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Historique des moteurs Zn/S

Introduction

Le Zinc – Soufre a été probablement le plus populaire des propergols dans la communauté internationale amateur pour sa grande facilité de mise en oeuvre et sa relative sécurité sous forme pulvérulente.
En effet, il ne requiert que quelques équipements rudimentaires pour son mélange et son chargement dans la chambre de combustion. Son allumage lui aussi se fait très aisément.

La mise en oeuvre de sa version dite « fondu » qui consiste à fondre le soufre pour obtenir une fois refroidi un bloc solide dans la chambre requiert quant à elle des équipements plus sophistiqués et présente un niveau de risque accru.

Le désavantage majeur du Zinc – Soufre est sa faible performance (65 secondes d’impulsion spécifique comparé aux 200 à 250 secondes pour un propergol composite). Cependant, il présente une densité élevée de 3.5 à 4.4 g/cm3 sous forme « fondu », ce qui lui confère un potentiel certain pour atteindre des altitudes confortables.

Sous forme pulvérulente, le Zinc – Soufre présente des temps de combustion très faibles, de l’ordre de quelques dixièmes de secondes, ce qui conduit à avoir des accélérations violentes de plusieurs dizaines de g à la fusée générant des contraintes mécaniques sévères à l’instrumentation.

Photo d'un tir statique

A Venir

Vidéo d'un tir statique

A Venir

Décollage de la fusée "Tart'In" propulsée par un moteur Sivry X

Une fois fondu, et avec l ‘emploi de cols de tuyère de faible section, il devient possible d’obtenir des temps de combustion plus long qui atteignent dans le meilleur des cas trois secondes.

Dès le début des années soixante, alors que le comportement de ce propergol était mal compris, le Groupe d’Etudes Aérospatiales alors le « Rocket Club du Hainaut » a entrepris des recherches en collaboration avec ses homologues flamand le BVRO, hollandais le NERO et Danois le DARK.
C’est dans le début des années septante que la maîtrise de ce propergol fût réellement acquise au point de réaliser des propulseurs aux caractéristiques reproductibles.


Les développements avec le Zinc – Soufre au G.E.A.

Le Zinc – Soufre a fait l’objet dès les années septante au sein du G.E.A. d’une recherche intensive qui déboucha sur deux propulseurs standardisés, le SIVRY-X et le KRIEK.

Le premier d’entre eux nommé le SIVRY-X car développé au centre permanent d’étude de la nature de Sivry est l’aboutissement d’une longue période d’étude de mise en oeuvre et d’essais qui déboucha sur la standardisation d’un propulseur de taille moyenne qui nous permis de lancer une série de fusées expérimentales d’une dizaine de kilogrammes à une altitude d’environ un kilomètre.
Ces études sont focalisées notamment sur la recherche des meilleures proportions à donner au mélange, sur le coefficient de remplissage de la chambre, sur la recherche de la meilleure géométrie à donner à la tuyère et finalement sur la mise en oeuvre de la charge propulsive et de l’inflammateur.

Le résultat de ces études a fait l’objet de deux publications (disponible en format PDF) dont les titres sont :


La mise en oeuvre du SIVRY-X qui est un propulseur à base de Zinc-Soufre fondu fait appel à un système de fusion sous atmosphère neutre du propergol avec régulation de la température.

Appareillage de régulation thermique

Four, vibreur et injection CO2

 

Les performances résumées du SIVRY-X sont dans sa meilleure configuration :

  • Proportion en masse de Zn – S : 3 – 1
  • Etat (poudre – fondu) : Fondu
  • Masse de propergol (kg) : 1.6
  • Densité (g/cm3) : 4.2
  • Impulsion totale (N.s): 101.5
  • Impulsion spécifique (s) : 63.4
  • Temps de combustion (s) : 0.33
  • Poussée maximum (N) : 3830

 

Moteur SIVRY-X

Vidéo d’un tir de SIVRY-X

A Venir

Courbe de poussée avec le Zn-S en poudre

Courbe de poussée avec le Zn-S en fondu

 

La bonne maîtrise acquise sur ce moteur a ensuite permis de poursuivre les recherches sur la mise en oeuvre d’un coating ayant pour objectif de mieux contrôler le profil de combustion et sur la mise au point d’une canne d’allumage équipée d’un diaphragme.

Vidéo du tir avec Coating

A Venir

Photo canne d’allumage
(à tirer d’une vidéo)

A Venir

 

C’est une fois cette maîtrise acquise que le challenge de réaliser un « booster » a été lancé.

Ce « booster » appelé « KRIEK » en référence à la bière (voir postscriptum) sera développé sur la même méthodologie que le SIVRY-X mais comportera jusqu’à 18 kg de propergol !
Sa mise au point fût rapidement un succès, ce qui montra à l’époque l’excellente maîtrise de ce propergol.


Les caractéristiques du « KRIEK » sont résumées ci-après :

  • Proportion en masse de Zn – S : 3 – 1
  • Etat (poudre – fondu) : Fondu
  • Masse de propergol (kg) : 15.3
  • Densité (g/cm3) : 4.2
  • Impulsion totale (N.s): 10128
  • Impulsion spécifique (s) : 67.5
  • Temps de combustion (s) : 1.96
  • Poussée maximum (N) : 10300

 

Booster KRIEK

Courbe de poussée du premier essai

 

Quelques éléments au sujet du propulseur « KRIEK » sont repris dans le dossier qui suit :


Ce moteur qui ne vola malheureusement jamais constitua le dernier développement jusqu’à ce jour avec la composition Zinc – Soufre.

 

PS: C’est lors de campagnes internationales organisées par le « Youth & Space » que le G.E.A., club belge, acquit une réputation pour ses moteurs mais également les bières belges qu’il emportait avec nous et c’est pour cela que nous avons décidé de donner des noms de bières à nos propulseurs ! Cette tradition est restée jusqu’aujourd’hui encore.
Voir les pages concernant le moteur FARO.

 

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