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EP1496333B1 - Procédé et installation de destruction de moteurs à propergol solide - Google Patents

Procédé et installation de destruction de moteurs à propergol solide Download PDF

Info

Publication number
EP1496333B1
EP1496333B1 EP04291225A EP04291225A EP1496333B1 EP 1496333 B1 EP1496333 B1 EP 1496333B1 EP 04291225 A EP04291225 A EP 04291225A EP 04291225 A EP04291225 A EP 04291225A EP 1496333 B1 EP1496333 B1 EP 1496333B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
propellant
sections
solid
destroying
section
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP04291225A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP1496333A1 (fr
Inventor
Marie Gaudre
Eric Marchand
Jean-Michel Tauzia
Jean-Louis Trichard
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran Ceramics SA
Original Assignee
SNPE Materiaux Energetiques SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SNPE Materiaux Energetiques SA filed Critical SNPE Materiaux Energetiques SA
Publication of EP1496333A1 publication Critical patent/EP1496333A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP1496333B1 publication Critical patent/EP1496333B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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

Definitions

  • the present invention is in the field of solid propellant engines. It relates more particularly to the destruction of reformed engines including engines that have reached the limit of operational use and are removed from service.
  • a solid propellant engine essentially comprises a hollow cylindrical envelope inside which is placed at least one block of solid propellant, to simplify we will say thereafter a block of propellant.
  • One end of the envelope is closed by a dome and the opposite end by a nozzle; the dome and the nozzle will be considered as part of the envelope.
  • the engines considered here are engines for which the solid propellant block has been secured to the envelope and can not be removed simply from the envelope. It is essentially engine called "molded-glued" for which the block of propellant is molded and glued during the manufacture of the engine in the envelope suitably prepared for this purpose. We will assimilate to this type of engine those for which the propellant block, prepared elsewhere, is introduced and wedged irreversibly in the envelope, this setting being wanted or accidental. We will retain the term glued molded motor to refer to the motors treated in this invention.
  • the destruction of an engine consists in first putting it in a state such that it can not perform its propulsion function and then in a second time to separate the envelope and the propellant to treat them separately, given that only the propellant presents a pyrotechnic risk that requires precautions and special conditions in its treatment for the disposal or recycling of certain elements.
  • the process and the destruction facility must be able to operate at a very high speed: it is therefore requested a process with simple and fast steps and a rustic installation.
  • US Patent 5,220,107 describes the fragmentation of a bare propellant block, that is to say not glued inside the casing of an engine, by cooling at very low temperature of the propellant block and using a grinder or a press to break it up.
  • US Pat. No. 5,025,632 describes the extraction of propellant from a molded-glued motor with a central channel using at least one jet of cryogenic liquid. This method of destruction derived from the "water knife”, is very long and does not meet the need for a large pace of work. Moreover, it is potentially dangerous because one works on a whole engine.
  • US Pat. No. 5,552,093 describes the extraction of the propellant from a molded-on engine which has been cooled by immersion in liquid nitrogen: the block is broken up by shocks applied in particular to the propellant block.
  • the application of shocks on even cooled propellant remains potentially dangerous and this danger is increased by the fact that one operates, again, on a whole engine.
  • fragments get stuck in the envelope and require additional manipulations to extract them from the envelope.
  • the present invention aims to solve the difficulties that are not taken into account by these various methods when it is necessary to design a destruction process at a very high rate and this without unreasonably increasing the parallel operating facilities to destroy a large number of engines.
  • the present method therefore relates to solid propellant engines for which the propellant block is integral with the casing; the engines that enter this process do not include an ignition device: it is removed and removed from the engine in a preparatory operation before delivery of the engines to the destruction site.
  • the motor casing is either all-metal or composite material.
  • the propellant block has a central channel that extends over its entire length or only a part: in the latter case the portion of the side opposite the nozzle has no channel.
  • the propellant block can be possibly full over its entire length, that is to say does not have a central channel.
  • the sections containing propellant have a length ratio "1" of the section on outer diameter "d" of the section less than or equal to 2.5, (1 / d ⁇ 2.5).
  • the method uses several jets arranged in parallel and prepositioned with respect to the motor to cut the different sections in a single operation.
  • the engine is immersed in the same liquid as that used for the jets; most commonly the liquid used is water.
  • the liquid and the shell and propellant chips resulting from the cutting operations are regularly removed for suitable treatments.
  • the sections containing propellant are, using appropriate handling means, transported and immersed in a bath of a neutral cryogenic liquid vis-a-vis the stub components; generally the cryogenic liquid used is liquid nitrogen.
  • the target end temperature for the engine section is at least 20 ° C lower than the glass transition temperature range of the propellant binder.
  • a temperature of between about -100 ° C. and about -80 ° C. is targeted for the propellant and the casing.
  • the sufficiently cooled sections are directed to a station to extract the propellant, weakened by the cold.
  • the propellant is extracted by imposing slight deformations on the envelope: these deformations remain in the elastic domain of deformation of the envelope at this temperature.
  • the propellant breaks into rather large fragments, typically about the size of a closed fist.
  • the section was arranged vertical axis and the propellant fragments fall by gravity and are recovered either on a conveyor belt or in a receptacle containing water to render the propellant fragments inert.
  • the engine section having a relatively small length relative to its diameter, 1 / d ⁇ 2.5, the propellant fragments do not get stuck in the envelope.
  • the cooled engine section vertical axis and opening of larger diameter directed downwards, is disposed between a stop and a cylinder head.
  • the cylinder axis is horizontal and perpendicular to the axis of the engine section. The displacement of the cylinder head is calculated so that the deformation of the envelope remains in the field of elastic deformation of the envelope.
  • the cooled engine section is driven between two rolls rolling mill, these rollers are appropriately spaced to impose, again, a deformation which remains in the field of elastic deformation of the envelope.
  • the rollers slightly drive and deform the engine section from the bottom of said section to its upper part which facilitates the extraction of propellant fragments by gravity.
  • the empty envelope section optionally includes some residual traces of small thickness of propellant remained glued at certain points of the interior of the envelope.
  • the empty section is retrieved for a subsequent step of deactivating such residues.
  • this deactivation is done in a closed chamber which includes burners whose flames burn the traces of propellant.
  • the fumes are folded down and washed with water, so no gaseous effluents are released into the atmosphere. Wash waters are collected for treatment and decontamination according to known methods.
  • the deactivation of any propellant residues adhering to the interior of the casing is done by soaking the empty casing section in said liquid.
  • the oxidizing charge is dissolved in the liquid, there remains on the inner wall of the casing only matrix flakes consisting of binder and combustible load without pyrotechnic danger.
  • the kinetics of diffusion of the oxidizing charge and of its dissolution in the liquid is advantageously accelerated by heating the liquid.
  • the liquid containing the oxidizing charge in solution is recovered for further processing by known methods. Frequently the oxidizing charge is ammonium perchlorate and the liquid used to dissolve it is water.
  • a section containing propellant is relatively short and will not be propulsive in case of accidental ignition: it will not have disordered and untimely movements that can spread the incident to an entire station.
  • precautions must be taken with regard to thermal effects.
  • the fragments of propellants obtained after the elastic deformation of the envelope are generally quite large: a few centimeters, about the size of a closed fist. To move to the next stage of treatment of the propellant, it is necessary to proceed to a finer grinding of said fragments so as to obtain grains of propellant, grains whose dimensions are of the order of at most one centimeter and preferably a few millimeters.
  • This grinding can be done in different ways but preferably using knife mills and advantageously the grinding is done under water spray.
  • the next step of treatment of the propellant, thus granulated is the dissolution of the oxidizing charge in a suitable liquid, for example water when the oxidizing charge is perchlorate.
  • the liquid which contains the oxidizing charge in solution is separated from the solid residue; the latter comprises the binder and the possible combustible charge, it does not present a pyrotechnic risk.
  • the solid residue is either directly landfilled in a landfill or upgraded to extract the metal fuel charge after known and conventional treatments for industrial waste.
  • the liquid is either treated by biodegradation processes such as that described in patent FR 2 788 055 or its corresponding US Pat. No. 6,328,891 for degrading the oxidizing charge, or treated to enhance said oxidizing charge and recrystallize it by known methods.
  • Figure 1 schematically shows an installation for carrying out the method.
  • Figure 2 is a basic plan of a propellant fragmentation plant after cooling the section.
  • Figure 1 shows schematically the succession of different positions for the implementation of the method.
  • Figure 1a) in plan Figure 1b) in profile.
  • the engines are brought to a storage workshop, identified for the traceability of the operation and are placed one by one on a conveyor and are introduced, one by one, by a first airlock in the installation.
  • the engine is immersed in a tank containing water and positioned on a bench rotating relative to a ramp of several jets high pressure suitably arranged: the engine is cut into sections.
  • the high-pressure ramps are made with standard equipment such as DIGITAL CONTROL, feeding high-pressure jets, about 300 MPa with two pumps.
  • DIGITAL CONTROL standard equipment
  • feeding high-pressure jets about 300 MPa with two pumps.
  • the other sections 10 of the engine are hooked to another conveyor and pass, through an airlock, to the cooling station 2 by immersion in the cryogenic liquid: this station essentially comprises a bath of great length in which are immersed several suitably spaced sections; the sections move as the process progresses and thus stay in the liquid for a long time, which favors their cooling down to temperatures of about -100 ° C.
  • the suitably oriented section is deformed by compression of the envelope: the propellant, weakened, cracked and cracked by cooling is fragmented. The fragments are recovered for further processing.
  • the empty propellant casing sections are directed to a residue deactivation station 6.
  • the deactivation of the sections is, in this example, made by immersing said sections in a tank containing water.
  • the propellant fragments are directed to a fine grinding station 4 using knife mills with water spray.
  • High-performance standard devices with some security adaptations, can process up to 1000kg / hour of propellant.
  • the grains obtained after fine grinding are introduced to the dissolution station 5 in a large volume reactor, said reactor is perfectly stirred and thermoregulated to increase the kinetics of dissolution of the oxidizing charge in water.
  • FIG. 2 schematically represents views a) of profile and b) in plan of an apparatus 11 for extracting the propellant from a section 10 of cooled engine.
  • the apparatus essentially comprises a rectangular frame 13, anchored on four legs with a stop 14 on one side of the frame and a hydropneumatic jack 15 fixed on the opposite side; the cylinder is arranged horizontally.
  • the motor section 10 to be treated is hooked, vertical axis to a handling means shown schematically by reference 12. Said handling means brings the motor section 10 between the stop 14 and the cylinder rod 16.
  • the cylinder rod 16 is supported on the envelope of the engine section about one-third of its height from the bottom of the section.
  • the displacement of the jack rod 16 is determined to impose a deformation to the envelope which remains in the elastic domain of the deformations thereof and to break up the cold propellant and separate it from the envelope.
  • a receptacle 17, containing water to render inert the propellant fragments which fall by simple effect of gravity is placed under the engine section; said receptacle 17 is only shown in Figure 2a).
  • This device is placed in a suitable room with entry and exit locks and all servitudes necessary for remote operation.

Landscapes

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Description

  • La présente invention se situe dans le domaine des moteurs à propergol solide. Elle concerne plus particulièrement la destruction de moteurs réformés notamment des moteurs ayant atteint la limite d'utilisation opérationnelle et qui sont retirés du service.
  • Un moteur à propergol solide comprend essentiellement une enveloppe cylindrique creuse à l'intérieur de laquelle est placé au moins un bloc de propergol solide, pour simplifier nous dirons par la suite un bloc de propergol. Une extrémité de l'enveloppe est fermée par un dôme et l'extrémité opposée par une tuyère ; le dôme et la tuyère seront considérés comme faisant partie de l'enveloppe.
  • Les moteurs ici considérés sont des moteurs pour lesquels le bloc de propergol solide a été solidarisé avec l'enveloppe et ne peut être retiré simplement de l'enveloppe. Il s'agit essentiellement de moteur dit "moulé-collé" pour lesquels le bloc de propergol est moulé et collé pendant la fabrication du moteur dans l'enveloppe convenablement préparée à cet effet. Nous assimilerons à ce type de moteur ceux pour lesquels le bloc de propergol, préparé par ailleurs, est introduit et calé de façon irréversible dans l'enveloppe, ce calage étant voulu ou accidentel. Nous conserverons l'expression moteur moulé collé pour désigner les moteurs traités dans cette invention.
  • La destruction d'un moteur consiste dans un premier temps à le mettre dans un état tel qu'il ne puisse assurer sa fonction de propulsion et ensuite dans un deuxième temps à séparer l'enveloppe et le propergol pour les traiter séparément, compte tenu que seul le propergol présente un risque pyrotechnique qui nécessite des précautions et des conditions particulières dans son traitement en vue d'une mise au rebut ou du recyclage de certains éléments.
  • Le problème de destruction plus particulièrement abordé ici est celui de la destruction d'un très grand nombre de moteurs, typiquement plusieurs milliers ; il faut pouvoir traiter plusieurs dizaines de moteurs par jour.
  • Le procédé et l'installation de destruction doivent être aptes à un fonctionnement à très grande cadence : il est donc demandé un procédé avec des étapes simples et rapides et une installation rustique.
  • De plus le procédé et l'installation doivent être sûrs. Un incident sur un moteur ou une partie de moteur au cours d'une étape du procédé doit rester limité ou pouvoir être limité à cette partie de moteur et à l'endroit de l'installation où il a lieu. L'incident ne doit pas se propager à toute l'installation et devenir catastrophique compte tenu du grand nombre de moteurs forcément présents sur le site de destruction.
  • L'état de la technique décrit plusieurs procédés de destruction de moteur mais dans des conditions, nous le verrons au cours de l'analyse de ces procédés, qui ne correspondent pas au problème posé.
  • Le brevet US 5 220 107 décrit la fragmentation d'un bloc de propergol nu, c'est-à-dire non collé à l'intérieur de l'enveloppe d'un moteur, par refroidissement à très basse température du bloc de propergol et utilisation d'un broyeur ou d'une presse pour le fragmenter.
  • Le brevet US 5 025 632 décrit l'extraction du propergol d'un moteur moulé-collé avec un canal central à l'aide d'au moins un jet de liquide cryogénique. Ce procédé de destruction dérivé du "couteau à eau", est très long et ne répond pas au besoin d'une grande cadence de travail. De plus, il est potentiellement dangereux car on travaille sur un moteur entier.
  • Le brevet US 5 552 093 décrit l'extraction du propergol d'un moteur moulé-collé qui a été refroidi par immersion dans de l'azote liquide : le bloc est fragmenté par des chocs appliqués notamment sur le bloc de propergol. L'application de chocs sur du propergol même refroidi reste potentiellement dangereuse et ce danger est accru par le fait qu'on opère, là encore, sur un moteur entier. De plus pour des moteurs relativement longs il n'est pas exclu que des fragments se coincent dans l'enveloppe et nécessitent des manipulations complémentaires pour les extraire de l'enveloppe.
  • Le document US6245958 constitue une base pour les revendications 1 et 11 et décrit un procédé et une installation de destruction de moteurs à propergol solide moulé-collé, constitué essentiellement par un bloc de propergol et une enveloppe, comportant les étapes suivantes:
    • trouer l'enveloppe et en extraire une partie du propergol
    • découper un tronçon du moteur
    • pulvériser le propergol exposé avec une solution caustique par une buse télescopique afin d'en extraire le propergol
    • découper le tronçon suivant et pulvériser à nouveau
    • répéter l'étape de découpage/pulvérisation jusqu'à l'extrémité de l'enveloppe du moteur, et
    • récupérer des tronçons d'enveloppe vides et du propergol fragmenté.
  • La présente invention vise à résoudre les difficultés qui ne sont pas prises en compte par ces divers procédés lorsqu'on est amené à concevoir un procédé de destruction à très grande cadence et ceci sans multiplier de façon déraisonnable les installations fonctionnant en parallèle pour détruire un grand nombre de moteurs.
  • Le procédé de destruction de moteur à propergol solide, selon l'invention, comporte les étapes suivantes :
    • le moteur est découpé en tronçons perpendiculairement à l'axe du moteur,
    • les tronçons ne contenant pas de propergol sont retirés de la suite de la séquence,
    • les tronçons contenant du propergol sont refroidis à une température très inférieure au domaine de température de transition vitreuse du liant du propergol,
    • le propergol est séparé de l'enveloppe de chaque tronçon, le tronçon est ainsi vidé du propergol qu'il contenait,
    • les tronçons d'enveloppe vides sont récupérés pour une étape complémentaire de désactivation des éventuels résidus de propergol,
    • le propergol fragmenté est récupéré pour un traitement ultérieur.
  • Le présent procédé concerne donc des moteurs à propergol solide pour lesquels le bloc de propergol est solidaire de l'enveloppe ; les moteurs qui entrent dans ce procédé ne comportent pas de dispositif d'allumage : il est démonté et retiré du moteur dans une opération préparatoire avant livraison des moteurs sur le site de destruction. L'enveloppe du moteur est soit entièrement métallique, soit en matériau composite. Le bloc de propergol comporte un canal central qui s'étend sur toute sa longueur ou sur une partie seulement : dans ce dernier cas la portion du côté opposé à la tuyère n'a pas de canal. Le bloc de propergol peut être éventuellement plein sur toute sa longueur, c'est-à-dire n'a pas de canal central.
  • Les tronçons découpés dans le moteur sont de deux types :
    • des tronçons sans propergol : en général il y a un seul tronçon de ce type par moteur, ce tronçon porte tout ou partie de la tuyère, il ne contient pas de matériau pyrotechnique, ce type de tronçon est retiré de la présente séquence,
    • des tronçons avec du propergol : la portion découpée du bloc est restée collée à la portion découpée de l'enveloppe, ce type de tronçon va suivre les autres étapes du procédé. Au moins une des extrémités du tronçon est grande ouverte : c'est-à-dire que le diamètre de l'ouverture est sensiblement égal au calibre du moteur.
  • Avantageusement les tronçons contenant du propergol ont un rapport longueur "1" du tronçon sur diamètre extérieur "d" du tronçon inférieur ou égal à 2,5, (1/d ≤ 2,5).
  • Toutes les méthodes connues pour découper des moteurs en tronçons sont utilisables. Toutefois, compte tenu du besoin d'une grande cadence et aussi des impératifs de sécurité on aura avantage à recourir à des méthodes utilisant au moins un jet de liquide à haute pression avec éventuellement ajout de produits abrasifs adaptés.
  • Préférentiellement pour augmenter le rendement de l'opération le procédé utilise plusieurs jets disposés en parallèle et prépositionnés par rapport au moteur pour découper les différents tronçons en une seule opération.
  • Préférentiellement encore, pour accroître la sécurité, pour être découpé le moteur est immergé dans le même liquide que celui utilisé pour les jets ; le plus couramment le liquide utilisé est de l'eau.
  • Le liquide et les copeaux d'enveloppe et de propergol résultant des opérations de découpe sont régulièrement retirés en vue de traitements adaptés.
  • Les tronçons contenant du propergol sont, à l'aide de moyens de manipulations appropriés, transportés et immergés dans un bain d'un liquide cryogénique neutre vis-à-vis des composants de tronçon ; généralement le liquide cryogénique utilisé est de l'azote liquide.
  • L'immersion des tronçons dure assez longtemps pour que le refroidissement de l'enveloppe et du propergol soit assez important et que les contractions différentielles de l'enveloppe et du propergol créent des tensions fissurant et craquelant le propergol et aussi le décollant de l'enveloppe.
  • Typiquement la température finale visée pour le tronçon de moteur est inférieure d'au moins 20°C au domaine de température de transition vitreuse du liant du propergol. Avantageusement on vise une température comprise entre environ -100°C et environ -80°C pour le propergol et l'enveloppe.
  • Alors les tronçons suffisamment refroidis sont dirigés vers un poste pour extraire le propergol, fragilisé par le froid. Le propergol est extrait en imposant de légères déformations à l'enveloppe : ces déformations restent dans le domaine élastique de déformation de l'enveloppe à cette température. Le propergol se brise en fragments assez gros, typiquement de la taille d'un poing fermé.
  • Le tronçon a été disposé axe vertical et les fragments de propergol tombent par gravité et sont récupérés soit sur une bande de convoyeur soit dans un réceptacle contenant de l'eau pour rendre inerte les fragments de propergol. Le tronçon de moteur ayant une longueur relativement faible par rapport à son diamètre, 1/d ≤ 2,5, les fragments de propergol ne se coincent pas dans l'enveloppe.
  • Selon une première variante, le tronçon de moteur refroidi, axe vertical et ouverture de plus grand diamètre dirigée vers le bas, est disposé entre une butée et une tête de vérin. L'axe du vérin est horizontal et perpendiculaire à l'axe du tronçon de moteur. Le déplacement de la tête du vérin est calculé de façon que la déformation de l'enveloppe reste dans le domaine de déformation élastique de l'enveloppe.
  • Selon une autre variante, le tronçon de moteur refroidi est entraîné entre deux rouleaux faisant laminoir, ces rouleaux sont convenablement espacés pour imposer, là encore, une déformation qui reste dans le domaine de déformation élastique de l'enveloppe. Les rouleaux entraînent et déforment légèrement le tronçon de moteur depuis le bas dudit tronçon jusqu'à sa partie haute ce qui facilite l'extraction des fragments de propergol par gravité.
  • Le tronçon d'enveloppe vide comporte éventuellement quelques traces résiduelles de faible épaisseur de propergol restées collées en certains points de l'intérieur de l'enveloppe. Le tronçon vide est récupéré pour une étape ultérieure de désactivation de tels résidus.
  • Avantageusement cette désactivation se fait dans une enceinte fermée qui comporte des brûleurs dont les flammes brûlent les traces de propergol. Les fumées sont rabattues et lavées à l'eau : donc aucun effluent gazeux n'est rejeté dans l'atmosphère. Les eaux de lavage sont recueillies pour être traitées et décontaminées selon des procédés connus.
  • Préférentiellement, lorsque la charge oxydante du propergol est soluble dans un liquide, la désactivation des éventuels résidus de propergol adhérant à l'intérieur de l'enveloppe se fait en trempant le tronçon d'enveloppe vide dans ledit liquide. Lorsque la charge oxydante est dissoute dans le liquide, il ne reste plus sur la paroi intérieure de l'enveloppe que des lambeaux de matrice constituée de liant et de charge combustible sans danger pyrotechnique. La cinétique de diffusion de la charge oxydante et de sa dissolution dans le liquide est avantageusement accélérée en chauffant le liquide. Le liquide contenant la charge oxydante en solution est récupéré pour un traitement ultérieur par des procédés connus. Fréquemment la charge oxydante est du perchlorate d'ammonium et le liquide utilisé pour le dissoudre est de l'eau.
  • Ayant beaucoup de moteurs à détruire, il peut paraître paradoxal de multiplier les objets à traiter en découpant le moteur en tronçons.
  • D'un point de vue sécurité on retire de la séquence des opérations les tronçons sans propergol qui ne présentent pas de risque pyrotechnique. Un tronçon contenant du propergol est relativement court et ne sera pas propulsif en cas de prise en feu accidentelle : il n'aura pas de déplacements désordonnés et intempestifs pouvant propager l'incident à tout un poste. Toutefois il faut prendre des précautions vis-à-vis des effets thermiques.
  • D'un point de vue efficacité ce découpage en tronçons participe à celle des étapes suivantes du procédé :
    • les tronçons sont refroidis plus rapidement qu'un moteur entier : masse plus faible, surface d'échange thermique avec le liquide cryogénique plus importante,
    • les tronçons étant court les fragments tombent par gravité et ne présentent pas de risque de coincement existant sur un moteur complet,
    • la désactivation des résidus de propergol faite sur des tronçons d'enveloppe vides est plus facile que celle faite sur l'enveloppe complète d'un moteur et cela quel que soit le procédé adopté.
  • Les fragments de propergols obtenus après la déformation élastique de l'enveloppe sont en général assez gros : quelques centimètres, environ la taille d'un poing fermé. Pour passer à l'étape ultérieure du traitement du propergol, il est nécessaire de procéder à un broyage plus fin desdits fragments de façon à obtenir des grains de propergol, grains dont les dimensions sont de l'ordre au plus du centimètre et préférentiellement de quelques millimètres.
  • Ce broyage peut se faire de différentes façons mais préférentiellement on utilise des broyeurs à couteaux et avantageusement le broyage se fait sous pulvérisation d'eau.
  • L'étape suivante de traitement du propergol, ainsi mis en grains, est la dissolution de la charge oxydante dans un liquide approprié, par exemple de l'eau lorsque la charge oxydante est du perchlorate.
  • Préférentiellement pour accélérer la cinétique de dissolution elle se fait dans un réacteur parfaitement agité et thermorégulé.
  • Le liquide qui contient la charge oxydante en solution est séparé du résidu solide ; ce dernier comporte le liant et l'éventuelle charge combustible, il ne présente pas de risque pyrotechnique. Le résidu solide est soit directement mis en décharge dans un centre d'enfouissement technique, soit revalorisé pour en extraire la charge combustible métallique après des traitements connus et classiques pour des déchets industriels.
  • Le liquide est soit traité par des procédés de biodégradation tels que celui décrit dans le brevet FR 2 788 055 ou de son correspondant US 6 328 891 pour dégrader la charge oxydante, soit traité pour revaloriser ladite charge oxydante et la recristalliser par des procédés connus.
  • Ci-dessous l'invention est exposée plus en détail à l'aide de figures représentant une installation pour la réalisation du procédé.
  • La figure 1 représente de façon schématique une installation pour la mise en oeuvre du procédé.
  • La figure 2 est un plan de principe d'une installation de fragmentation du propergol après refroidissement du tronçon.
  • La figure 1 représente schématiquement la succession des différents postes pour la mise en oeuvre du procédé. La figure 1a) en plan, la figure 1b) de profil.
  • Les moteurs sont amenés à un atelier de stockage, identifiés pour la traçabilité de l'opération et sont placés un à un sur un convoyeur et sont introduits, un à un, par un premier sas dans l'installation.
  • Au poste de découpe 1 le moteur est immergé dans un bac contenant de l'eau et positionné sur un banc tournant par rapport à une rampe de plusieurs jets à haute pression convenablement disposée : le moteur est découpé en tronçons. Les rampes à haute pression sont réalisées avec du matériel standard par exemple DIGITAL CONTROL, alimentant des jets à haute pression, environ 300 Mpa à l'aide de deux pompes. En général, il y a un tronçon qui ne contient pas de propergol mais une grande partie de la tuyère, ce tronçon ne contenant pas de produit pyrotechnique est retiré de la séquence.
  • Les autres tronçons 10 du moteur sont accrochés à un autre convoyeur et transitent, par un sas, vers le poste de refroidissement 2 par immersion dans le liquide cryogénique : ce poste comprend essentiellement un bain de grande longueur dans lequel sont immergés plusieurs tronçons convenablement espacés ; les tronçons se déplacent au fur et à mesure du déroulement du procédé et donc séjournent longuement dans le liquide ce qui favorise leur refroidissement jusqu'à des températures d'environ -100°C.
  • Par un autre sas les tronçons sont dirigés, un à un, vers le poste de fragmentation 3 du propergol collé dans le tronçon d'enveloppe. Un exemple d'installation est décrit plus en détail par la figure 2.
  • A ce poste le tronçon convenablement orienté est déformé par compression de l'enveloppe : le propergol, fragilisé, craquelé et fissuré par le refroidissement se fragmente. Les fragments sont récupérés pour un traitement ultérieur.
  • Les tronçons d'enveloppe vide de propergol sont dirigés vers un poste de désactivation 6 des résidus. La désactivation des tronçons est, dans cet exemple, faite par immersion desdits tronçons dans une cuve contenant de l'eau.
  • Les fragments de propergol sont dirigés vers un poste de broyage fin 4 utilisant des broyeurs à couteaux avec pulvérisation d'eau. Des appareils standard performant, avec quelques adaptations de sécurité, peuvent traiter jusqu'à 1000kg/heure de propergol.
  • Les grains obtenus après broyage fin sont introduit au poste de dissolution 5 dans un réacteur de grand volume, ledit réacteur est parfaitement agité et thermorégulé pour augmenter la cinétique de dissolution de la charge oxydante dans l'eau.
  • Sur ce schéma ne sont pas représentés en détail tous les différents moyens de manipulations, ni les dispositifs d'ouverture et de fermeture des sas de l'installation, ni les servitudes de chaque poste de travail.
  • La figure 2 représente schématiquement des vues a) de profil et b) en plan d'un appareil d'extraction 11 du propergol d'un tronçon 10 de moteur refroidi.
  • L'appareil comprend essentiellement un bâti rectangulaire 13, ancré sur quatre pieds avec une butée 14 sur un des côtés du bâti et un vérin hydropneumatique 15 fixé sur le côté opposé ; le vérin est disposé horizontalement.
  • Le tronçon de moteur 10 à traiter est accroché, axe vertical à un moyen de manutention schématisé par le repère 12. Ledit moyen de manutention amène le tronçon de moteur 10 entre la butée 14 et la tige de vérin 16.
  • La tige de vérin 16 est en appui sur l'enveloppe du tronçon de moteur à peu près à un tiers de sa hauteur depuis le bas du tronçon. Le déplacement de la tige de vérin 16 est déterminé pour imposer une déformation à l'enveloppe qui reste dans le domaine élastique des déformations de celle-ci et fragmenter le propergol froid et le séparer de l'enveloppe.
  • Un réceptacle 17, contenant de l'eau pour rendre inertes les fragments de propergol qui tombent par simple effet de la gravité est placé sous le tronçon de moteur ; le dit réceptacle 17 est uniquement représenté sur la figure 2a).
  • Cet appareil est placé dans un local approprié avec des sas d'entrée et de sorties et toutes les servitudes nécessaires à un fonctionnement télécommandé.

Claims (12)

  1. Procédé de destruction d'un moteur à propergol solide, ledit moteur moulé-collé étant essentiellement constitué par un bloc de propergol et une enveloppe, ledit procédé est caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
    - le moteur est découpé en tronçons (10) perpendiculairement à l'axe du moteur,
    - les tronçons (10) ne contenant pas de propergol sont retirés de la suite de la séquence,
    - les tronçons (10) contenant du propergol sont refroidis à une température très inférieure au domaine de température de transition vitreuse du liant du propergol,
    - le propergol est fragmenté et séparé de l'enveloppe de chaque tronçon, le tronçon (10) est ainsi vidé du propergol qu'il contenait,
    - les tronçons (10) d'enveloppe vides sont récupérés pour une étape complémentaire de désactivation des résidus,
    - le propergol fragmenté est récupéré pour un traitement ultérieur.
  2. Procédé de destruction d'un moteur à propergol solide selon la revendication 1 caractérisé en ce que les tronçons (10) contenant du propergol ont un rapport longueur sur diamètre extérieur inférieur ou égal à 2,5.
  3. Procédé de destruction d'un moteur à propergol solide selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le découpage du moteur se fait par au moins un jet de liquide à haute pression.
  4. Procédé de destruction d'un moteur à propergol solide selon la revendication 3 caractérisé en ce que pour le découpage le moteur est immergé dans un bac contenant le même liquide que celui utilisé pour alimenter une rampe de plusieurs jets prépositionnés par rapport au moteur.
  5. Procédé de destruction d'un moteur à propergol solide selon l'une quelconque revendication 1 à 4 caractérisé en ce que les tronçons contenant du propergol sont refroidis par immersion dans un liquide cryogénique.
  6. Procédé de destruction de moteur à propergol solide selon la revendication 5 caractérisé en ce que le liquide de cryogénique est de l'azote liquide.
  7. Procédé de destruction de moteur à propergol solide selon la revendication 5 ou 6 caractérisé en ce que le tronçon (10) est refroidi à une température comprise entre environ -100°C et environ -80°C.
  8. Procédé de destruction d'un moteur à propergol solide selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que l'enveloppe de chaque tronçon (10) refroidi est soumise à des efforts de déformation élastique pour fragmenter le propergol dont les fragments sont recueillis dans un réceptacle.
  9. Procédé de destruction d'un moteur à propergol solide selon l'une quelconque des revendications 1 a 8 caractérisé en ce que chaque tronçon (10) vide est désactivé par brûlage des traces de résidus de propergol avec récupération et lavage des fumées.
  10. Procédé de destruction d'un moteur à propergol solide selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caratérisé en ce que chaque tronçon (10) vide est désactivé par trempage du tronçon dans un liquide dissolvant la charge oxydante.
  11. Installation pour la destruction d'un moteur à propergol solide, ledit moteur étant essentiellement constitué par un bloc de propergol collé dans une enveloppe, caractérisée en ce qu'elle comprend :
    - un poste de préparation des moteurs communiquant par un sas avec,
    - un poste de découpage (1) en tronçons (10) dudit moteur,
    - un poste de refroidissement (2) des tronçons (10) contenant du propergol,
    - au moins un poste de fragmentation (3) du propergol avec récupération des fragments de propergol et des tronçons (10) d'enveloppe vides,
    - un poste (6) de désactivation des résidus de propergol des tronçons (10) d'enveloppe vides.
  12. Installation pour la destruction d'un moteur à propergol solide selon la revendication 11 caractérisée en ce qu'elle comprend :
    - un poste (4) de broyage fin des fragments de propergol,
    - un poste (5) de dissolution de la charge oxydante du propergol broyé finement.
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