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Generic
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alkali metal SILICate
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epoxide
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alkali metal
(3)
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metal
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Molecule
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silicate
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sodium silicate
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water
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boron
(2)
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DES
(1)
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Physical
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de 2 mm
(2)
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30 bar
(2)
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70 %
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40 %
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25 %
(1)
[22][_]
15 mm
(1)
[23][_]
0,06 W
(1)
[24][_]
5 bar
(1)
[25][_]
10 minutes
(1)
[26][_]
2 minutes
(1)
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3 s
(1)
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0,1 mm
(1)
[29][_]
Gene Or Protein
(2/ 9)
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Etre
(8)
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Apte
(1)
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Polymer
(3/ 5)
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Rayon
(2)
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Silicone
(2)
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Polybutadiene
(1)
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Disease
(1/ 1)
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Rales
(1)
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2511938A1
Family ID 1861999
Probable Assignee Messerschmitt Bolkow Blohm Ges Mit Beschrankter
Haftung
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title COUCHE ISOLANTE POUR MOTEURS-FUSEES A COMBUSTIBLE SOLIDE
Abstract
_________________________________________________________________
COUCHE ISOLANTE POUR MOTEURS-FUSEES A COMBUSTIBLE SOLIDE.
LA COUCHE ISOLANTE A LA PERIPHERIE EXTERIEURE DE LA CHARGE PROPULSIVE
SOLIDE 2 ETOU A LA FACE INTERIEURE DE LA CHAMBRE DE COMBUSTION D'UN
MOTEUR-FUSEE EST UNE COUCHE AQUEUSE DE alkali metal SILICate 3, A
LAQUELLE SONT INCORPORES DES FIBRES OU UN MAT, ET QUI S'EXPANSE EN
MOUSSE LORS DE LA COMBUSTION DE LA CHARGE 2 ET PROTEGE DE CE FAIT LE
CARTER 1 DE LA CHAMBRE DE COMBUSTION CONTRE LES GAZ DE COMBUSTION.
APPLICATION NOTAMMENT AUX MOTEURS-FUSEES A STATOREACTEUR.
Description
_________________________________________________________________
Couche isolante pour moteurs-fusees a combustible solide. La presente
invention concerne, une couche isolante prevue a la peripherie
exterieure de la charge propulsive et/ou a la
face interieure du carter de la chambre de combustion d'un moteur-
fusee. La presente invention concerne egalement un procede de
fabrication de ladite couche isolante.
La couche isolante de la charge propulsive des moteurs-
fusees a statoreacteur doit, d'une part, assurer l'isolation thermique
de la charge propulsive pour la proteger contre un echauffement de au
frottement entre la fusee et l'air, ceci pour eviter que l'allure de
la combustion et de ce fait de la pression ne soit alteree, et,
d'autre part, proteger le carter de la chambre de combustion d'un
echauffement excessif par les gaz de combustion Etant donne qu'au fur
et a mesure que l'epaisseur de la couche isolante de la charge
propulsive augmente, le diametre de la charge et de ce fait le rayon
d'action de la fusee se trouvent reduits, on s'efforce en outre de
satisfaire aux exigences indiquees avec une couche isolante aussi
mince
que possible.
Il est connu de realiser la couche isolante de la charge propulsive en
matiere plastique, par exemple en polybutadiene (demande de brevet
allemand 27 58 814) Etantdonne, cependant, que la matiere plastique
fond en presence des gaz de combustion
et se decompose, on n'evite pas de ce fait qu'il y ait echauf-
fement du carter de la chambre de combustion a de hautes tempe-
ratures Il a egalement ete propose, pour accroitre la resis-
tance de la couche isolante a la conduction de chaleur, par
rapport aux gaz de combustion, d'incorporer des matieres mine-
rales a la matiere plastique,par eaoeple du alkali metal silicate
(brevet americain 3 916 618) Etant donne que la matrice de matiere
plastique fond et se decompose aussi vite, l'effet ainsi
obtenu est toutefois tres faible.
La presente invention a pour objet une couche
isolante prevue a la peripherie exterieur de la charge propul-
sive et/ou sur la face interieure du carter de la chambre de
combustion, y-compris le carter de la chambre de post-conbustion, dans
un moteurfusee, couche isolante qui;, tout en presentant une faible
epaisseur, non seulement empeche que la charge ne soit fortement
echauffee par le frottement entre la fusee et l'air, mais garantisse
en outre que le carter de la chambre de combustion ne subisse qu'un
faible echauffement lors de la combustion La presente invention a
aussi pour objet un procede
de fabrication de ladite couche isolante.
La presente invention permet de resoudre ce probleme
par une couche isolante du type defini ci-dessus qui est cons-
tituee par une couche aqueuse de alkali metal silicate a laquelle sont
incorpores des fibres ou-un mat, et qui forme de
la mousse (s'expanse) lors de la combustion de-la charge.
Une autre caracteristique de la couche isolante proposee par la
presente invention prevoit que la couche de alkali metal silicate
comporte un tissu de resine epoxide sur ses deux faces. -Selon une
autre caracteristique de la couche isolante proposee par-la presente
invention, l'on prevoit, entre la couche alkali metalsilicate ou le
tissu de resine epoxide et le carter de la chambre de combustion, une
couche de matiere
plastique expansee.
Selon un premier mode de realisation du-procede de rea-
lisation de la couche isolante, on chauffe la couche de alkali metal
silicate a une temperature a laquelle elle devient plastique, a la
suite de quoi on enveloppe ou chemise la charge solide avec la couche
de silicate plastique, et on l'insere dans le carter de la chambre de
combustion, avec formation d'une fente annulaire entre la couche de
silicate ou le tissu de resine epoxide et ledit carter, puis on la
chauffe a une temperature a laquelle la couche de silicate commence a
former de la mousse, ceci afin d'obturer la fente annulaire.
Selon un autre mode de realisation du procede, on chauffe la couche de
alkali metal silicate a une-temperature a laquelle elle devient
plastique, a la suite de quoi l'on revet la face interieure du carter
de la chambre de combustion de cette couche plastique, puis on munit
ladite couche ou le tissu de resine epoxyde d'uepoxide agent
d'adherence, et l'on coule ensuite
la masse de combustible dans le carter revetu.
Selon un autre mode de realisation du procede, l'on fait chauffer la
couche de alkali metal silicate a une tempe- rature a laquelle elle
devient plastique, a la suite de quoi on enveloppe ou chemise la
charge propulsive avec la couche de silicate plastique et on l'insere
dans le carter de la chambre de combustion, avec formation d'une fente
annulaire entre la couche de silicate ou le tissu de resine epoxide et
ledit carter, puis on introduit dans la fente annulaire une
masse de mousse de matiere plastique que l'on laisse durcir.
Des couches aqueuses de alkali metal silicate,
auxquelles sont incorpores des fibres ou des mats et qui-
subissent une expansion (formation de mousse) a haute tempe-
rature, sont utilisees dans le batiment comme panneaux de protection
contre l'incendie Elles presentent une teneur en water de 20 a 70 % en
poids On utilise notamment comme fibres les fibres de verre, et comme
mats des tissus de fibres de verre ou des toiles metalliques Les
fibres ou les mats sont utilises dans une proportion de 2 a 40 % en
poids, de preference de 5 a 25 % en poids, rapportee a la alkali metal
silicate contenue dans le panneau L'expansion intervient
sous l'effet des hautes temperatures, telles qu'elles apparais-
sent, par exemple, en cas d'incendie, avec ebullition de l'water
contenue dans le panneau Avec un panneau de alkali metal silicate
d'une epaisseur de 2 mm, on obtient ainsi une couche de mousse
d'environ 15 mm d' epaisseur, qui presente une tres faible
conductibilite thermique (environ 0,06 W/k m) Pour former la couche de
mousse, on considere qu'une pression de gonflement d'environ 5 bar est
necessaire Au-dessus d'environ 9500 C, la couche de mousse fond a
nouveau (voir demande de brevet allemand 1 658 806 ainsi que le
document "Palusol-Brand= schutzplatten", de la Societe BASF AG,
Ludwigshafen, Republique
Federale d'Allemagne) La couche de mousse formee est fragile.
Dans le generateur de gaz d'un moteur-fusee, la pres-
sion atteint une valeur elevee, par exemple 30 bar, et la temperature
qui y regne peut etre, par exemple, de 130 Q O C, tandis qu'elle peut
etre encore sensiblement plus haute dans la chambre de post-combustion
La vitesse d'ecoulement des gaz de combustion est considerable (par
exemple Mach 0,3 dans la chambre de post-combustion). Il doit donc
etre considere comme tres surprenant que la couche aqueuse de silicate
d e alkali metal, expansible ou apte a la formation de mousse, deja
connue dans le batiment, deploie pleinement ses remarquables
proprietes d'isolation thermique egalement dans le cas du generateur
de gaz ou de la chambre de post-combustion d'un moteur-fusee, en depit
des
conditions susmentionnees.
La raison pour laquelle la couche de metal
silicatealcalin se gonfle en formant de la mousse, en depit de la
contre-
pression de, par exemple, 30 bar, dans le moteur-fusee, doit etre
recherchee dans la temperature elevee des gaz de combustion et la
haute pression correspondante de la vapeur d'water dans la couche De
plus, le processus de fusion de la couche de alkali metal silicate
dure relativement longtemps, meme dans le cas des hautes temperatures
indiquees (par exemple 10 minutes), de sorte que, pendant la duree de
combustion de, par exemple, 1 a 2 minutes de la charge propulsive, la
couche de mousse ne fond que tres peu, de sorte que sa resistance a la
transmission de
chaleur n'en est qu'a peine affectee.
C'est ainsi que, lors de la combustion d'une charge propulsive a base
de boron, chemisee dans une couche de alkali metal silicate de 2 mm
d'epaisseur, conforme a la presente invention, la mesure effectuee a
la face exterieure du carter de la chambre de combustion, constitue
par une chemise d'acier, n'a revele qu'une augmentation de temperature
de 50 C. On peut donc utiliser, pour la fabrication de la chemise
d'acier, un acier d'une qualite inferieure En outre, la charge
propulsive utilisee peut etre de plus grande longueur et le rayon
d'action en etre augmente en consequence Enfin, un autre avantage de
la couche de alkali metal silicate est son
faible prix.
Il est connu qu'en ajoutant de l'water on abaisse la tem-
perature d'allumage d'un propergol a base de boron, et que l'on
obtient ainsi une combustion plus complete dans la chambre de
post-combustion La vapeur d'water qui s'echappe de la couche
isolante selon la presente invention renforce cet effet.
La presente invention sera mieux comprise a l'aide de la
description detaillee d'un mode de realisation pris comme
exemple non limitatif et illustre par le dessin annexe, sur lequel la
figure est une vue en coupe longitudinale du
generateur de gaz d'un moteur-fusee, pendant la combustion.
A l'interieur du carter 1 de la chambre de combustion d'un generateur
de gaz est dispose une charge propulsive solide 2, qui est du type a
combustion frontale Une fente annulaire, prevue entre la peripherie
exterieure de la charge 2 et la face interieure du carter 1, est
remplie d'une couche 3, qui est constituee par une couche aqueuse de
silicate, a laquelle sont
incorpores des fibres ou un mat.
Sous l'effet de la temperature de combustion de la charge, la couche 3
s'expanse sur le front de combustion 4, sous la forme d'une couche de
mousse 6 dont l'epaisseur est egale a plusieurs fois, par exemple 7
fois, l'epaisseur de la couche 3 Du fait de la faible conductibilite
thermique et de la grande epaisseur de la couche expansee 6, on evite
autant que faire se peut un echauffement du carter 1 Par ailleurs,
l'epaisseur de la couche 3, qui n'est-pas expansee ou ne l'est que
peu, est suffisante pour empecher que la charge 2 ne soit trop
fortement echauffee par le frottement entre la fusee et l'air. Pour la
fabrication de la couche isolante 3, on fait chauffer, a une
temperature de 60 a 100 C, une plaque de sodium silicate aqueuse, a
laquelle sont incorpores des fibres ou un
mat, cette plaque devenant plastique du fait de cet echauffement.
On peut se procurer de telles plaques de sodium silicate dans le
commerce, o elles sont vendues comme panneaux de protection contre
l'incendie La charge 2 est alors enveloppee ou chemisee par la couche
de sodium silicate plastique, laquelle peut etre collee sur la charge
au moyen d'une colle
au silicone.
Le diametre de la charge 2 chemisee par la couche de sodium silicate
est alors legerement inferieur au diametre interieur du carter 1, de
sorte qu'une fente-annulaire-est formee, apres insertion du progergol
solide 2 dans le carter 1, entre la couche de sodium silicate et ledit
carter 1 La face interieure du carter 1 et/ou la face exterieure de la
couche de sodium silicate peuvent egalement etre enduites d'une colle
au silicone On chauffe alors le carter 1, de sorte que la couche de
sodium silicate atteint, pendant un bref laps de temps, une
temperature dbplus de 1000 C, ce qui fait qu'elle s'expanse quelque
peu et que la fente annulaire entre la couche de sodium silicate et le
carter 1 se trouve comblee La charge solide 2 est alors maintenue de
facon sare dans le carter 1 par la couche 3 La fente formee au joint
de la plaque ou couche plastique lors du chemisage de la charge
2 est egalement obturee par cette expansion partielle.
On peut diminuer l'epaisseur de la couche 3 lorsque l'on prevoit
d'inserer une couche de matiere plastique expansee entre la couche de
alkali metal silicate et le carter de la chambre de combustion C'est
alors la matiere plastique expansee qui assume en premier lieu la
fonction d'isolation thermique de la charge contre un echauffement par
le frottement entre la fusee et l'air, tandis que la protection du
carter 1 contre les gaz de combustion est assuree, de facon encore
parfaitement'
suffisante, avec une couche de mousse 6 de plus faible epais-
seur La couche de matiere plastique expansee est produite par le fait
que l'on met en place, dans la fente annulaire entre la couche de
silicate alcalin et le carter 1, une masse de mousse
de matiere plastique que l'on laisse durcir.
La couche de alkali metal silicate 3 est revetue, sur les deux faces,
d'un tissu de resine epoxyde d'enviroepoxide 0,1 mm d'epaisseur Ce
tissu de resine epoxide empeche l'humidite de la couche de alkali
metal silicate de penetrer dans la charge 2, et empeche aussi en meme
temps l'accelerateur de combustion de migrer de la charge 2 dans la
couche de silicate
de alkali metal 3.
-Au lieu de chemiser la charge propulsive comme decrit ci-dessus, avec
la couche de silicate alcalin 3 rendue plastique par echauffement, on
peut aussi revetir la face interieure du carter 1 de la chambre de
combustion de ladite couche de alkali metal silicate 3 rendue
plastique par echauffement, apres quoi ladite couche 3 ou le tissu de
resine epoxide place sur elle est revetu d'un agent d'adherence, et
l'on coule ensuite la masse de combustible (case-bonding) dans le
carter revetu.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1 Couche isolante prevue a la peripherie exterieure de la charge
propulsive solide et/ou a la face interieure du carter de la chambre
de combustion d'un moteur-fusee, caracterisee en ce qu'elle est
constituee par une couche aqueuse de alkali metal silicate ( 3), a
laquelle sont incorpores des fibres ou un mat, et qui forme de la
mousse (s'expanse) lors de la combustion de la charge (
2). 2 Couche isolante selon la revendication 1, caracterisee lo en ce
que la couche de alkali metal silicate (
3) est munie d'un tissu de resine epoxide sur ses deux faces. 3 Couche
isolante selon la revendication 1 ou 2, caracterisee en ce qu'une
couche de matiere plastique expansee est disposee entre la couche de
alkali metal silicate ( 3) ou le tissu de resine epoxide et le carter
( 1) de la chambre de combustion.
4 Procede de fabrication de la couche isolante selon la revendication
1 ou 2, caracterise en ce que l'on chauffe la couche de alkali metal
silicate a une temperature a laquelle elle devient plastique, a la
suite de quoi on enveloppe ou on chemise la charge solide dans la
Couche de silicate plastique, et on l'insere dans le carter de la
chambre de combustion, avec formation d'une fente annulaire entre la
couche de silicate ou le tissu de resine epoxide et ledit carter, puis
on chauffe a une temperature a laquelle la couche de silicate commence
a s'expanser pour obturer la fente annulaire.
5 Procede de fabrication de la couche isolante selon la revendication
1 ou 2, caracterise en ce que l'on chauffe la couche de alkali metal
silicate a une temperature a laquelle elle devient plastique, a la
suite de quoi on revet la face interieure du carter de la chambre de
combustion avec cette couche de silicate plastique, puis on munit
ladite couche de silicate ou le tissu de resine epoxyde d'uepoxide
agent d'adherence, et on coule ensuite la masse de combustible dans le
carter ainsi revetu.
6 Procede de fabrication de la couche isolante selon la revendication
3, caracterise en ce que l'on chauffe la couche de alkali metal
silicate and une temperature a laquelle elle devient plastique, a la
suite de quoi on enveloppe ou on chemise la charge solide dans la
couche de silicate plastique et on l'insere dans le carter de la
chambre de combustion, avec formation d'une fente annulaire entre la
couche de silicate alcalin ou le tissu de resine epoxide et ledit
carter, puis on introduit dans la fente annulaire une masse de mousse
de matiere plastique que l'on laisse durcir.
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