Titre de l'invention : PROCEDE DE DECOUPE NON DEBOUCHANT PAR JET HAUTE PRESSION POUR UN CORPS DE PROPULSEUR CHARGE

Domaine Technique

L'invention concerne les propulseurs d’un véhicule de transport aérospatial, et plus particulièrement un procédé de découpe par jet haute pression d’un corps de propulseur, la découpe étant réalisée de manière non débouchante.

Technique antérieure

Comme cela est illustré sur la figure 1 qui présente une vue schématique en coupe d’un corps 1 de propulseur connu, le corps présente une forme générale de cylindre fermé à chaque extrémité axiale par un capot bombé 2. Chaque capot 2 comporte un bouchon 3. Le bouchon est inséré dans un orifice prévu dans le capot et délimité par un épaulement 4 sur toute sa circonférence, l’épaulement s’étendant en saillie axiale vers l’intérieur du corps du propulseur.

Ainsi, la géométrie des corps de propulseurs utilisés telle qu’illustrée sur la figure 1 n’est pas adaptée au moyen de vidange utilisé. En effet, la présence des fonds rentrants formé par l’épaulement annulaire 4 peut, d’une part, générer une flaque d’eau qui va altérer la qualité de la vidange, et d’autre part, gêner l’évacuation des résidus de propergol issus de la vidange.

Ces deux problématiques obligent soit à vidanger verticalement, ce qui peut s’avérer très complexe pour les gros chargements, soit à vidanger les gros chargements en rotation sur un plan fortement incliné avec un dispositif d’aspiration de résidus. Ces deux solutions sont très complexes à mettre en oeuvre.

Afin de s’affranchir de ces deux problématiques, on peut envisager de retirer le fond arrière des chargements avant vidange afin de supprimer les fonds rentrants. Ainsi la vidange de ces chargements sera simplifiée grâce à l’absence d’une mise en rotation des chargements, et la présence d’une inclinaison faible (environ 20°) du chargement pendant la vidange.

L’ouverture du fond arrière peut être réalisée par découpe jet d’eau haute pression. Mais, la découpe ne doit pas altérer le propergol contenu dans le propulseur. Si la découpe par jet d’eau abrasive est très répandue à travers le monde, l’usinage non-débouchant ou la découpe non débouchante sont très peu développés scientifiquement et quasiment inexistants industriellement.

Il est connu des procédés de découpe non débouchante en un ou plusieurs passages qui tentent de réduire la variabilité en profondeur de la découpe non débouchante en multipliant ces passages.

Cependant, les procédés connus traitent de la découpe continue et non des zones de transition. En effet, pour faire une découpe complète, il faut que le jet repasse là où il est déjà passé pour fermer la découpe. En repassant sur un trait de découpe existant, la profondeur obtenue localement est doublée. Cette singularité n’est pas acceptable car il y a un risque d’atteindre le propergol contenu à l’intérieur du propulseur.

En outre, les procédés connus ne traitent que de découpe non débouchante par jet d’eau abrasive qui a pour inconvénient de présenter un fort potentiel de pollution des matériaux à traiter.

Exposé de l’invention

La présente invention a donc pour but principal de proposer une solution permettant de découper seulement le corps d’un propulseur d’un véhicule aérospatial, sans venir altérer le propergol contenu à l’intérieur du propulseur pour simplifier le procédé de vidange d’un propulseur connu.

Dans un premier aspect de l’invention il est proposé un procédé de découpe non débouchante par jets d’eau d’un corps d’un propulseur d’un véhicule aérospatial, le procédé comprenant une pluralité de passages d’un jet d’eau à haute pression le long d’un même chemin de découpe parcourant le périmètre externe du corps de propulseur, le chemin de découpe décrivant un circuit en boucle fermée, et chaque passage dee jet d’eau débutant depuis un point de départ situé sur le chemin de découpe et s’arrêtant juste après être repassé sur la localisation de départ.

Selon une caractéristique générale de l’invention, le point de départ de chaque passage de jet d’eau à haute pression est différent des points de départ des autres passages de jet d’eau. L’utilisation de la découpe par jet d’eau haute pression permet d’avoir une qualité de découpe propre (sans délaminage du composite) et sans échauffement important comme on pourrait le rencontrer par découpe mécanique par exemple.

En outre, la découpe par jets d’eau en plusieurs passes selon l’invention, c’est-à-dire en décalant à chaque nouvelle passe le point de départ du chemin de découpe permet de gérer plus facilement les phases de transition, autrement dit la phase du passage de découpe pendant laquelle le jet d’eau repasse sur son point de départ et génère de ce fait une découpe plus profonde que sur le reste du chemin pour ce même passage. En effet pour faire une découpe complète, il faut que le jet repasse là où il est déjà passé afin de fermer la découpe. En repassant sur un trait de découpe existant, la profondeur obtenue localement est doublée par rapport au reste du chemin parcouru pendant cette même passe de découpe.

Le procédé de découpe par jets d’eau selon l’invention permet ainsi de réaliser une découpe en une pluralité de passes, ou passages, en décalant à chaque passage, la singularité due à la fermeture du chemin.

Selon un premier aspect du procédé de découpe non débouchante, au moins le premier passage de jet d’eau à haute pression peut utiliser un jet d’eau abrasive.

Les corps de propulseurs sont généralement composés d’un empilement de plusieurs matériaux différents : du liège en partie extérieure formant une protection thermique externe (PTE), puis d’une structure en matériau composite, puis d’une protection thermique interne en élastomère (PTI et peau décollée). Le corps du propulseur comportant à l’intérieur du propergol.

L’utilisation d’un jet d’eau abrasive en début de procédé de découpe, c’est-à-dire pour le ou les premières passes du jet d’eau à haute pression permet de commencer la découpe proprement notamment pour découper la couche en matériau composite qui est généralement plus dure que les autres couches. Pour de telles couches dures, l’utilisation d’un jet d’eau abrasive permet de réaliser une découpe sans créer de délaminage ou de déchaussement de fibre. Selon un deuxième aspect du procédé de découpe non débouchante, au moins le dernier passage de jet d’eau à haute pression peut utiliser un jet d’eau pure. L’utilisation d’un jet d’eau pure pour le ou les derniers passages permet de réduire les risques de pollution des matériaux à traiter.

Le jet d’eau pure peut être utilisé après plusieurs passes avec un jet d’eau abrasive, notamment après que les couches de matériau dur, comme les matériaux composites, ont été découpés. Le jet d’eau pur peut être utilisé notamment pour découper une couche d’élastomère sans risque de pollution des eaux.

Selon un troisième aspect du procédé de découpe non débouchante, le procédé peut comprendre en outre à chaque passage d’un jet d’eau une étape de détection de fin de découpe pour maîtriser à tout moment la profondeur de découpe et éviter d’altérer le matériau contenu dans le propulseur.

Selon un quatrième aspect du procédé de découpe non débouchante, l’étape de détection de fin de découpe peut comprendre l’application d’une force de traction sur une partie du corps de propulseur située d’un côté du chemin de découpe, et, si ladite partie tractée est déplacée par rapport à l’autre partie, une indication de fin de découpe.

Le procédé comprend ainsi une étape de mise en tension de la zone découpée, pendant chaque passage, ou entre les passages, notamment les derniers passages, pour évaluer en direct combien de passages sont suffisants.

En outre l’utilisation du procédé selon l’invention combinant le décalage du point de départ des chaque passage de découpe, l’utilisation d’un jet d’eau abrasive pour ledit au moins un premier passage et l’utilisation d’un jet d’eau pure pour ledit au moins un dernier passage, et une détection de fin de découpe permet de maximiser la sécurité et l’efficacité du procédé de découpe d’un corps de propulseur permettant d’éviter d’altérer le contenu du corps de propulseur.

Selon un cinquième aspect du procédé de découpe non débouchante, le corps de propulseur à découper peut présenter la forme d’un cylindre fermé à ses deux extrémités axiales par des capots bombés vers l’extérieur, le corps comprenant une paroi multicouche comportant un empilement de l’extérieur vers l’intérieur d’une couche de protection thermique externe, d’une couche en matériau composite, et d’une couche de protection thermique interne, et les capots bombés présentant en outre une peau en élastomère destinée à être au contact du carburant contenu dans le corps et séparée de la couche de protection thermique interne par un espace, et le procédé de découpe non débouchante peut comprendre une étape de centrage du chemin de découpe sur un capot bombé, la découpe étant réalisée jusqu’à ce qu’à ce que soit atteint l’espace séparant la peau en élastomère et la couche de protection thermique interne.

Pour éviter que le contenu du propulseur ne soit altéré, en général le propergol, la découpe se doit d’être non débouchante. Et pour que la découpe soit suffisante pour retirer le capot et permettre l’accès au propergol sans risquer d’altérer le propergol, la découpe s’arrête dans le bâillement, c’est-à-dire dans l’espace existant entre la peau en élastomère et la couche de protection interne qui est généralement également en élastomère.

Le procédé selon l’invention fournit ainsi une solution permettant de découper seulement la protection thermique externe (PTE), la structure composite et la protection thermique interne (PTI) d’un corps de propulseur d’un véhicule aérospatial, sans venir altérer le propergol contenu à l’intérieur du propulseur.

Brève description des dessins

D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif.

[Fig. 1] La figure 1 , déjà présentée, présente schématiquement une vue en coupe d’un propulseur connu.

[Fig. 2] La figure 2 présente un logigramme d’un procédé de découpe non débouchante d’un corps de propulseur selon un mode de mise en oeuvre de l’invention.

Description des modes de réalisation

Sur la figure 2 est présenté un logigramme d’un procédé de découpe non débouchante par jets d’eau d’un corps de propulseur d’un véhicule aérospatial selon un mode de mise en oeuvre de l’invention.

Le corps de propulseur du véhicule aérospatial à découper peut présenter la forme d’un cylindre fermé à ses deux extrémités axiales par des capots bombés vers l’extérieur. Le corps comprend une paroi multicouche comportant un empilement, de l’extérieur du corps vers l’intérieur du corps, d’une couche de protection thermique externe, d’une couche en matériau composite, et d’une couche de protection thermique interne. Les capots bombés présentent en outre une peau en élastomère destinée à être au contact du carburant contenu dans le corps et séparée de la couche de protection thermique interne par un espace. Pour éviter que le contenu du propulseur, en général le propergol, ne soit altéré, la découpe se doit d’être non débouchante. Et pour que la découpe soit suffisante pour retirer le capot et permettre l’accès au propergol sans risquer d’altérer le propergol, il est préférable que la découpe s’arrête dans le bâillement, c’est-à-dire dans l’espace existant entre la peau en élastomère et la couche de protection interne qui est généralement également en élastomère.

Pour cela, le procédé selon l’invention comprend, tout d’abord, une première étape 200 de centrage du chemin de découpe sur un capot bombé durant laquelle le système de projection d’eau de découpe est centré en regard du point de départ de la découpe du corps de propulseur à découper. Dans une deuxième étape 210, le procédé comprend une passe d’une première découpe, la première découpe étant réalisée à l’aide d’un jet d’eau abrasive, et la passe étant réalisée sur tout le périmètre circulaire extérieur du corps cylindrique.

L’utilisation d’un jet d’eau abrasive en début de procédé de découpe, c’est-à-dire pour le ou les premières passes du jet d’eau à haute pression permet de commencer la découpe proprement notamment pour découper la couche en matériau composite qui est généralement plus dure que les autres couches. Pour de telles couches dures, l'utilisation d’un jet d’eau abrasive permet de réaliser une découpe sans créer de délaminage ou de déchaussement de fibre.

A l’issue de la passe, le procédé comprend une troisième étape 220 dans laquelle le nombre de passes de la première découpe réalisées, c’est-à-dire de la découpe par jet d’eau abrasive, est comparé à un seuil de passes de première découpe.

Si le nombre de passes réalisées est inférieur au seuil, les deuxième et troisième étapes 210 et 220 sont réitérées. Lorsque le nombre de passes réalisées est égal au seuil, le procédé réalise, dans une quatrième étape 230, une passe d’une seconde découpe en utilisant un jet d’eau pure. L’utilisation d’un jet d’eau pure pour le ou les derniers passages permet de réduire les risques de pollution des matériaux à traiter. Le jet d’eau pure peut être utilisé après plusieurs passes avec un jet d’eau abrasive, notamment après que les couches de matériau dur, comme les matériaux composites, ont été découpés. Le jet d’eau pur peut être utilisé notamment pour découper une couche d’élastomère sans risque de pollution des eaux.

Chaque passe de première ou de seconde découpe est réalisée sur tout le périmètre circulaire du corps de propulseur. Et chaque passe, c’est-à-dire chaque passage, d’un jet d’eau pure ou d’un jet d’eau abrasive, est réalisé par projection d’un jet d’eau à haute pression le long d’un même chemin de découpe parcourant le périmètre externe du corps de propulseur.

Le chemin de découpe ainsi décrit lors de chaque passe est un circuit en boucle fermée. Et chaque passe de jet d’eau, abrasive ou pure, débute depuis un point de départ situé sur le chemin de découpe et s’arrête juste après être repassé sur la localisation de départ. Le trajet parcouru par le jet d’eau à chaque passe est donc plus long que la boucle fermée formée par le chemin de découpe, autrement dit plus long que le périmètre circulaire du corps.

Le point de départ de chaque passe de jet d’eau à haute pression, pure ou abrasive, est différent donc des points de départ des autres passes de jet d’eau qu’il s’agisse des passes antérieures ou postérieures.

Après chaque passe de seconde découpe, le procédé réalise, dans une cinquième étape 240, une détection de la fin de découpe du capot du corps. L’étape de détection de fin de découpe comprend dans cet exemple l’application d’une force de traction sur une partie du corps de propulseur située d’un côté du chemin de découpe, et, si ladite partie tractée est déplacée par rapport à l’autre partie, une indication de fin de découpe dans une dernière étape 250, puisqu’elle traduit le fait que la découpe a atteint l’espace séparant la peau en élastomère et la couche de protection thermique interne.

Le procédé selon l’invention fournit ainsi une solution permettant de découper seulement la protection thermique externe (PTE), la structure composite et la protection thermique interne (PTI) d’un corps de propulseur d’un véhicule aérospatial, sans venir altérer le propergol contenu à l’intérieur du propulseur.