[0001] La présente invention concerne un opercule arrière, dit aussi opercule aval, équipant
le fond d'un conteneur de missile. Plus particulièrement, l'invention concerne un
opercule aval du type déformable.
[0002] On connaît un lanceur de missiles adapté pour être embarqué sur un navire comportant
une série d'alvéoles, chaque alvéole étant destinée à recevoir une munition constituée
d'un missile placé dans un conteneur. La partie supérieure d'une alvéole débouche
au niveau du pont du navire et est fermée, hors des phases de lancement, par une porte.
La partie inférieure d'une alvéole comporte une ouverture de communication débouchant
dans une chambre de tranquillisation ou plénum destiné à recevoir les gaz émis lors
du lancement d'un missile. Le plénum, commun aux différentes alvéoles, est équipé
d'un ou plusieurs conduits de cheminée d'extraction des gaz.
[0003] Une munition est formée par un missile placé à l'intérieur d'un conteneur. Les parties
supérieure et inférieure du conteneur sont obturées de manière étanche, respectivement
par un couvercle muni d'un opercule amont et par un fond muni d'un opercule aval.
Le volume intérieur du conteneur est en général rempli d'un gaz inerte en surpression
par rapport à l'atmosphère (typiquement 1,5 bars). La partie inférieure du conteneur
peut être dans certain cas est prolongée par un adaptateur destiné à coopérer avec
l'ouverture de communication entre une alvéole et le plénum. La munition est insérée
par le haut dans une alvéole du lanceur, le fond du conteneur étant alors mis en communication
fluidique avec le plénum au moyen de l'adaptateur.
[0004] Lors du lancement du missile, la porte de l'alvéole étant préalablement ouverte,
le missile est mis à feu. Les gaz de propulsion font alors augmenter la pression et
la température de manière importante à l'intérieur du conteneur, ce qui perfore l'opercule
amont du conteneur et ouvre l'opercule aval. La mise en communication de l'intérieur
du conteneur avec le plénum via l'adaptateur permet l'évacuation des gaz de propulsion
dans le plénum, puis leur extraction via la cheminée. Après le tir, la porte de l'alvéole
est refermée.
[0005] Lorsque l'opercule aval s'ouvre, les gaz de propulsion qui sont chauds et pour lesquels
la vitesse du son est de l'ordre de 1000 m/s, rencontrent des gaz présents dans le
plénum qui sont froids et pour lesquels la vitesse du son est de l'ordre de 300 m/s.
Il en résulte un régime d'ondes de choc, avec en particulier des variations de pressions
importantes à l'interface entre les masses de gaz chaud et froid. Ce phénomène dure
entre 100 et 150 ms, le temps que les gaz froids se propagent hors du plénum par la
cheminée d'extraction, et se traduit par une forte augmentation de la température
et de la pression dans le plénum, lors de la mise à feu d'un missile.
[0006] Lorsqu'un missile a été tiré et que le conteneur qui le contenait est vide, le tir
d'un missile contenu dans un conteneur voisin engendre une production de gaz à haute
pression et haute température qui pourrait pénétrer depuis le plénum dans le conteneur
vide et, de ce fait, détériorer la porte de l'alvéole correspondante. Afin d'éviter
qu'il en soit ainsi, il est nécessaire que l'opercule aval du conteneur vide se referme
pour empêcher l'onde de choc et les gaz de propulsion présents dans le plénum de pénétrer
à l'intérieur de ce conteneur vide.
[0007] Pour cela, on a proposé, notamment dans
FR 2 620 808, un opercule déformable qui s'ouvre au moment du lancement d'un missile et se referme
aprés. Cet opercule déformable comporte, superposés axialement le long d'un axe principal
de symétrie, qui coïncide avec l'axe du conteneur, une grille, des membranes d'étanchéité
amont déchirables, un empilement de lames élastiques et des membranes d'étanchéité
aval déchirables. Les lames élastiques sont de préférence rectangulaires et sont maintenues
sur leur périphérie entre des cadres de support amont et aval. Chaque lame élastique
se compose de plusieurs pétales triangulaires réalisés dans une plaque métallique
fine souple et élastique. Dans leur position de repos, les pétales sont jointifs et
ainsi obstruent l'orifice de l'opercule du fond du conteneur.
[0008] Lorsque les gaz de propulsion sont éjectés du missile, une surpression déchire les
membranes d'étanchéité et déforme les pétales par flexion autour d'un bord intérieur
arrondi du cadre de support inférieur. Les bords des pétales s'écartent les uns des
autres et créent un passage mettant en communication l'intérieur du conteneur et le
plénum via l'adaptateur. Une fois le missile tiré, la pression à l'intérieur du conteneur
diminue. Les pétales reviennent élastiquement dans leur position de repos, en butée
contre la grille, et referment l'orifice de l'opercule.
[0009] La grille forme également une butée ayant l'avantage d'empêcher les pétales de se
déformer vers l'intérieur du conteneur, lorsque le plénum est en surpression du fait
des gaz de propulsion d'un missile voisin en cours de lancement.
[0010] Ces opercules déformables à lames élastiques adaptés à la fermeture de conteneur
destinés à recevoir un missile, présentent l'inconvénient de se refermer imparfaitement
après utilisation.
[0011] L'invention a donc pour but de proposer un opercule déformable présentant une meilleure
obturation après utilisation.
[0012] A cet effet, l'invention a pour objet un opercule du type déformable, destiné à équiper
le fond d'un conteneur de missile et apte à s'ouvrir sous la poussée des gaz de propulsion
d'un missile contenu dans le conteneur et à se refermer après éjection du missile,
l'opercule comprenant une grille et un empilement de lames élastiques, maintenu entre
un cadre de support amont et un cadre de support aval, caractérisé en ce que l'épaisseur
des lames élastiques diminue d'une lame à l'autre, depuis l'amont vers l'aval de l'empilement
de lames, l'épaisseur d'une lame étant choisie pour que, en position déformée, cette
lame ne soit soumise qu'à des contraintes locales compatibles avec le domaine d'élasticité
du matériau constitutif de la lame.
[0013] Suivant des modes particuliers de l'invention, l'opercule comporte une ou plusieurs
des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons
techniquement possibles :
- l'épaisseur d'une lame, en un point quelconque de cette lame, est inférieure à une
épaisseur maximale en ce point, proportionnelle au rayon de courbure de la lame en
ce point lorsque celle-ci est déformée.
- l'épaisseur d'une lame est constante en tout point de la lame et est égale à la plus
petite des épaisseurs maximales en chaque point de la lame.
- deux lames élastiques successives d'un opercule sont séparées l'une de l'autre par
une feuille intercalaire en matériau non métallique résistant à la chaleur.
- le matériau des feuilles est du silicone ou un mat, de préférence un mat de fibres
de verre.
- le cadre de support aval est prolongé vers l'aval de manière à former un moyen de
butée limitant le mouvement d'ouverture des lames élastiques.
- le cadre de support aval comporte un bord intérieur formant le moyen de butée et profilé
de manière à définir une position de déformation maximale des lames élastiques.
- le profil du bord intérieur du cadre aval est tel que la valeur absolue de la courbure
en tout point du profil du bord interne est inférieure à une courbure seuil au-delà
de laquelle le matériau constitutif des lames perd ses propriétés mécaniques d'élasticité.
- l'empilement de lames élastiques est enserré entre au moins une membrane de protection
thermique et une membrane d'étanchéité, amont et aval.
[0014] L'invention a également pour objet un conteneur de missile comportant un fond muni
d'au moins un opercule selon l'invention.
[0015] L'invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description
qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins
annexés, sur lesquels :
- la Figure 1 est une représentation schématique en coupe d'un conteneur inséré dans
une alvéole standard ;
- la Figure 2 est une représentation en vue de dessus du fond du conteneur de la figure
1 ;
- la Figure 3 est une représentation en coupe axiale de l'opercule selon l'invention
équipant le fond d'un conteneur ;
- la Figure 4 est une représentation schématique agrandie de l'opercule de la Figure
3 pour faire apparaître les lames d'épaisseur variable, dans une position d'ouverture
(demie vue de gauche) et dans une position de fermeture (demie vue de droite) ; et
- la Figure 5 est une représentation schématique agrandie d'une variante de réalisation
de l'opercule selon l'invention comportant des feuilles intercalaires de glissement
d'un pétale sur l'autre, dans une position d'ouverture (demie vue de gauche) et dans
une position de fermeture (demie vue de droite).
[0016] Sur la figure 1, le lanceur vertical de missiles 1 comporte plusieurs alvéoles 2
disposées verticalement dans la coque 3 d'un navire. Une alvéole 2 est une structure
constituée d'un treillis métallique destiné à recevoir une munition formée d'un conteneur
contenant un missile. La partie supérieure de l'alvéole 2 se situe au niveau du pont
4 du navire et est fermée par une porte 5, montée sur le pont 4, qui est ouverte lors
du tir et refermée ensuite. La partie inférieure de l'alvéole 2 comporte une ouverture
10 de communication avec un plénum 11. Le plénum 11 est commun aux différentes alvéoles
2 du lanceur et permet l'évacuation des gaz de propulsion par une cheminée 12, s'étendant
verticalement entre les deux rangées d'alvéoles 2. La cheminée 12 débouche au niveau
supérieur du lanceur c'est à dire au niveau du pont principal.
[0017] Un lanceur vertical de missiles comporte des alvéoles aptes à recevoir une munition
constituée d'un conteneur 15 dans lequel est disposé un missile 16 de gros diamètre.
En position insérée dans l'alvéole 2, l'axe A du conteneur 15 coïncide avec l'axe
de l'alvéole.
[0018] Sur la Figure 1, le conteneur 15 comporte une paroi latérale 20, une paroi d'extrémité
supérieure ou couvercle 21 et une paroi d'extrémité inférieure ou fond 22. Le couvercle
21 est muni d'un opercule amont 23. Le fond 22 est muni d'un opercule aval 56 qui
sera décrit en détail ci-après. Du côté extérieur, le fond 22 comporte un adaptateur
25 apte à être inséré dans l'ouverture 10 du plénum 11 lors du chargement de la munition
de sorte que les gaz quittant le conteneur 15 lors du lancement du missile 16 soient
guidés dans le plénum 11.
[0019] En se référant aux figures 2 et 3, l'opercule aval déformable amélioré 56 selon l'invention
comporte, superposés le long d'un axe de symétrie C, de l'amont (l'intérieur du conteneur)
vers l'aval (l'extérieur du conteneur), maintenus entre un cadre de support amont
61 et un cadre de support aval 64, une grille 62 ; une membrane amont de protection
thermique 70 ; une membrane d'étanchéité amont 71 par exemple en aluminium ; un empilement
de lames élastiques 63 ; une membrane d'étanchéité aval 73 par exemple en aluminium
; et, une membrane aval de protection thermique 72.
[0020] Chaque lame élastique 63 est de forme libre, mais, pour des raisons pratiques de
réalisation, elle est de préférence rectangulaire (cf. Figure 2) et l'empilement de
lames élastiques est maintenu par son bord périphérique entre les cadres amont et
aval 61 et 64 rectangulaires. Chaque lame élastique 63 se compose de quatre pétales
de forme triangulaire 65. Chaque pétale 65 correspond sensiblement à une portion de
la lame 63 divisée selon ses deux diagonales. Les bords de deux pétales 65 en regard
l'un de l'autre ménagent un espace 66 en forme de croix dont la surface totale est
très inférieure à la surface de l'orifice 81 de l'opercule 56, de sorte que lorsque
les pétales 65 sont adjacents, on peut considérer que l'opercule 56 obture le fond
du conteneur qu'il équipe.
[0021] Selon l'invention, en se référant à la Figure 4 qui est une représentation schématique
agrandie pour plus de clarté, l'opercule 56 comporte un empilement de lames élastiques
63a, 63b, 63c d'épaisseur ea, eb, ec variable. Plus précisément, les lames élastiques
placées en amont de l'empilement ont une épaisseur supérieure à celles des lames élastiques
placées en aval de l'empilement. Sur la Figure 4, les épaisseurs ea, eb et ec des
trois lames 63a, 63b et 63c représentées schématiquement diminuent progressivement
depuis l'amont vers l'aval de l'empilement. L'épaisseur de chaque lame 63a, 63b ou
63c est choisie pour que, lorsque celle-ci est sous contrainte, en appui contre un
bord intérieur 80 du cadre de support aval 64, sa face amont, tournée vers la flamme
de combustion, subisse une élongation qui reste compatible avec le domaine d'élasticité
du métal constitutif de la lame.
[0022] Plus précisément, le bord 80 du cadre aval 64 présente une portion arrondie 90 ayant
un centre O de courbure. L'épaisseur e de la lame 63 est choisie pour être inférieure
à une épaisseur maximale em qui est d'autant plus élevée que le rayon de courbure
RM de la fibre neutre f en ce point de la lame 63 déformée autour de cette portion
arrondie 90 est élevé. De préférence, l'épaisseur de la lame est constante et est
choisie comme la plus petite épaisseur em en tout point de la lame. L'homme du métier
sait déterminer les épaisseurs adaptées.
[0023] Avant l'ouverture de l'opercule 56, les différentes membranes intermédiaires 70,
71, 72 et 73 sont d'une seule pièce. Elles peuvent être munies de lignes diagonales
de moindre résistance correspondant à la subdivision des lames 63 en pétales 65. Ainsi,
sous l'effet des gaz de propulsion, ces membranes intermédiaires 70 à 73 se déchirent
proprement le long des lignes de moindre résistance.
[0024] Le fonctionnement de l'opercule 56 va maintenant être décrit lorsqu'il équipe le
fond du conteneur 15 de la Figure 1, l'axe C de l'opercule coïncidant alors avec l'axe
A du conteneur 15. Lors du lancement du missile 16, la porte 5 de l'alvéole 2 est
ouverte. Le missile 16 est ensuite mis à feu. Les gaz de propulsion font alors augmenter
la pression et la température de manière importante à l'intérieur du conteneur 15.
Sous l'effet de la pression, l'opercule amont 54 est perforé et l'opercule aval 56
s'ouvre ce qui permet le départ du missile et l'évacuation des gaz. L'ouverture de
l'opercule aval se fait par action de la pression appliquée sur la surface supérieure
ou amont d'une lame 63 de sorte qu'elle se déforme et s'écarte de sa position de repos,
cette déformation des pétales s'accompagnant du déchirement des membranes d'étanchéité
et de protection thermique 71 à 73. Un pétale 65 se déforme autour du bord intérieur
80 du cadre aval 64. Du fait du déchirement des membranes 70-73 et du déplacement
des différents pétales 65 des lames 63 les uns à l'écart des autres, il se crée un
passage assurant une communication entre l'intérieur du conteneur 15 et le plénum
11 via un adaptateur 25. Ce dernier sert à recevoir les gaz passant à travers le fond
22 du conteneur 15 pour les guider à travers l'ouverture 10 d'entrée du plénum 11.
[0025] En conférant aux lames élastiques des épaisseurs variant de l'amont vers l'aval le
long de l'axe de l'opercule, on évite l'apparition locale d'une élongation sous contrainte
qui ferrait perdre au matériau de la lame son élasticité.
[0026] Une fois le missile 16 tiré, la pression à l'intérieur du conteneur 15 diminue. Puisque
les pétales ont conservé leurs propriétés mécaniques d'élasticité du fait de l'épaisseur
adaptée de chaque lame, ils reviennent effectivement d'une position déformée en position
de repos, refermant l'opercule 56. La grille 62 forme une butée assurant que les pétales
65 retrouvent facilement leur position de repos dans laquelle ils sont dans un plan
transversal à l'axe C de l'opercule et pour laquelle l'espace 66 est le plus faible.
La grille 62 permet également que les pétales 65 ne se replient pas vers l'intérieur
du tube 51, lorsque l'adaptateur 25 est en surpression en raison des gaz de propulsion
d'un missile lancé depuis un tube voisin.
[0027] En complément, le bord intérieur 80 du cadre aval 64 peut être prolongé vers l'aval
et présenté axialement un profil adapté de manière à constituer une butée pour les
pétales.
[0028] Le cadre aval 64 est de forme rectangulaire, dans le plan radial transversal à l'axe
principal C (plan de la figure 2). Il s'étend axialement le long de l'axe C sur une
hauteur H supérieure à une dimension D transversale d'un pétale 65, correspondant
environ à la demi largeur de l'orifice 81 de l'opercule 56.
[0029] L'écoulement des gaz de propulsion orientant l'axe C, le profil du bord 80 comporte
une portion amont 90 convexe, suivie par une portion aval 91 concave. En variante,
la portion aval 91 pourrait être rectiligne. Les portions amont et aval 90, 91 se
connectent l'une à l'autre de manière tangente.
[0030] La concavité de la portion amont 90 s'entend en ce que le centre de courbure C90
du profil du bord 90 en un point quelconque P90 de ce profil se situe, en projection
dans un plan radial, à l'extérieur de l'orifice central 81. De manière similaire,
la convexité de la portion aval 91 s'entend en ce que le centre de courbure C91 du
profil du bord 91 en un point quelconque P91 de ce profil se situe, en projection
dans un plan radial, à l'intérieur de l'orifice central 81. Ainsi, la convexité de
la partie amont 90 est orientée vers l'axe C de l'opercule 56 et la concavité de la
partie aval 91 est orientée vers l'axe C de l'opercule 56.
[0031] La courbure en chaque point P du profil du bord 80 est déterminée de manière à ce
que la zone du pétale 65 venant en appui en ce point P du profil ait une déformation
maximale limitée et contrôlée. En formant le profil du bord 80 de sorte que la valeur
absolue de la courbure reste inférieure à une valeur seuil, on assure que la déformation
locale du matériau constitutif des pétales 65 reste inférieure à une déformation seuil
au-delà de laquelle le matériau acquiert une déformation permanente. On garantit ainsi
que chaque pétale 65 conserve son élasticité et revienne effectivement dans sa position
de repos.
[0032] Le fait que la partie aval 91 du bord 80 est concave, ou tout au moins rectiligne,
présente l'avantage suivant. Il est possible que la pointe 96 du pétale 65 triangulaire,
qui est placée à proximité de la flamme de combustion produite par le missile, soit
plastifiée. Or, dans la position de déformation maximale, la pointe 96 est appuyée
sur la partie aval 91 concave ou rectiligne qui lui confère alors une forme ayant
une courbure orientée vers l'axe C. Ainsi, la pointe 96 plastifiée est courbée vers
la grille 62, de telle sorte qu'elle est appliquée contre celle-ci lorsque le pétale
retourne vers la position de repos. On assure ainsi que l'espace 66 entre les pétales
65 est minimal après utilisation.
[0033] Avantageusement le bord 80 du cadre aval 64 est constitué d'un matériau tel que du
silicone qui est à la fois un isolant thermique et présente une résistance mécanique
pour l'appui des pétales.
[0034] Dans une autre variante de réalisation représenté sur la Figure 5, un opercule aval
déformable amélioré 256 comporte en outre un empilement de lames élastiques 263 métalliques
d'épaisseur variable séparées les unes des autres par des feuilles intercalaires 267
en matériau non métallique résistant à la température, adapté pour faciliter le glissement
des lames élastiques l'une sur l'autre.
[0035] En munissant l'opercule 256 de moyens intercalaire de glissement 267 on empêche la
formation de soudures entre deux lames successives 263 et on améliore le glissement
de ces lames l'une sur l'autre. Ainsi, le mouvement de refermeture de l'opercule 256
est facilité.
[0036] De manière subsidiaire, en intercalant une feuille 267 d'un matériau non métallique
à l'interface entre deux lames métalliques adjacentes 263, la conduction de la chaleur
d'une lame à l'autre est limitée. Ainsi, même si la température des gaz de propulsion
entraîne une plastification d'une lame amont, la chaleur de cette lame ne se transmet
que partiellement à la lame aval suivante qui, par conséquent, s'échauffe moins et
conserve mieux son élasticité. Il en résulte que les lames aval de l'empilement conservent
bien leurs propriétés élastiques après ouverture de l'opercule 256 et participent
à la refermeture de celui-ci en poussant les lames amont, éventuellement plastifiées,
vers la grille 62. L'obturation de l'opercule 256 est ainsi améliorée.
[0037] Cette feuille intercalaire 267 est de préférence en un matériau isolant thermique
tel que du silicone, ou un mat, par exemple de fibres de verre.
[0038] Les variantes de réalisation qui viennent d'être décrites, améliorent chacune les
conditions de retour élastique des lames élastiques pour assurer la refermeture de
l'opercule. L'homme du métier comprendra que ces différents moyens sont complémentaires
et peuvent être combinés en tant que de besoin.
[0039] On remarquera qu'il suffit que l'opercule se referme jusqu'à une obturation partielle
suffisante. En effet, au-delà de cette obturation seuil, la perte de charge de l'onde
de choc à la traversée de l'opercule entrouvert est telle qu'elle génère une force
sur les lames suffisante pour plaquer celles-ci contre la grille et fermer ainsi complètement
l'opercule.
1. Opercule (56) du type déformable, destiné à équiper le fond d'un conteneur (15) de
missile et apte à s'ouvrir sous la poussée des gaz de propulsion d'un missile (16)
contenu dans le conteneur et à se refermer après éjection du missile, l'opercule comprenant
une grille (62) et un empilement de lames élastiques (63 ; 63 ; 263), maintenu entre
un cadre de support amont (61) et un cadre de support aval (64), caractérisé en ce que l'épaisseur (ea ; eb ; ec) des lames élastiques diminue d'une lame à l'autre, depuis
l'amont vers l'aval de l'empilement de lames.
2. Opercule selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur d'une lame élastique (63 ; 163 ; 263), est choisie pour que, en position
déformée, cette lame ne soit soumise qu'à des contraintes locales compatibles avec
le domaine d'élasticité du matériau constitutif de la lame.
3. Opercule selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'épaisseur d'une lame élastique (63 ; 163 ; 263), est choisie pour que, en position
déformée, cette lame ne soit soumise qu'à des contraintes locales compatibles avec
le domaine d'élasticité du matériau constitutif de la lame.
4. Opercule selon la revendication 3, caractérisé en ce que deux lames élastiques (263) successives d'un opercule (256) sont séparées l'une de
l'autre par une feuille intercalaire (267) en matériau non métallique résistant à
la chaleur.
5. Opercule selon la revendication 4, caractérisé en ce que deux lames élastiques (263) successives d'un opercule (256) sont séparées l'une de
l'autre par une feuille intercalaire (267) en matériau non métallique résistant à
la chaleur.
6. Opercule selon la revendication 5, caractérisé en ce que le matériau desdites feuilles (267) est du silicone ou un mat, de préférence un mat
de fibres de verre.
7. Opercule selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le cadre de support aval (64) est prolongé vers l'aval de manière à former un moyen
de butée limitant le mouvement d'ouverture des lames élastiques (63 ; 263).
8. Opercule selon la revendication 7, caractérisé en ce que le cadre de support aval (64) comporte un bord intérieur (80) formant ledit moyen
de butée et profilé de manière à définir une position de déformation maximale des
lames élastiques (63 ; 263).
9. Opercule selon la revendication 8, caractérisé en ce que le profil du bord intérieur (80) du cadre aval (64) est tel que la valeur absolue
de la courbure en tout point du profil dudit bord interne est inférieure à une courbure
seuil au-delà de laquelle le matériau constitutif des lames (63) perd ses propriétés
mécaniques d'élasticité.
10. Opercule selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit empilement de lames élastiques est enserré entre au moins une membrane de protection
thermique et une membrane d'étanchéité, amont et aval.
11. Conteneur de missile comportant un fond, caractérisé en ce que ledit fond est muni d'au moins un opercule selon l'une quelconque des revendications
1 à 10.