[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'une 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
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.
II en résulte un régime d'ondes de choc, avec en particulier des variations de pression
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
après. 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, enserré entre
au moins une membrane de protection thermique et une membrane d'étanchéité amont et
aval, et maintenu entre un cadre de support amont et un cadre de support aval. Selon
l'invention, l'opercule comporte au moins un moyen intercalaire de glissement disposé
entre deux lames successives de l'empilement.
[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 :
- chaque lame élastique est séparée de la lame élastique suivante dans ledit empilement
par un moyen intercalaire de glissement.
- ledit au moins un moyen intercalaire est en un matériau différent du matériau des
lames adjacentes, de préférence en un matériau isolant thermique.
- ledit au moins un moyen intercalaire de glissement est constitué par une feuille.
- le matériau de ladite feuille est du silicone ou un mat, de préférence un mat de fibres
de verre.
- l'épaisseur des lames élastiques diminue de l'amont vers l'aval de l'empilement de
lames.
- l'épaisseur d'une lame, en un point quelconque de cette lame, est inférieure à une
épaisseur maximale en ce point définie, alors que la lame est en position déformée,
par une fonction linéaire croissante du rayon de courbure en ce point.
- l'épaisseur d'une lame est constante en tout point de cette lame et est inférieure
ou égale à la plus petite des épaisseurs maximales en chaque point de la lame.
- le cadre de support aval est prolongé vers l'aval de manière à munir l'opercule de
moyens de butée, et comporte un bord intérieur profilé définissant une position de
déformation maximale des lames élastiques.
- le profil dudit bord intérieur du cadre de support aval comporte une portion amont
convexe et une portion aval rectiligne ou concave apte à conformer l'extrémité libre
de la lame élastique.
[0014] 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 comportant des feuilles intercalaires de glissement, 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 lames d'épaisseur variable, dans une
position d'ouverture (demie vue de gauche) et dans une position de fermeture (demie
vue de droite).
[0015] 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 sont ouvertes
lors du tir et refermées 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 ici au niveau du pont 4.
[0016] 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.
[0017] 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.
[0018] 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.
[0019] Chaque lame élastique 63 est de forme libre, mais pour des raisons pratiques, 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.
[0020] Selon l'invention, comme cela est représenté sur la Figure 4 schématiquement pour
plus de clarté, l'opercule aval déformable 56 comporte un empilement de lames élastiques
63 métalliques séparées les unes des autres par des feuilles intercalaires 67 en matériau
non métallique résistant à la température, adapté pour faciliter le glissement des
lames élastiques l'une sur l'autre. Cette feuille intercalaire 67 est de préférence
en un matériau isolant thermique tel que du silicone, ou un mat, par exemple de fibres
de verre.
[0021] 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.
[0022] 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 70 à 73. Un pétale 65 se déforme autour d'un 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.
[0023] En munissant l'opercule 56 de moyens intercalaire de glissement 67 on empêche la
formation de soudures entre deux lames successives 63 et on améliore le glissement
de ces lames l'une sur l'autre. Ainsi, le mouvement de refermeture de l'opercule 56
est facilité.
[0024] De manière subsidiaire, en intercalant une feuille 67 d'un matériau non métallique
à l'interface entre deux lames métalliques adjacentes 63, 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 56 et participent à
la refermeture de celui-ci en poussant les lames amont, éventuellement plastifiées,
vers la grille 62. L'obturation de l'opercule 56 est ainsi améliorée.
[0025] Une fois le missile 16 tiré, la pression à l'intérieur du conteneur 15 diminue. Puisque
les pétales 65 conservent leurs propriétés mécaniques d'élasticité du fait des feuilles
intercalaires, 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.
[0026] En complément, le bord intérieur 80 du cadre aval 64 peut être prolongé vers l'aval
et présenter axialement un profil adapté de manière à constituer une butée pour les
pétales.
[0027] Le cadre aval 64 est de forme rectangulaire, dans le plan radial transversal à l'axe
principal C et 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.
[0028] 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.
[0029] 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.
[0030] 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.
[0031] 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.
[0032] 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.
[0033] Dans une autre variante de réalisation représenté sur la Figure 5, l'opercule 156
comporte en outre un empilement de lames élastiques 163a, 163b, 163c 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 5, les épaisseurs ea, eb et ec des trois lames 163a, 163b et 163c représentées
schématiquement diminuent progressivement depuis l'amont vers l'aval de l'empilement.
L'épaisseur de chaque lame 163a, 163b ou 163c 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.
[0034] 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 en un point 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 est élevé. De préférence, l'épaisseur de la lame est constante et
est choisie comme la plus petite des épaisseurs em en chaque point de la lame 63.
L'homme du métier sait déterminer les épaisseurs adaptées.
[0035] 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.
[0036] 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.
[0037] 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 de missile
(15) 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 ; 163), enserré entre au
moins une membrane de protection thermique et une membrane d'étanchéité amont et aval
(70, 71, 72, 73), et maintenu entre un cadre de support amont (61) et un cadre de
support aval (64), caractérisé en ce qu'il comporte au moins un moyen intercalaire de glissement (67) disposé entre deux lames
successives de l'empilement.
2. Opercule selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque lame élastique (63 ; 163) est séparée de la lame élastique suivante dans ledit
empilement par un moyen intercalaire de glissement (67).
3. Opercule selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que ledit au moins un moyen intercalaire (67) est en un matériau différent du matériau
des lames (63 ; 163) adjacentes, de préférence en un matériau isolant thermique.
4. Opercule selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit au moins un moyen intercalaire de glissement est constitué par une feuille
(67).
5. Opercule selon la revendication 4, caractérisé en ce que le matériau de ladite feuille (67) est du silicone ou un mat, de préférence un mat
de fibres de verre.
6. opercule selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'épaisseur (e) des lames élastiques (163) diminue de l'amont vers l'aval de l'empilement
de lames.
7. Opercule selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'épaisseur (e) d'une lame (163), en un point quelconque de cette lame, est inférieure
à une épaisseur maximale (em) en ce point définie, alors que la lame est en position
déformée, par une fonction linéaire croissante du rayon de courbure (Rm) en ce point.
8. Opercule selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'épaisseur (e) d'une lame (163) est constante en tout point de cette lame et est
inférieure ou égale à la plus petite des épaisseurs maximales (em) en chaque point
de la lame.
9. 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 munir l'opercule
de moyens de butée, et comporte un bord intérieur (80) profilé définissant une position
de déformation maximale des lames élastiques (63 ; 163).
10. Opercule selon la revendication 9, caractérisé en ce que le profil dudit bord intérieur (80) du cadre de support aval (64) comporte une portion
amont convexe (90) et une portion aval rectiligne ou concave (91) apte à conformer
l'extrémité libre (96) de la lame élastique.