a second storage tank 71 in which certain solid species, averaging a sufficient waiting time can be decanted.
  • the periodicity is notably a function of the rate of destruction.
  • the metal elements are, for example, recycled in the foundry for the production of new metal parts, while the structural elements made of composite materials can, depending on their degree of toxicity, either to undergo subsequent treatment cycles aimed at recovering fibers (carbon, Kevlar) for the production of low-performance composites or charged plastics or for the production of cement, or treated as ultimate waste.
  • fibers carbon, Kevlar
  • control step 61 can be summarized as a simple count of the number of dismantling sequences executed, the test then consisting in determining whether this number reaches a number of sequences, fixed a priori, beyond which one considers that it is necessary to implement operations 62 and 63. Depending on the rate of the dismantling operations carried out, operations 62 and 63 are thus performed more or less frequently, for example monthly.
  • Table 1 illustrates, through observations made during the dismantling and destruction of composite solid propellant propellants in a basin as described above, the behavior of the different liquid and gaseous combustion products that appear during the implementation. process of the invention.
  • Table 1 Example of chemical species generated during a shot in the pool for a solid propellant of the type butargol 68/18.
  • the step 313 of starting a thruster to empty it of its propellant also includes the start of these suction means.
  • the suction means are started before starting the thruster mounted on the test bench (or the first thruster set if the bench houses several thrusters) and are stopped after the thruster has consumed all its propellant (or after the last propellant put in operation has consumed all its propellant).

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Abstract

Le procédé selon l'invention permet de procéder de manière sûre et conforme aux normes environnementales au démantèlement de propulseurs à propergol solide après leur mise à la réforme. Il consiste principalement, pour chaque propulseur à démanteler, à monter celui-ci sur un banc d'essais statiques, à immerger le banc dans un bassin rempli d'eau et à mettre en marche le propulseur de façon à ce que le propergol se consume sous l'eau. La partie soluble des produits de combustion (gaz ou condensais) reste ainsi piégée dans l'eau du bassin tandis que les produits solides non solubles tombent au fond du bassin. Le corps du propulseur ainsi vidé de son combustible et rendu pyrotechniquement inactif est ensuite démonté ou désassemblé.

Description

PROCEDE ALTERNATIF DE DEMANTELEMENT DE MOTEURS A
PROPERGOL SOLIDE
L'invention concerne le domaine du démantèlement principalement de propulseurs à propergol solide, en particulier des moteurs équipant des engins propulsés arrivés en fin de vie opérationnelle et devant faire l'objet d'un retrait des théâtres opérationnels et des capacités de stockage. L'invention couvre également le domaine d'activité consistant à de simples remotorisations des engins propulsés.
Elle concerne en particulier le domaine des moyens permettant de démanteler de tels propulseurs avec une cadence de démantèlement élevée, dans le respect des règles élémentaires de sécurité et des règles relatives à la protection de l'environnement.
Un propulseur à propergol solide est généralement constitué d'un corps extérieur cylindrique, plus communément dénommé corps de propulseur, borgne ou débouchant sur ses deux extrémités, au sein duquel sont déposés des matériaux de liaison, protection thermique et liner, permettant le maintien en place du propergol solide à l'intérieur du corps. Le propergol solide constitue le matériau dont la combustion génère des gaz dont l'éjection par la tuyère est responsable de la propulsion de l'engin sur lequel le propulseur est intégré.
De manière connue, dans un propulseur à propergol solide, comme décrit ci-dessus, le combustible peut présenter deux architectures distinctes, l'une dénommée "moulé collé", illustrée par la figure 1 , pour laquelle le propergol 13 est solidaire du corps de propulseur 1 1 et de son revêtement de protection thermique 12 au travers de liaisons structurales assurées par le liner 14, l'autre dénommée "libre", illustrée par la figure 2, pour laquelle le chargement de propergol 22, préalablement réticulé et inhibé, est maintenu en place au sein du corps de propulseur 21 par des cales 23 et 24 définissant un interstice 26.
Le démantèlement d'un propulseur à propergol solide, c'est à dire sa mise hors service définitive, consiste généralement à réduire celui-ci à une configuration telle que la fonction pour laquelle il a été conçu, à savoir la propulsion, et donc la combustion du propergol, ne puisse plus être assurée. La raison principale du démantèlement est la sécurité des biens, et surtout des personnels, pouvant se trouver en présence de ce propulseur même après sa mise à la réforme.
La procédure de démantèlement adoptée, ainsi que les moyens mis en œuvre, répondent généralement à des exigences diverses, telles que la simplicité des manœuvres exécutées, ou la garantie de sécurité pyrotechnique (non propagation des effets). Ils doivent en outre être en adéquation avec les cadences de démantèlement imposées, c'est-à-dire avec la quantité de propulseurs à traiter durant une période donnée.
L'état de l'art propose plusieurs procédés de démantèlement, qui ne permettent cependant pas de répondre à des exigences élevées en matière de cadences de traitement, ni en matière de simplicité de mise en œuvre. Par simplicité de mise en œuvre, on entend en particulier l'absence d'opération de découpe du corps de propulseur ou de vidange de propergol par un quelconque procédé. Le brevet US 5 220 107 délivré à la société United Technologies
Corporation le 15/06/1993 fait en particulier référence à la fragmentation d'un chargement de propergol nu, par refroidissement à très basse température du chargement et emploi d'un broyeur ou d'une presse pour le fragmenter. Le brevet US 5 025 632 délivré à la société General Atomic le
25/06/1991 propose de réaliser l'extraction du propergol d'un propulseur moulé collé présentant un canal central, au moyen d'un jet de liquide cryogénique. Un tel procédé, dérivé du principe de couteau hydraulique, est connu pour engendrer des temps de cycles industriels non négligeables et n'est donc pas compatible de cadences de démantèlement élevées.
Le brevet US 5 552 093 délivré à David E. Lee le 03/09/1996 revendique quant à lui un procédé d'extraction du propergol d'un propulseur à architecture moulé collé, consistant à immerger totalement le corps de propulseur dans l'azote liquide, tandis que le chargement est fragmenté par application de chocs répétés. Outre son caractère onéreux, un tel procédé ne peut en outre pas être considéré comme satisfaisant du point de vue de la sécurité pyrotechnique, le propergol endommagé (fissuré par exemple) présentant généralement une sensibilité accrue à certaines agressions du type choc.
Le brevet FR 03 08474 délivré à la société SNPE Matériaux Energétiques le 19/08/2005 décrit un procédé de démantèlement basé sur la réalisation successive d'étapes de découpe de tronçons de propulseurs et de vidange cryogénique du propergol contenu dans chaque tronçon, les fragments de propergol subissant, après une éventuelle opération de broyage, une opération finale de traitement consistant en un traitement biologique des résidus perchloratés constituant les effluents liquides (dissouts), résidus qui ont été préalablement débarrassés des espèces organiques et métalliques (non solubles) entrant dans la composition d'un propergol composite.
Un tel procédé présente cependant un temps de cycle important. Il constitue en outre une solution coûteuse dans la mesure où il fait appel à de nombreuses opérations de découpe et de vidange. Il est par ailleurs d'une mise en œuvre relativement complexe car il fait appel pour le recyclage du propergol à une technologie mettant en œuvre des organismes vivants (population de bactéries) dont l'activité conditionne l'efficacité du traitement. Il est en outre, du fait de son caractère biologique (utilisation d'organismes vivants), très difficile à maîtriser, ce qui peut représenter de fortes contraintes dans le cadre de cadences de démantèlement élevées.
Un tel procédé mettant en œuvre des traitements de type biologique présente par ailleurs des limites d'utilisation, dans la mesure où il n'est, à ce jour, adapté qu'au traitement de composés chimiques solubles dans l'eau tels que le perchlorate d'ammonium, charge oxydante majoritairement employée dans la production des propergols composites. Par suite il ne peut être mis en œuvre pour assurer le démantèlement de propergols solides "double base" classiques (SD et Epictètes) ou de propergols avancés tels que les XLDB, NEPE Azorgols. Il ne répond donc pas, en particulier, à la problématique de démantèlement des propulseurs de missiles tactiques dont la plupart, pour des raisons de discrétion, intègrent des technologies de propergols homogènes.
Un but de l'invention consiste à proposer un procédé de démantèlement alternatif, compatible du plus grand nombre possible de type de propulseurs à propergol solide utilisés, en particulier ceux employés dans le domaine des missiles tactiques, et permettant une simplification des opérations de démantèlement et un raccourcissement du laps de temps nécessaire à ce démantèlement.
A cet effet l'invention a pour objet un procédé pour réaliser le démantèlement de propulseurs à propergol solide, le procédé consistant, pour chaque propulseur à démanteler, à mettre en marche le propulseur de façon à consumer la totalité du propergol qu'il renferme, puis à procéder au démontage de la structure proprement dite du corps du propulseur. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, la mise en marche du propulseur et la combustion du propergol sont réalisées alors que le propulseur est monté sur un banc d'essais statiques et immergé dans un bassin rempli d'eau.
Dans un mode de mise en œuvre préféré, le procédé selon l'invention met en œuvre de manière répétitive une séquence principale comportant les étapes suivantes:
Une première étape consistant à monter un propulseur (41 ) sur un banc d'essais statiques assurant le maintien du propulseur en position fixe;
Une deuxième étape durant laquelle on immerge le banc d'essais statiques, équipé du propulseur à démanteler, au fond d'un bassin rempli d'eau;
Une troisième étape de mise en service du propulseur, durant laquelle le propergol se consume au fond du bassin;
Une quatrième étape consistant, après combustion complète du propergol, à sortir de l'eau le banc d'essais statiques et à démonter le propulseur du banc d'essai; Une cinquième étape consistant à rincer le corps du propulseur pour en extraire les résidus de combustion solides qui adhèrent encore aux parois internes du corps du propulseur;
Une sixième étape consistant à démonter le corps du propulseur vide de propergol.
Selon une forme de mise en œuvre particulière, pour laquelle le banc d'essai utilisé permet de loger plusieurs propulseurs, il met en œuvre de manière répétitive une séquence principale comportant les étapes suivantes:
Une première étape consistant à monter des propulseurs sur le banc d'essais statiques;
Une deuxième étape durant laquelle on immerge le banc d'essais statiques, équipé des propulseurs à démanteler, au fond d'un bassin rempli d'eau;
Une troisième étape de mise en marche des propulseurs, les propulseurs étant mis en marche simultanément ou l'un après l'autre;
Une quatrième étape consistant, après mise en marche de l'ensemble des propulseurs montés sur le banc d'essais statiques, à sortir le banc d'essais statiques de l'eau et à démonter les propulseurs du banc d'essai;
Une cinquième étape consistant à rincer le corps de chaque propulseur pour en extraire les résidus de combustion solides qui peuvent encore y adhérer;
Une sixième étape consistant à démonter les corps de propulseurs vides de propergol.
Selon une autre forme de mise en œuvre particulière, le procédé selon l'invention utilise un banc d'essais statiques comportant un dispositif type barillet permettant de loger plusieurs moteurs et d'exécuter une mise en marche séquentielle des moteurs montés sur le banc.
Dans un mode de mise en œuvre préféré, le procédé selon l'invention exécute de manière répétitive la séquence principale de démantèlement, de façon à démanteler l'ensemble des propulseurs dont le démantèlement est requis. Chaque exécution de la séquence principale est suivie d'un test consistant à déterminer si la teneur de l'eau du bassin d'immersion en produits de combustion et la quantité de produit de combustion insolubles déposés au fond du bassin d'immersion permettent d'exécuter une nouvelle séquence de démantèlement.
Dans une forme particulière du mode de mise en œuvre précédent, on exécute, dans le cas où le test est négatif, une étape de récupération et de tri des produits insolubles déposés au fond du bassin d'immersion ainsi qu'une étape de traitement d'épuration de l'eau de ce bassin.
Dans une forme particulière du mode de mise en œuvre précédent, l'étape de récupération et de tri des produits insolubles est suivie d'opérations de recyclage de ces produits et l'étape de traitement d'épuration de l'eau du bassin d'immersion est suivie d'une opération de recyclage des produits en solution.
Dans un mode de mise en œuvre particulier du procédé selon l'invention adapté au cas où le bassin d'immersion étant associé à des moyens d'aspiration d'air disposés au dessus de la surface libre de l'eau du bassin, l'étape de mise en marche des propulseurs, assure également la mise en marche des moyens d'aspiration, ces moyens étant mis à l'arrêt après l'arrêt de fonctionnement du dernier propulseur durant cette étape.
L'invention consiste donc dans le développement d'un procédé alternatif, procédé issu du retour d'expérience accumulé dans la caractérisation, sur banc d'essais statiques immergé en piscine, de propulseurs à propergol solide dédiés à la propulsion de dispositifs sous- marins de missiles de croisière. Avantageusement, le procédé alternatif présenté dans la suite du texte permet d'obtenir une cadence journalière de traitement élevée. Il présente en outre les caractéristiques suivantes :
- absence d'opérations sensibles d'un point de vue de la sécurité pyrotechnique: Le procédé ne comporte en particulier pas, avant traitement, d'opérations telles que le démontage d'allumeurs et de tuyères ni d'opérations de découpe de tronçon de propulseurs et de vidange de propergol, le propulseur étant détruit dans une configuration identique à celle de sa livraison par le propriétaire initial, après les opérations de dégroupage de la munition (retrait de la tête militaire),
- maîtrise des effets d'une combustion mal contrôlée (effets thermiques, éclats, ..., etc.) en cas d'événements pyrotechniques imprévu,
- compatibilité avec les architectures à chargement moulé collé aussi bien qu'avec les architectures à chargement libre,
- compatibilité avec une très large gamme de matériaux énergétiques (propergols solides) correspondant aux diverses architectures de propulseurs à démanteler, matériaux utilisés dans le domaine de la défense notamment, la gamme s'étendant des propergols double base (SD, Epictète) aux propergols composites (butargols, isorgols) et aux propergols de nouvelles générations (XLDB, NEPE, Azorgol),
- limitation, voire suppression totale, des nuisances sonores des tirs en atmosphère (annihilation des surpressions aériennes),
- limitation, voire suppression totale, des pollutions atmosphériques (émission de NOx et d'espèces gazeuses acides, telles que l'acide chlorhydrique par exemple) engendrées par les phases de destruction par brûlage en atmosphère.
- valorisation des éléments inertes du propulseur (corps de propulseurs métalliques ou composites, ...) au travers de filières de recyclage identifiées (retour en fonderie pour les métaux, recyclage des fibres de carbone et kevlar, )
Les caractéristiques et avantages de l'invention seront clairement présentés dans la description qui suit, description faite en regard des figures annexées qui présentent: - la figure 1 , la représentation schématique d'un corps de propulseur avec combustible à structure "moulée collée";
- la figure 2, la représentation schématique d'un corps de propulseur avec combustible à structure "libre";
- la figure 3, un organigramme schématique des étapes de la séquence principale du procédé selon l'invention; - les figures 4 et 5, des illustrations schématiques des installations principales nécessaires à la mise en œuvre du procédé, selon deux variantes de réalisation,
- la figure 6, un organigramme schématique d'ensemble du procédé selon l'invention, mettant en évidence ses avantages;
- la figure 7, une illustration schématique d'un exemple d'infrastructure permettant de mettre en œuvre le procédé selon l'invention.
D'un point de vue technique général, le procédé selon l'invention consiste à faire fonctionner le propulseur à démanteler dans un milieu approprié, le milieu aquatique en l'occurrence, jusqu'à combustion complète du propergol. L'efficacité du procédé selon l'invention repose principalement sur le temps de séjour, dans un milieu aqueux, des produits de combustion dégagés par le propulseur durant son fonctionnement, le temps de séjour dans l'eau des produits de combustion étant principalement fonction de la profondeur du bassin dans lequel baigne le propulseur. Le but recherché ici est de pouvoir contenir, au sein de la structure renfermant la masse d'eau dans laquelle s'opère la combustion, une structure de type bassin par exemple, la plus grande part des espèces chimiques gazeuses (acide chlorhydrique par exemple), liquides et solides (sels organométalliques, ... ) générées par la combustion du propergol, la rétention de ces produits de combustion étant réalisée par différents mécanismes physico-chimiques et thermodynamiques tels que des mécanismes de dissolution, de condensation ou encore de trempe.
Le procédé selon l'invention met en œuvre des séquences successives 31 de démantèlement. Comme l'illustre la figure 3, une séquence comporte, pour chaque propulseur à démanteler, les étapes principales suivantes:
Une première étape 31 1 consistant, le propulseur étant désolidarisé du reste de l'engin, à monter ce propulseur, équipé de son allumeur et de sa tuyère, sur un banc d'essais statiques, un banc d'essais de poussée par exemple, assurant le maintien du propulseur en position fixe durant la phase de fonctionnement, Une deuxième étape 312 durant laquelle on immerge le banc équipé du propulseur à démanteler au fond d'un bassin rempli d'eau (bassin d'immersion);
Une troisième étape 313 de mise en service du propulseur, phase durant laquelle le propergol se consume au fond du bassin;
Une quatrième étape 314 consistant, après combustion complète du propergol, à sortir de l'eau le propulseur et à le démonter du banc d'essai;
Une cinquième étape 315 consistant à rincer le corps du propulseur pour en extraire les espèces liquides ainsi que les résidus de combustion solides qui adhèrent encore aux parois internes du propulseur;
Une sixième étape 316 consistant à démonter le corps de propulseur vide de propergol.
Selon la cadence de démantèlement imposée, la mise en œuvre des différentes étapes peut être réalisée de différentes façons et en mettant en œuvre des moyens variés.
Ainsi, dans une forme de mise en œuvre simple, illustrée par la figure 4, le procédé selon l'invention assure à chaque séquence le démantèlement d'un seul propulseur 41 à la fois. Pour ce faire il met en œuvre une structure de support simple 42 permettant de procéder au maintien en immersion dans un bassin 43 contenant un volume d'eau approprié 44 et à la mise à feu d'un seul propulseur à la fois, de sorte que, pour chaque propulseur, l'opération de démantèlement implique une étape 312 d'immersion du propulseur 41 et de la structure support 42 puis une étape 314 de remontée de l'ensemble après combustion du chargement de propergol.
Alternativement, si la campagne de démantèlement nécessite une cadence élevée, du fait de l'urgence de ce démantèlement ou du nombre de propulseurs à démanteler par exemple, le procédé selon l'invention peut être mis en œuvre, comme l'illustre la figure 5, de façon à démanteler plusieurs propulseurs à chaque séquence 31 , en utilisant notamment une structure support appropriée, permettant d'immerger plusieurs propulseurs simultanément et de réaliser une mise à feu séquentielle de chacun des propulseurs 51 ou plus simplement la mise à feu simultanée (tir en salve) de tous les propulseurs montés sur cette structure. Une telle configuration évite ainsi avantageusement d'avoir à exécuter les étapes d'immersion 312 et de remontée 314 pour chacun des propulseurs 51 démantelés, ce qui permet d'accélérer la cadence de démantèlement.
Dans le cas d'une mise à feu séquentielle, telle qu'illustrée par la figure 5, cette structure support est par exemple constituée d'un support rigide 52, sur lequel est monté un dispositif 53 de type "barillet", pouvant accueillir plusieurs propulseurs, mobile en rotation autour d'un axe 54 aligné avec l'axe des propulseurs 51 . Elle comporte également un moteur (non représenté sur la figure 5) permettant de faire tourner le barillet 53 de façon à positionner le propulseur à actionner dans la position prévue pour sa mise en marche, en position basse par exemple.
Dans le cas d'une mise à feu simultanées de tous les moteurs montés sur le support (tir en salve) en revanche, la structure peut être constituée d'un support 52 capable de supporter les contraintes exercées par plusieurs propulseurs fonctionnant simultanément.
Pour réaliser un démantèlement optimal en termes de récupération des produits de combustion, le procédé selon l'invention nécessite la mise en place d'un bassin rempli d'eau 43, dont le volume 44, et en particulier la profondeur, est fonction du débit de sortie des produits évacués pendant la combustion du propergol contenu dans un propulseur.
D'un point de vue pratique la profondeur du bassin 43 et son volume d'eau associé 44 doivent être suffisants, compte tenu des dimensions du cône de sortie 45 des produits de combustion pour, sinon empêcher complètement, du moins limiter le plus possible la remontée en surface des produits de combustion. La profondeur du bassin 43 doit en particulier être suffisante pour assurer un temps de séjour optimal des espèces générées par la combustion afin de favoriser la dissolution dans l'eau de toutes les matières et de tous les gaz solubles dans l'eau. Elle doit également être suffisante pour freiner le mouvement des produits de combustion non solubles (particules solides en particulier) et conduire ceux-ci, par phénomène de décantation à rester piégés en fond de bassin.
Dans un but identique d'optimisation de la récupération des produits de combustion, l'étape 315 de rinçage de chaque propulseur après combustion de son chargement de propergol met de préférence en œuvre des moyens de lavage permettant la récupération des résidus de combustion arrachés ou dissouts par lavage à la paroi du propulseur.
Selon l'invention, la sixième étape 316 d'une séquence peut, si nécessaire, être précédée d'une étape complémentaire optionnelle 317 consistant en l'exposition à une flamme des corps de propulseur démontés, de façon à achever le nettoyage des éléments de parois du propulseur de tout résidu de matériau de combustion et à garantir la décontamination (au sens pyrotechnique) complète des structures, des structures métalliques en particulier, avant de procéder au stockage puis à l'envoi en recyclage vers des filières identifiées.
D'un point de vue opérationnel, une phase de démantèlement d'un stock de propulseurs à propergol solide consiste à mettre en œuvre la séquence de démantèlement 31 autant de fois qu'il est nécessaire pour démanteler l'ensemble du stock. Par suite le procédé selon l'invention consiste principalement à réaliser une pluralité d'itérations de la séquence 31 . Cependant, dans la mesure où le volume d'eau contenu dans le bassin se charge progressivement de produits de combustion dissouts et que le fond du bassin se charge d'éléments insolubles, il est nécessaire, après un certain nombre d'itérations de nettoyer le fond du bassin et de reconditionner l'eau qui y est contenue.
C'est pourquoi le procédé selon l'invention peut être décrit, comme illustré par la figure 6, comme l'alternance de groupes de séquences 31 chaque groupe étant séparé du suivant par une étape 61 de contrôle de la teneur de l'eau du bassin en composés chimiques dissouts et de la quantité de résidus solides présents au fond du bassin. Selon le résultat du contrôle un groupe de séquences de démantèlement 31 peut être suivi par le groupe suivant ou séparé de celui-ci par une opération de maintenance comportant plusieurs opérations:
- une opération 62 de traitement (régénération) de l'eau contenue dans le bassin, régénération ayant pour fonction de récupérer les éléments dissouts dans l'eau au cours des séquences successives de démantèlement 31 . L'opération 62 consiste principalement à réaliser une stabilisation (neutralisation du pH du type tamponnage) de l'eau du bassin d'immersion 43. Comme l'illustre l'exemple d'infrastructure de la figure 7, cette opération peut être réalisée au moyen de soude caustique délivrée par un réservoir 72, l'eau stabilisée étant ensuite renvoyée périodiquement, au moyen d'un réseau de canalisations et de pompes 76 dédiées à cet usage, vers un deuxième bassin de stockage 71 au sein duquel certaines espèces solides, moyennent une durée d'attente suffisante pourront être décantées. La périodicité est notamment fonction de la cadence de destruction.
A la suite d'un tel transfert, et afin de procéder aux séquences de démantèlement suivantes, il est alors procédé au transfert d'une réserve d'eau "propre", contenue dans un bassin 75, vers le bassin de tir 43. Par eau "propre" on entend ici une eau recyclée, c'est-à-dire débarrassée le plus possible des produits de combustion dissouts au cours d'une utilisation précédente. On assiste ainsi de manière périodique, au cours du déroulement des différentes séquences de démantèlement, à l'exécution de séquences consistant chacune à réaliser la vidange du bassin 43 dans le bassin 71 , du bassin 71 dans le bassin 75 et du bassin 75 dans le bassin 43. Ces séquences de vidange et de remplissage sont ainsi répétées jusqu'à ce que les analyses faites sur les trois bassins 43, 71 et 75 mettent en évidence la nécessité de procéder à un renouvèlement complet (par pompage) de l'eau utilisée, le renouvellement complet ayant lieu, a priori, une fois par an. L'eau alors récupérée fait elle-même l'objet d'un retraitement via des filières adaptées, tandis qu'une eau "propre" est alors employée pour remplir les bassins 43 et 75.
- une opération 63 de récupération et de séparation des produits de combustion solides présents au fond des bassins 43 et 71 , produits qui se sont, sous l'effet de la gravité, accumulés au fond des bassins au cours des séquences successives de démantèlement 31 . Ces produits sont ainsi évacués périodiquement vers un bassin de stockage tampon 73. Ces déchets sont ensuite séparés et recyclés de manière appropriée. Ils font l'objet soit d'opérations 65 ou 66 de valorisation en ce qui concerne les produits recyclables, soit d'une mise en décharge 67 pour les déchets ultimes non recyclables.
Ainsi, les éléments métalliques sont, par exemple, recyclés en fonderie pour la production de nouvelles pièces métalliques, tandis que les éléments structuraux en matériaux composites peuvent, selon leur degré de toxicité, soit subir des cycles de traitement postérieurs visant à récupérer les fibres (carbone, kevlar) pour la production de composites basses performances ou de matières plastiques chargées ou pour la production de ciment, soit traités comme des déchets ultimes.
Il est à noter que l'étape de contrôle 61 peut se résumer à un simple comptage du nombre de séquences de démantèlement exécutées, le test consistant alors à déterminer si ce nombre atteint un nombre de séquences, fixé a priori, au-delà duquel on considère qu'il est nécessaire de mettre en œuvre les opérations 62 et 63. Suivant la cadence des opérations de démantèlement réalisées, les opérations 62 et 63 sont ainsi réalisées de façon plus ou moins fréquente, mensuellement par exemple.
Le tableau 1 illustre, au travers d'observations réalisées lors du démantèlement et de la destruction de propulseurs à propergol solide de type composite dans un bassin tel que décrit précédemment, le comportement des différents produits de combustion liquides et gazeux qui apparaissent durant la mise en œuvre du procédé selon l'invention.
Espèces chimiques Fractions
dégagées massiques
présents Mécanismes observés au
Etats
dans les gaz cours du traitement
Abréviation Dénomination de
combustion
Pas de réaction au contact de
Monoxyde de l'eau du bassin. Remonte à la
CO Gazeux 21 ,2 %
carbone surface et est évacué sous forme gazeuse.
Espèce soluble dans l'eau. Le co2 Dioxyde de temps de séjour amène à la
Gazeux 2,8 %
carbone transformation du C02 en acide carbonique HC03-
Espèce très soluble dans
Acide
HCI Gazeux 20,2 % l'eau. Transformation à l'état chlorhydrique
liquide au sein du bassin
Espèce non soluble dans l'eau. Remonte à la surface et
H2 Hydrogène Gazeux 2,1 %
est évacuée sous forme gazeuse.
Espèce gazeuse qui se
H20 Eau Gazeux 9,4 % condense sous la forme liquide au sein du bassin
Espèce non soluble dans l'eau. Ne se recombine pas
N2 Azote Gazeux 8,3 %
avec l'oxygène atmosphérique à la surface du bassin
Espèce condensée sous la forme solide au contact de
Al203 Alumine Liquide 34 %
l'eau. Piégée par décantation au fond du bassin
Espèce soluble dans l'eau.
Chlorure
FeCI2 Liquide 1 ,5 % Reste piégée dans le bassin ferreux
de traitement.
Tableau 1 : Exemple d'espèces chimiques générées lors d'un tir en piscine pour un propergol solide du type butargol 68/18.
Il est à noter que, comme on peut le constater à la lecture du tableau 1 , certaines espèces gazeuses ne subissent aucune transformation lors de leur passage dans l'eau, de sorte qu'elles remontent en surface et s'évacuent dans l'atmosphère. Les espèces gazeuses ne subissant aucune transformation présentent potentiellement un danger pour d'éventuels opérateurs. Par ailleurs, leur rejet dans l'atmosphère est sujet à réglementation qui fixe le seuil maximum de rejet hebdomadaire autorisé, réglementation matérialisée par les arrêtés préfectoraux relatifs à l'exploitation du site industriel considéré dans lequel le procédé est mis en œuvre. C'est pourquoi dans une forme de mise en œuvre préférée, le procédé selon l'invention est réalisé avec un bassin au dessus duquel sont mis en place des moyens d'aspiration (hotte aspirante) qui permettent de récupérer ces espèces gazeuses et de les traiter par traitement catalytique.
Par suite, dans cette forme de mise en œuvre, l'étape 313 de mise en marche d'un propulseur en vue de le vider de son propergol comporte aussi la mise en marche de ces moyens d'aspiration. Les moyens d'aspiration sont mis en marche avant la mise en marche du propulseur monté sur le banc d'essais (ou du premier propulseur mis en marche si le banc loge plusieurs propulseurs) et sont mis à l'arrêt après que le propulseur a consumé tout son propergol (ou après que le dernier propulseur mis en marche a consumé tout son propergol).

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé pour réaliser le démantèlement de propulseurs à propergol solide, caractérisé en ce que l'on procède pour chaque propulseur (41 ) à la mise en marche du propulseur de façon à consumer la totalité du propergol qu'il renferme, puis au démontage de la structure proprement dite du corps du propulseur, la mise en marche du propulseur (41 ) et la combustion du propergol étant réalisées alors que le propulseur (41 ) est monté sur un banc d'essais statiques (42) et immergé dans un bassin (43) rempli d'eau (44).
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il met en œuvre de manière répétitive une séquence principale (31 ) comportant les étapes suivantes:
Une première étape (31 1 ) consistant à monter un propulseur (41 ) sur un banc d'essais statiques (42) assurant le maintien du propulseur en position fixe;
Une deuxième étape (312) durant laquelle on immerge le banc d'essais statiques (42), équipé du propulseur (41 ) à démanteler, au fond d'un bassin (43) rempli d'eau (44);
Une troisième étape (313) de mise en service du propulseur (41 , 51 ), durant laquelle le propergol se consume au fond du bassin;
Une quatrième étape (314) consistant, après combustion complète du propergol, à sortir de l'eau le banc d'essais statiques (42) et à démonter le propulseur (41 ) du banc d'essai (42);
Une cinquième étape (315) consistant à rincer le corps du propulseur pour en extraire les résidus de combustion solides qui adhèrent encore aux parois internes du corps du propulseur;
Une sixième étape (316) consistant à démonter le corps du propulseur vide de propergol.
3. . Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que, le banc d'essai utilisé permettant de loger plusieurs propulseurs, il met en œuvre de manière répétitive une séquence principale (31 ) comportant les étapes suivantes:
Une première étape (31 1 ) consistant à monter des propulseurs (51 ) sur le banc d'essais statiques (52); Une deuxième étape (312) durant laquelle on immerge le banc d'essais statiques (52), équipé des propulseurs (51 ) à démanteler, au fond d'un bassin (43) rempli d'eau (44);
Une troisième étape (313) de mise en marche des propulseurs (51 ), les propulseurs étant mis en marche simultanément ou l'un après l'autre;
Une quatrième étape (314) consistant, après mise en marche de l'ensemble des propulseurs (51 ) montés sur le banc d'essais statiques
(52) , à sortir le banc d'essais statiques de l'eau et à démonter les propulseurs (51 ) du banc d'essai (52);
Une cinquième étape (315) consistant à rincer le corps de chaque propulseur pour en extraire les résidus de combustion solides qui peuvent encore y adhérer;
Une sixième étape (316) consistant à démonter les corps de propulseurs vides de propergol.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il met en œuvre un banc d'essais statiques (52) comportant un dispositif type barillet
(53) permettant de loger plusieurs propulseurs et d'exécuter une mise en marche séquentielle des propulseurs montés sur le banc d'essais statiques (52).
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'on exécute de manière répétitive la séquence de démantèlement (31 ), de façon à démanteler l'ensemble des propulseurs dont le démantèlement est requis; chaque exécution de la séquence principale (31 ) étant suivie d'un test (61 ) consistant à déterminer si la teneur de l'eau du bassin (44) en produits de combustion et la quantité de produits de combustion insolubles déposés au fond du bassin (43) permettent d'exécuter une nouvelle séquence de démantèlement (31 ).
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que, dans le cas où le test (61 ) est négatif, on exécute une étape (63) de récupération et de tri des produits insolubles déposés au fond du bassin (43) ainsi qu'une étape (62) de traitement d'épuration de l'eau du bassin.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que une étape (63) de récupération et de tri des produits insolubles est suivie d'opérations (65, 66 et 67) de recyclage de ces produits et que l'étape (62) de traitement d'épuration de l'eau du bassin est suivie d'une opération (64) de recyclage des produits en solution.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications revendication 2 à 6, caractérisé en ce que, le bassin d'immersion (43) étant associé à des moyens d'aspiration d'air disposés au dessus de la surface libre de l'eau du bassin (44), l'étape (313) de mise en marche des propulseurs (51 ), assure également la mise en marche des moyens d'aspiration, ces moyens étant mis à l'arrêt après l'arrêt de fonctionnement du dernier propulseur durant cette étape (313).
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