EP3023733A1 - Séparateur pyrotechnique comprenant un organe d'absoption de chocs - Google Patents

Séparateur pyrotechnique comprenant un organe d'absoption de chocs Download PDF

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EP3023733A1
EP3023733A1 EP15195029.2A EP15195029A EP3023733A1 EP 3023733 A1 EP3023733 A1 EP 3023733A1 EP 15195029 A EP15195029 A EP 15195029A EP 3023733 A1 EP3023733 A1 EP 3023733A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pyrotechnic
separator
zone
absorption
weakness
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.)
Withdrawn
Application number
EP15195029.2A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Bernard Martin
Jérémy PEROMET
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.)
Dassault Aviation SA
Original Assignee
Dassault Aviation 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 Dassault Aviation SA filed Critical Dassault Aviation SA
Publication of EP3023733A1 publication Critical patent/EP3023733A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current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
    • F42B15/00—Self-propelled projectiles or missiles, e.g. rockets; Guided missiles
    • F42B15/36—Means for interconnecting rocket-motor and body section; Multi-stage connectors; Disconnecting means
    • F42B15/38—Ring-shaped explosive elements for the separation of rocket parts

Definitions

  • Such a separator is well known, especially FR-A-2,833,694 , and finds an application particularly in the aerospace industry, where it is used in particular to ensure the separation of space launchers elements.
  • Such a separator has the advantage of allowing structural elements to be separated in a very short time and with an energy device (the pyrotechnic cord) of small size.
  • a problem encountered with this type of separator is the level of shock generated by the rapid cutting of the structure and the use of an explosive.
  • An object of the invention is therefore to further reduce the level of shocks in a separator of the aforementioned type, by playing on other parameters than the symmetry of the separator.
  • the invention relates to a pyrotechnic separator of the aforementioned type, further comprising at least one shock absorbing member reported on the outer face of at least one of the flanks.
  • the separation device 2 shown on the Figure 1 is a device for separating elements from a space launcher. It comprises a first element 4 in the form of a ferrule, cylindrical of revolution, and a second element 6, also in the form of a ferrule, surmounting the first element 4.
  • Each of the first and second elements 4, 6 is typically made of aluminum alloy or composite, for example polymer reinforced with carbon fiber.
  • the first element 4 typically constitutes a lower stage of a launcher.
  • the second element 6 typically constitutes an upper stage of a launcher, for example an equipment box.
  • the separation device 2 also comprises, along a line 8 joining the first element 4 to the second element 6, a pyrotechnic separator 10 assembling the first and second elements 4, 6 to one another.
  • This pyrotechnic separator 10 is, in the example shown, of annular shape.
  • the pyrotechnic separator 10 has a semi-annular shape, a quarter-ring shape, or any other suitable shape.
  • the pyrotechnic separator has a linear shape and is used, for example, to carry out the launching of space launcher accelerating rockets.
  • the separator 10 comprises a first and a second sidewall 12, 14 extending substantially parallel to each other being spaced apart from one another so as to define between them a slot 15 for receiving the first element 4.
  • the slot 15 has an opening 17 for insertion of the first element 4 into the slot 15 and a bottom 18, opposite the opening 17, running substantially parallel to the connecting line 8.
  • each of the first and second flanks 12, 14 is integral with a core 19 common to the first and second flanks 12, 14, so that said core 19 defines the bottom 18.
  • the flanks 12, 14 are formed in two parts (not shown ) distinct from each other, each of said parts having a portion contiguous to a portion of the other part, and the bottom 18 is then formed by the contiguous portions of said parts.
  • the flanks 12, 14 are formed in two parts (not shown) spaced from one another, an edge (not shown) of the second element 6 being inserted between said parts, and the bottom 18 is then defined by said edge of the second element 6.
  • the core 19 runs substantially parallel to the junction line 8 and is integral with the second element 6.
  • first and second flanks 12, 14 are annular. Said first and second flanks 12, 14 are substantially coaxial with each other.
  • the first flank 12 is interposed between the second flank 14 and the axis of the second flank 14 and thus constitutes an internal flank of the separator 10, the second flank 14 thus constituting an outer flank of the separator 10.
  • Each of the first and second flanks 12, 14 is made of a material capable of being broken in shear by a pyrotechnic cord, for example aluminum alloy.
  • the first and second flanks 12, 14 are connected to each other in a connection zone 16 running substantially parallel to the junction line 8.
  • the connecting zone 16 is formed by the core 19
  • the first and second sidewalls 12, 14 are joined to each other; in this case, the connecting zone 16 is formed by a zone, running substantially parallel to the junction line 8, in which are arranged means for assembling the flanks 12, 14 to one another.
  • Each of the first and second sidewalls 12, 14 has an inner face 20, facing the other sidewall 12, 14, and an outer face 21, facing away from the other sidewall 12, 14.
  • first and second flanks 12, 14 each respectively have a first zone of weakness 22 and a second zone of weakness 24, substantially parallel to each other and each lengthened in a direction substantially parallel to the junction line.
  • Each zone of weakness 22, 24 is in particular formed by a zone of smaller radial thickness of the sidewall, respectively 12, 14, between two areas of greater thickness.
  • Each zone of weakness 22, 24 is in particular defined by notches or grooves cut in the two faces 20, 21 of the sidewall 12, 14 in which it is formed.
  • Each zone of weakness 22, 24 is at a distance d 1 from the bottom 18 less than three times the average thickness d 0 of the first and second weak zones 22, 24.
  • the cross-section of the first and second sidewalls 12, 14 at any point of the separator 10 is symmetrical relative to a median axis M equidistant from the first and second sidewalls 12, 14 and substantially parallel to said first and second sidewalls 12, 14.
  • An edge 26 of the first element 4 is inserted into the slot 15. This edge 26 is inserted into the slot 15 so as to only partially fill it, so that the first element 4 defines with the first and second sidewalls 12, 14 an elongated chamber 28 interposed between edge 26 and bottom 18.
  • the separator 10 also comprises a pyrotechnic cord 30 and means 31 ( Figure 1 ) activation of the pyrotechnic cord 30.
  • the pyrotechnic cord 30 runs substantially parallel to the junction line 8. It is housed in the chamber 28, so that each zone of weakness 22, 24 is interposed between the axis of the pyrotechnic cord 30 and the connection zone 16, particular between the axis of the pyrotechnic cord 30 and the bottom 18 of the slot 15.
  • the pyrotechnic cord 30 has an oblong cross-section, or "crushed", and is clamped between the flanks 12, 14, which together define a direction of deformation of the pyrotechnic cord 30. Said deformation direction is thus, in the example shown, a radial direction.
  • the pyrotechnic cord 30 typically comprises an expandable metal tube 32 lined internally with a cord of pyrotechnic material (not shown) centered in the tube 32 by a setting product 34.
  • the activation means 31 are adapted to ignite the pyrotechnic material of FIG. so as to cause the tube 32 to expand in the direction of deformation of the bead 30, so as to cause stresses in the sidewalls 12, 14 causing the first and second sidewalls 12, 14 to break along the zones of weakness 32, 34.
  • These activation means are known and will not be described here in more detail. These activation means are for example identical to the activation means described in FR-A-2,833,694 .
  • the separator 10 also comprises at least one first shock absorbing member 42 attached to the outer face 21 of the first sidewall 12, and at least one second shock absorption member 44 attached to the outer face 21 of the second sidewall 14.
  • each absorption member 42, 44 is integrally attached to said outer face 21.
  • each absorption member 42, 44 is in contact, over its entire length, with the outer face 21 on which it is reported.
  • at least one of the absorption members 42, 44 is spaced apart from the outer face 21 over which the spacing d 2 between said absorption member 42, 44 is attached over at least a portion of its length. and said outer face 21 being in all respects smaller than the capacity of deformation of the sidewalls 12, 14 facing the absorption members 42, 44 at the time of the ignition of the pyrotechnic cord 30; thus, at the time of ignition, each absorption member 42, 44 is in contact, over its entire length, with the outer face 21 on which it is reported.
  • Each absorption member 42, 44 is attached to the sidewall 12, 14 on the outer face 21 of which it is attached so that at least a portion of the absorption member 42, 44, deviates from the outer face 21 when detonation of the pyrotechnic cord 30 after being in contact with said outer face 21.
  • the or each first absorption member 42 is disposed at a distance d 3 from the first weakness zone 22, defined as being the distance from the edge of the first absorption member 42 to the center of the first weakness zone 22, less than three times the average thickness d 0 of said first weak zone 22.
  • the or each first absorption member 42 is arranged at the connection zone 16.
  • the or each first absorption member 42 comprises a portion engaged in the groove which, formed in the outer face 21 of the sidewall 12, defines at least in part the first weakening zone 22, the remainder of the first absorption member 42 extending along the connecting zone 16.
  • the or each second absorption member 44 is disposed at a distance d 4 from the second weakness zone 24, defined as being the distance from the edge of the second absorption member 44 to the center of the second weakness zone 24, less than three times the average thickness d 0 of said second zone of weakness 24.
  • the or each second absorption member 44 is disposed at the connection zone 16.
  • the or each second absorption member 44 comprises a portion engaged in the groove which, formed in the outer face 21 of the flank 14, defines at least partly the second zone of weakness 24, the remainder of the second absorption member 44 extending along the connecting zone 16.
  • Each absorbing member 42, 44 is also disposed at a distance d 10 from the bottom 18 of the slot 15, defined as the distance from the bottom 18 of the orthogonal projection of the edge of the absorbing member 42, 44 on median axis M, less than three times the average thickness d 0 of the first and second weak areas 22, 24.
  • Each absorption member 42, 44 preferably has a thickness d 5 of between 0.5 and 10 times the average thickness d 0 of the first and second weak areas 22, 24, and a height d 6 of between 1.5 and 10 times the average thickness d 0 of the first and second weak areas 22, 24.
  • Each absorption member 42, 44 is advantageously fixed on the external face 21 of the sidewall 12, 14 by fixing points 46 spaced from each other along the junction line 8, the interval d 7 ( Figure 4 ) between the adjacent fixing points 46 being preferably between thirty and one hundred times the average thickness d 0 of the first and second weak areas 22, 24.
  • Each fixing point 46 is typically a weld spot, a rivet, a glue point, or a bolt extending through the absorption member 42, 44 and the flank 12, 14.
  • the absorption members 42, 44 comprise a single first absorption member 42 and a single second absorption member 44.
  • Each absorption member 42, 44 is then constituted by an elongate bar 48 substantially parallel to the line of absorption. 8 and extending substantially from one end of the junction line 8 to the opposite end of the junction line 8.
  • the Bar 48 then has a ring shape, preferably a split ring shape.
  • the absorption members 42, 44 comprise a plurality of first absorption members 42 arranged successively along the junction line 8 and a plurality of second absorption members 44 successively arranged along the junction line 8.
  • Each first absorption member 42 is then spaced apart from each other first absorbing member 42 adjacent a distance d 8 less than or equal to the length d 9 of the first absorption member 42, and each second absorption member 44 is spaced apart from each other adjacent second absorption member 44 by a distance less than or equal to the length of the second absorption member 44.
  • the first and second absorption members 42, 44 are preferably equal in number to one another. They are then advantageously arranged vis-à-vis each other; in other words, for each straight section of the separator 10 taken substantially perpendicular to the junction line 8, a first absorption member 42 and a second absorption member 44 are arranged symmetrically relative to each other relative to the median axis M.
  • the absorption members 42, 44 are adapted to absorb the shocks generated by the detonation. the pyrotechnic cord 30 by deformation of said absorption members 42, 44.
  • each absorption member 42, 44 is formed in a flexible material, adapted to deform elastically and, advantageously, plastically, under the effect of the vibrations generated in said bar 45 by the detonation of the pyrotechnic cord 30.
  • each absorption member 42, 44 is fixed rigidly to the outer face 21 on which it is attached by the fixing points 46, so as to remain in contact with said outer face 21 at said attachment points 46 when the detonation of the pyrotechnic cord 30.
  • the addition of the bars 45 makes it possible to significantly reduce the level of shocks measured in the upper element, since observed a decrease of about 6 dB on average of the shock response spectrum over the frequency range between 500 and 3000 Hz.
  • the absorption members 42, 44 are adapted to absorb the shocks generated by the detonation. the pyrotechnic cord 30 by displacement of said absorption members 42, 44 away from the flanks 12, 14.
  • the fasteners 46 of the absorption members 42, 44 are frangible, so as to yield during the detonation of the pyrotechnic cord 30.
  • the absorption members 42, 44 are separated from the flanks 12, 14, and are driven away from the flanks 12, 14 under the effect of the deformation of the flanks 12, 14 induced by the detonation of the pyrotechnic cord 30.
  • the pyrotechnic separator 10 then preferably comprises means 50 for retaining the absorption members 42, 44, adapted to loosely retain the absorption members 42, 44 at the pyrotechnic separator 10 after they have been detached from the sidewalls 12, 14.
  • each retaining member 50 comprises a screw 52 screwed into one of the flanks 12, 14, the rod 54 of the screw 52 extending through an orifice 55 formed in one of the members 42, 44, the head 56 of the screw 52 being disposed away from said absorption member 42, 44 and having a diameter greater than the diameter of the orifice 55.
  • each retaining member 50 comprises also a shock absorber 58 affixed to the face of the screw head 56 facing the absorbing member 42, 44 retained.
  • the invention is not limited to the only examples described above.
  • the invention is not restricted to space launcher element separation devices only, but extends to all mechanical element separation devices, such as satellite separation devices.

Landscapes

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Abstract

Ce séparateur pyrotechnique comprend un premier et un deuxième flancs (12, 14) présentant chacun une face externe (21) orientée à l'opposé de l'autre flanc, au moins un desdits flancs (12, 14) présentant en outre une zone de faiblesse (22, 24) courant sensiblement parallèlement à la ligne de jonction (8), au moins un cordon pyrotechnique (30) apte à se déformer lors de l'activation dudit cordon, courant le long de ladite ligne de jonction (8), et des moyens d'activation dudit cordon pyrotechnique (30) pour provoquer la détonation du cordon pyrotechnique (30) et la rupture d'au moins un des premier et deuxième flancs (12, 14) suivant la ou chaque zone de faiblesse (22, 24). Le séparateur pyrotechnique comprend en outre au moins un organe d'absorption de chocs (42, 44) rapporté sur la face externe (21) d'au moins un des flancs (12, 14).

Description

  • La présente invention concerne un séparateur pyrotechnique conçu pour être installé le long d'une ligne de jonction de deux éléments mécaniques temporairement assemblés l'un à l'autre par l'intermédiaire dudit séparateur, le séparateur pyrotechnique étant du type comprenant :
    • un premier et un deuxième flancs présentant chacun une face externe orientée à l'opposé de l'autre flanc, au moins un desdits flancs présentant en outre une zone de faiblesse courant sensiblement parallèlement à la ligne de jonction,
    • au moins un cordon pyrotechnique apte à se déformer lors de l'activation dudit cordon, courant le long de ladite ligne de jonction, et
    • des moyens d'activation dudit cordon pyrotechnique pour provoquer la détonation du cordon pyrotechnique et la rupture d'au moins un des premier et deuxième flancs suivant la ou chaque zone de faiblesse.
  • Un tel séparateur est bien connu, notamment de FR-A-2 833 694 , et trouve une application notamment dans l'industrie aérospatiale, où on l'utilise en particulier pour assurer la séparation d'éléments de lanceurs spatiaux. Un tel séparateur présente l'avantage de permettre de séparer des éléments structuraux en un temps très bref et avec un dispositif énergétique (le cordon pyrotechnique) de faible encombrement.
  • Un problème rencontré avec ce type de séparateur est le niveau de choc généré par la découpe rapide de la structure et l'utilisation d'un explosif.
  • Des études ont montré que, en réalisant des séparateurs symétriques par rapport à un plan médian interposé entre les premier et deuxième flancs, il était possible de réduire significativement l'intensité du choc généré par la séparation, en comparaison avec des systèmes asymétriques. Toutefois, malgré cette amélioration, les vibrations de la structure occasionnées par la séparation sont encore importantes.
  • Un objectif de l'invention est donc de réduire encore le niveau de chocs dans un séparateur du type précité, en jouant sur d'autres paramètres que la symétrie du séparateur.
  • A cet effet, l'invention a pour objet un séparateur pyrotechnique du type précité, comprenant en outre au moins un organe d'absorption de chocs rapporté sur la face externe d'au moins un des flancs.
  • Selon des modes de réalisation particuliers de l'invention, le séparateur pyrotechnique présente également l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toute(s) combinaison(s) techniquement possible(s) :
    • les premier et deuxième flancs sont liés l'un à l'autre dans une zone de liaison courant sensiblement parallèlement à la ligne de jonction, et le ou chaque organe d'absorption de chocs est disposé au niveau de ladite zone de liaison et/ou entre la zone de liaison et l'une des zones de faiblesses,
    • le ou chaque organe d'absorption de chocs est à une distance de la ou chaque zone de faiblesse inférieure à trois fois l'épaisseur moyenne de la ou chaque zone de faiblesse,
    • les premier et deuxième flancs sont liés l'un à l'autre dans une zone de liaison courant sensiblement parallèlement à la ligne de jonction, et la ou chaque zone de faiblesse est interposée entre l'axe du ou de chaque cordon pyrotechnique et ladite zone de liaison,
    • les organes d'absorption de chocs comprennent au moins un premier organe d'absorption de chocs rapporté sur la face externe du premier flanc et au moins un deuxième organe d'absorption de chocs rapporté sur la face externe du deuxième flanc, les premier et deuxième organes d'absorption de chocs étant en nombres égaux les uns aux autres,
    • les premiers et deuxièmes organes d'absorption de chocs sont disposés en vis-à-vis les uns des autres suivant la ligne de jonction,
    • les zones de faiblesse comprennent une première zone de faiblesse ménagée dans le premier flanc et une deuxième zone de faiblesse ménagée dans le deuxième flanc,
    • le ou chaque organe d'absorption est fixé au flanc de sorte qu'au moins une partie de l'organe d'absorption s'écarte de la face externe lors de la détonation du cordon pyrotechnique,
    • la partie de l'organe d'absorption s'écartant de la face externe lors de la détonation du cordon pyrotechnique est une partie qui, préalablement à la détonation du cordon pyrotechnique, est accolée à la face externe,
    • les premier et deuxième flancs définissent entre eux une fente dans laquelle est logé le cordon pyrotechnique, la fente présentant un fond courant sensiblement parallèlement à la ligne de jonction,
    • la distance de la ou chaque zone de faiblesse au fond de la fente est inférieure à trois fois l'épaisseur moyenne de la ou chaque zone de faiblesse,
    • la distance du ou de chaque organe d'absorption au fond de la fente est inférieure à trois fois l'épaisseur moyenne de la ou chaque zone de faiblesse,
    • la ou chaque zone de faiblesse est interposée entre l'axe du cordon pyrotechnique et le fond de la fente,
    • le ou chaque organe d'absorption est fixé sur la face externe de l'un des flancs par des points de fixation espacés les uns des autres suivant la ligne de jonction,
    • chaque point de fixation est espacé de chaque point de fixation adjacent d'un intervalle compris entre trente et cent fois l'épaisseur moyenne de la ou chaque zone de faiblesse,
    • le ou chaque organe d'absorption a une épaisseur comprise entre 0,5 et 10 fois l'épaisseur moyenne de la ou chaque zone de faiblesse,
    • le ou chaque organe d'absorption est fixé rigidement sur la face externe de l'un des flancs,
    • le ou chaque organe d'absorption est formé dans un matériau capable d'absorber de l'énergie par déformation élastique ou plastique,
    • le ou chaque organe d'absorption est fixé au flanc de manière à être intégralement accolé à la face externe dudit flanc,
    • le ou chaque organe d'absorption est fixé sur la face externe de l'un des flancs de manière à se désolidariser dudit flanc sous l'effet du choc généré dans ledit flanc par la détonation du cordon pyrotechnique,
    • le séparateur pyrotechnique comprend au moins un organe de retenue du ou de chaque organe d'absorption, adapté pour retenir de façon lâche le ou chaque organe d'absorption au séparateur pyrotechnique après la désolidarisation du ou de chaque organe d'absorption du flanc auquel il était fixé,
    • la longueur de l'organe d'absorption, prise suivant la ligne de jonction, ou la somme des longueurs des organes d'absorption, prises suivant la ligne de jonction, est supérieure ou égale à la moitié de la longueur de la ligne de jonction, et
    • chaque organe d'absorption est espacé de chaque autre organe d'absorption disposé successivement suivant la ligne de jonction d'une distance inférieure ou égale à la longueur de l'organe d'absorption.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, dans lesquels :
    • la Figure 1 est une vue schématique, en perspective, d'un dispositif de séparation comprenant un séparateur pyrotechnique selon l'invention,
    • la Figure 2 est une vue en coupe du dispositif de la Figure 1 selon un plan de coupe marqué II-II sur la Figure 1, suivant un premier exemple de réalisation de l'invention
    • la Figure 3 est une vue en coupe du dispositif de la Figure 1 selon le plan de coupe marqué II-II sur la Figure 1, suivant un deuxième exemple de réalisation de l'invention
    • la Figure 4 est une vue en perspective d'un détail marqué IV du dispositif de la Figure 1, suivant une première variante du premier exemple de réalisation de l'invention,
    • la Figure 5 est une vue en perspective du détail marqué IV du dispositif de la Figure 1, suivant une deuxième variante du premier exemple de réalisation de l'invention
    • la Figure 6 est un graphique comparatif comparant le spectre de réponse aux chocs d'une éprouvette de séparateur pyrotechnique selon un premier mode de réalisation de l'invention au spectre de réponse aux chocs d'une éprouvette de séparateur pyrotechnique de l'état de la technique, et
    • la Figure 7 est une vue en coupe d'un détail du dispositif de la Figure 1, suivant un deuxième mode de réalisation de l'invention..
  • Le dispositif de séparation 2 représenté sur la Figure 1 est un dispositif de séparation d'éléments d'un lanceur spatial. Il comprend un premier élément 4 en forme de virole, cylindrique de révolution, et un deuxième élément 6, également en forme de virole, surmontant le premier élément 4.
  • Chacun des premier et deuxième éléments 4, 6 est typiquement constitué en alliage d'aluminium ou en composite, par exemple en polymère à renfort fibre de carbone.
  • Le premier élément 4 constitue typiquement un étage inférieur d'un lanceur. Le deuxième élément 6 constitue typiquement un étage supérieur d'un lanceur, par exemple une case à équipement.
  • Le dispositif de séparation 2 comprend également, le long d'une ligne 8 de jonction du premier élément 4 au deuxième élément 6, un séparateur pyrotechnique 10 assemblant les premier et deuxième éléments 4, 6 l'un à l'autre. Ce séparateur pyrotechnique 10 est, dans l'exemple représenté, de forme annulaire. En variante, le séparateur pyrotechnique 10 a une forme semi-annulaire, une forme de quart d'anneau, ou présente toute autre forme appropriée. Dans une autre variante, le séparateur pyrotechnique présente une forme linéaire et est utilisé par exemple pour réaliser le largage des fusées accélératrices des lanceurs spatiaux.
  • En référence à la Figure 2, le séparateur 10 comprend un premier et un deuxième flancs 12, 14 s'étendant sensiblement parallèlement l'un à l'autre en étant espacé l'un de l'autre de façon à définir entre eux une fente 15 de réception du premier élément 4.
  • La fente 15 présente une ouverture 17 d'insertion du premier élément 4 dans la fente 15 et un fond 18, opposé à l'ouverture 17, courant sensiblement parallèlement à la ligne de jonction 8. Dans l'exemple représenté, chacun des premier et deuxième flancs 12, 14 est venu de matière avec un noyau 19 commun aux premier et deuxième flancs 12, 14, de sorte que ledit noyau 19 définit le fond 18. En variante, les flancs 12, 14 sont formés dans deux pièces (non représentées) distinctes l'une de l'autre, chacune desdites pièces présentant une portion accolée à une portion de l'autre pièce, et le fond 18 est alors formé par les portions accolées desdites pièces. En variante encore, les flancs 12, 14 sont formés dans deux pièces (non représentées) espacées l'une de l'autre, un bord (non représenté) du deuxième élément 6 étant inséré entre lesdites pièces, et le fond 18 est alors défini par ledit bord du deuxième élément 6.
  • Dans l'exemple représenté, le noyau 19 court sensiblement parallèlement à la ligne de jonction 8 et est venu de matière avec le deuxième élément 6.
  • Chacun des premier et deuxième flancs 12, 14 est de forme annulaire. Lesdits premier et deuxième flancs 12, 14 sont sensiblement coaxiaux l'un à l'autre. Le premier flanc 12 est interposé entre le deuxième flanc 14 et l'axe du deuxième flanc 14 et constitue ainsi un flanc interne du séparateur 10, le deuxième flanc 14 constituant ainsi un flanc externe du séparateur 10.
  • Chacun des premier et deuxième flancs 12, 14 est réalisé en un matériau susceptible d'être rompu en cisaillement par un cordon pyrotechnique, par exemple en alliage d'aluminium.
  • Les premier et deuxième flancs 12, 14 sont liés l'un à l'autre dans une zone de liaison 16 courant sensiblement parallèlement à la ligne de jonction 8. Dans l'exemple représenté, la zone de liaison 16 est formée par le noyau 19. En variante (non représentée), les premier et deuxième flancs 12, 14 sont assemblés l'un à l'autre ; dans ce cas, la zone de liaison 16 est formée par une zone, courant sensiblement parallèlement à la ligne de jonction 8, dans laquelle sont disposés des moyens d'assemblage des flancs 12, 14 l'un à l'autre.
  • Chacun des premier et deuxième flancs 12, 14 présente une face interne 20, orientée vers l'autre flanc 12, 14, et une face externe 21, orientée à l'opposé de l'autre flanc 12, 14.
  • En outre, les premier et deuxième flancs 12, 14 présentent chacun respectivement une première zone de faiblesse 22 et une deuxième zone de faiblesse 24, sensiblement parallèles l'une à l'autre et allongées chacune suivant une direction sensiblement parallèle à la ligne de jonction 8. Chaque zone de faiblesse 22, 24 est en particulier formée par une zone de moindre épaisseur radiale du flanc, respectivement 12, 14, comprise entre deux zones d'épaisseurs plus importantes. Chaque zone de faiblesse 22, 24 est en particulier définie par des entailles ou rainures creusées dans les deux faces 20, 21 du flanc 12, 14 dans lequel elle est formée.
  • Chaque zone de faiblesse 22, 24 est à une distance d1 du fond 18 inférieure à trois fois l'épaisseur moyenne d0 des première et deuxième zones de faiblesse 22, 24.
  • Les zones de faiblesse 22, 24 définissent ensemble une surface de cassure du séparateur 10.
  • De préférence, comme représenté, la section droite des premier et deuxième flancs 12, 14 en tout point du séparateur 10 est symétrique relativement à un axe médian M équidistant des premier et deuxième flancs 12, 14 et sensiblement parallèle auxdits premier et deuxième flancs 12, 14.
  • Un bord 26 du premier élément 4 est inséré dans la fente 15. Ce bord 26 est inséré dans la fente 15 de façon à ne la combler qu'en partie, de sorte que le premier élément 4 définit avec les premier et deuxième flancs 12, 14 une chambre 28 longiligne interposée entre le bord 26 et le fond 18.
  • Le séparateur 10 comprend également un cordon pyrotechnique 30 et des moyens 31 (Figure 1) d'activation du cordon pyrotechnique 30.
  • Le cordon pyrotechnique 30 court sensiblement parallèlement à la ligne de jonction 8. Il est logé dans la chambre 28, de sorte que chaque zone de faiblesse 22, 24 soit interposée entre l'axe du cordon pyrotechnique 30 et la zone de liaison 16, en particulier entre l'axe du cordon pyrotechnique 30 et le fond 18 de la fente 15.
  • Le cordon pyrotechnique 30 a une section droite oblongue, ou « écrasée », et est serré entre les flancs 12, 14, qui définissent ensemble une direction de déformation du cordon pyrotechnique 30. Ladite direction de déformation est ainsi, dans l'exemple représenté, une direction radiale.
  • Le cordon pyrotechnique 30 comprend typiquement un tube métallique expansible 32 garni intérieurement d'un cordon de matière pyrotechnique (non représenté) centré dans le tube 32 par un produit de calage 34. Les moyens d'activation 31 sont adaptés pour allumer la matière pyrotechnique de sorte à provoquer l'expansion du tube 32 suivant la direction de déformation du cordon 30, de manière à entraîner des contraintes dans les flancs 12, 14 provoquant la rupture des premier et deuxième flancs 12, 14 suivant les zones de faiblesse 32, 34. Ces moyens d'activation sont connus et ne seront pas décrits ici plus en détails. Ces moyens d'activation sont par exemple identiques aux moyens d'activation décrits dans FR-A-2 833 694 .
  • Le séparateur 10 comprend également au moins un premier organe d'absorption de chocs 42 rapporté sur la face externe 21 du premier flanc 12, et au moins un deuxième organe d'absorption de chocs 44 rapporté sur la face externe 21 du deuxième flanc 14.
  • De préférence, chaque organe d'absorption 42, 44 est intégralement accolé à ladite face externe 21. En d'autres termes, chaque organe d'absorption 42, 44 est en contact, sur l'intégralité de sa longueur, avec la face externe 21 sur laquelle il est rapporté. En variante, au moins un des organes d'absorption 42, 44 est espacé de la face externe 21 sur laquelle il est rapporté, sur au moins une partie de sa longueur, l'espacement d2 entre ledit organe d'absorption 42, 44 et ladite face externe 21 étant en tout point inférieur à la capacité de déformation des flancs 12, 14 en regard des organes d'absorption 42, 44 au moment de l'allumage du cordon pyrotechnique 30 ; ainsi, au moment de l'allumage, chaque organe d'absorption 42, 44 se retrouve en contact, sur l'intégralité de sa longueur, avec la face externe 21 sur laquelle il est rapporté.
  • Chaque organe d'absorption 42, 44 est fixé au flanc 12, 14 sur la face externe 21 duquel il est rapporté de sorte qu'au moins une partie de l'organe d'absorption 42, 44, s'écarte de la face externe 21 lors de la détonation du cordon pyrotechnique 30 après avoir été en contact avec ladite face externe 21.
  • Le ou chaque premier organe d'absorption 42 est disposé à une distance d3 de la première zone de faiblesse 22, définie comme étant la distance du bord du premier organe d'absorption 42 au centre de la première zone de faiblesse 22, inférieure à trois fois l'épaisseur moyenne d0 de ladite première zone de faiblesse 22. Dans l'exemple de réalisation de la Figure 2, le ou chaque premier organe d'absorption 42 est disposé au niveau de la zone de liaison 16. Dans l'exemple de réalisation de la Figure 3, le ou chaque premier organe d'absorption 42 comprend une portion engagée dans la rainure qui, formée dans la face externe 21 du flanc 12, définit au moins en partie la première zone de faiblesse 22, le reste du premier organe d'absorption 42 s'étendant le long de la zone de liaison 16.
  • Le ou chaque deuxième organe d'absorption 44 est disposé à une distance d4 de la deuxième zone de faiblesse 24, définie comme étant la distance du bord du deuxième organe d'absorption 44 au centre de la deuxième zone de faiblesse 24, inférieure à trois fois l'épaisseur moyenne d0 de ladite deuxième zone de faiblesse 24. Dans l'exemple de réalisation de la Figure 2, le ou chaque deuxième organe d'absorption 44 est disposé au niveau de la zone de liaison 16. Dans l'exemple de réalisation de la Figure 3, le ou chaque deuxième organe d'absorption 44 comprend une portion engagée dans la rainure qui, formée dans la face externe 21 du flanc 14, définit au moins en partie la deuxième zone de faiblesse 24, le reste du deuxième organe d'absorption 44 s'étendant le long de la zone de liaison 16.
  • Chaque organe d'absorption 42, 44 est par ailleurs disposé à une distance d10 du fond 18 de la fente 15, définie comme étant la distance au fond 18 du projeté orthogonal du bord de l'organe d'absorption 42, 44 sur l'axe médian M, inférieure à trois fois l'épaisseur moyenne d0 des première et deuxième zones de faiblesse 22, 24.
  • Chaque organe d'absorption 42, 44 a de préférence une épaisseur d5 comprise entre 0,5 et 10 fois l'épaisseur moyenne d0 des première et deuxième zones de faiblesse 22, 24, et une hauteur d6 comprise entre 1,5 et 10 fois l'épaisseur moyenne d0 des première et deuxième zones de faiblesse 22, 24.
  • Chaque organe d'absorption 42, 44 est avantageusement fixé sur la face externe 21 du flanc 12, 14 par des points de fixation 46 espacés les uns des autres suivant la ligne de jonction 8, l'intervalle d7 (Figure 4) entre les points de fixation 46 adjacents étant de préférence compris entre trente et cent fois l'épaisseur moyenne d0 des première et deuxième zones de faiblesse 22, 24. Chaque point de fixation 46 est typiquement un point de soudure, un rivet, un point de colle, ou un boulon s'étendant au travers de l'organe d'absorption 42, 44 et du flanc 12, 14.
  • Selon une première variante de l'invention, applicable aussi bien au premier qu'au deuxième exemple de réalisation de l'invention et représentée sur la Figure 4, les organes d'absorption 42, 44 comprennent un unique premier organe d'absorption 42 et un unique deuxième organe d'absorption 44. Chaque organe d'absorption 42, 44 est alors constitué par une barre 48 allongée sensiblement parallèlement à la ligne de jonction 8 et s'étendant sensiblement d'une extrémité de la ligne de jonction 8 à l'extrémité opposée de la ligne de jonction 8. Dans le cas où le séparateur pyrotechnique 10 est de forme annulaire, comme dans l'exemple représenté, la barre 48 a alors une forme d'anneau, de préférence une forme d'anneau fendu.
  • Selon une deuxième variante de l'invention, applicable aussi bien au premier qu'au deuxième exemple de réalisation de l'invention et représentée sur la Figure 5, les organes d'absorption 42, 44 comprennent une pluralité de premiers organes d'absorption 42 disposés successivement suivant la ligne de jonction 8 et une pluralité de deuxièmes organes d'absorption 44 disposés successivement suivant la ligne de jonction 8.
  • Chaque premier organe d'absorption 42 est alors espacé de chaque autre premier organe d'absorption 42 adjacent d'une distance d8 inférieure ou égale à la longueur d9 du premier organe d'absorption 42, et chaque deuxième organe d'absorption 44 est espacé de chaque autre deuxième organe d'absorption 44 adjacent d'une distance inférieure ou égale à la longueur du deuxième organe d'absorption 44.
  • Les premiers et deuxièmes organes d'absorption 42, 44 sont de préférence en nombre égaux les uns aux autres. Ils sont alors avantageusement disposés en vis-à-vis les uns des autres ; en d'autres termes, pour chaque section droite du séparateur 10 prise sensiblement perpendiculairement à la ligne de jonction 8, un premier organe d'absorption 42 et un deuxième organe d'absorption 44 sont disposés symétriquement l'un à l'autre relativement à l'axe médian M.
  • Selon un premier mode de réalisation de l'invention, applicable à chacun des premiers et deuxièmes exemples de réalisation et variantes de l'invention décrits ci-dessus, les organes d'absorption 42, 44 sont adaptés pour absorber les chocs engendrés par la détonation du cordon pyrotechnique 30 par déformation desdits organes d'absorption 42, 44.
  • A cet effet, chaque organe d'absorption 42, 44 est formé dans un matériau flexible, adapté pour se déformer élastiquement et, avantageusement, plastiquement, sous l'effet des vibrations engendrées dans ladite barre 45 par la détonation du cordon pyrotechnique 30.
  • En outre, chaque organe d'absorption 42, 44 est fixé rigidement à la face externe 21 sur laquelle il est rapporté par les points de fixation 46, de sorte à demeurer en contact avec ladite face externe 21 au niveau desdits points de fixation 46 lors de la détonation du cordon pyrotechnique 30.
  • Une expérience a été menée sur une éprouvette de longueur 350 mm d'un séparateur selon ce premier mode de réalisation de l'invention, dans laquelle l'épaisseur moyenne des première et deuxième zones de faiblesse 22, 24 était égale à 2,5 mm, l'intervalle entre les points de fixation 46 adjacents était égal à 104 mm, la distance de chaque organe d'absorption 42, 44 à la zone de faiblesse 22, 24 correspondante était égale à 3 mm, chaque organe d'absorption 42, 44 était accolé à la face externe 21 sur laquelle il était rapporté sur l'intégralité de sa longueur, et la barre 48 constituant chaque organe d'absorption 42, 44 avait été réalisée en alliage d'aluminium, avec une épaisseur égale à 3 mm et une hauteur égale à 20 mm. Cette expérience avait pour objectif de comparer le niveau de chocs mesuré dans l'élément supérieur 6 après la détonation du cordon pyrotechnique 30 avec le niveau de chocs mesuré dans l'élément supérieur d'un dispositif de séparation identique ne comprenant aucun organe d'absorption rapporté sur la face externe de l'un des flancs dudit séparateur. Les résultats de cette expérience sont présentés sur la Figure 5.
  • Comme on peut l'observer sur cette Figure, l'adjonction des barres 45 permet de réduire significativement le niveau de chocs mesurée dans l'élément supérieur, puisqu'on observe une diminution d'environ 6 dB en moyenne du spectre de réponse au choc sur la plage de fréquence comprise entre 500 et 3000 Hz.
  • On notera que les mesures ont été réalisées au niveau de l'élément supérieur car c'est au niveau de l'élément supérieur 6 que les chocs doivent être minimisés en raison de la présence dans cet élément 6 des équipements à protéger.
  • Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, applicable à chacun des premiers et deuxièmes exemples de réalisation et variantes de l'invention décrits ci-dessus, les organes d'absorption 42, 44 sont adaptés pour absorber les chocs engendrés par la détonation du cordon pyrotechnique 30 par déplacement desdits organes d'absorption 42, 44 à l'écart des flancs 12, 14.
  • A cet effet, les fixations 46 des organes d'absorption 42, 44 sont frangibles, de manière à céder lors de la détonation du cordon pyrotechnique 30. Ainsi, lors de la détonation du cordon pyrotechnique 30, les organes d'absorption 42, 44 sont désolidarisés des flancs 12, 14, et sont chassés à l'écart des flancs 12, 14 sous l'effet de la déformation des flancs 12, 14 induite par la détonation du cordon pyrotechnique 30.
  • En référence à la Figure 7, le séparateur pyrotechnique 10 comprend alors de préférence des organes 50 de retenue des organes d'absorption 42, 44, adaptés pour retenir de façon lâche les organes d'absorption 42, 44 au séparateur pyrotechnique 10 après leur désolidarisation des flancs 12, 14.
  • Dans l'exemple représenté, chaque organe de retenue 50 comprend une vis 52 vissée dans l'un des flancs 12, 14, la tige 54 de la vis 52 s'étendant au travers d'un orifice 55 ménagé dans l'un des organes d'absorption 42, 44, la tête 56 de la vis 52 étant disposée à l'écart dudit organe d'absorption 42, 44 et ayant un diamètre supérieur au diamètre de l'orifice 55. De préférence, chaque organe de retenue 50 comprend également un absorbeur de chocs 58 apposé sur la face de la tête de vis 56 orientée vers l'organe d'absorption 42, 44 retenu.
  • Ainsi, lorsque l'organe d'absorption 42, 44 est chassé à l'écart de la face externe 21 sur laquelle il est rapporté sous l'effet de la déformation des flancs 12, 14 résultant de la détonation du cordon 30, il vient buter contre la tête de vis 56, l'absorbeur de chocs 58 dissipant l'énergie résultant de l'entrée en contact de l'organe d'absorption 42, 44 avec la tête de vis 56.
  • Grâce à l'invention décrite ci-dessus, il est ainsi possible de réduire l'intensité des chocs dans un dispositif de séparation déjà optimisé : la protection des éléments assemblés par l'intermédiaire du séparateur 10 est donc renforcée.
  • En outre, ce gain est obtenu sans altération des structures existantes : la conception de séparateurs selon l'invention est donc très simple, et les performances en termes de capacité de découpe ne sont pas impactées par rapport à l'existant.
  • On notera que l'invention n'est pas limitée aux seuls exemples décrits ci-dessus. En particulier, l'invention n'est pas restreinte aux seuls dispositifs de séparation d'éléments de lanceurs spatiaux, mais s'étend à tous les dispositifs de séparation d'éléments mécaniques, comme par exemple les dispositifs de séparation de satellites..

Claims (15)

  1. Séparateur pyrotechnique (10) conçu pour être installé le long d'une ligne (8) de jonction de deux éléments mécaniques (4, 6) temporairement assemblés l'un à l'autre par l'intermédiaire dudit séparateur (10), le séparateur pyrotechnique (10) comprenant :
    - un premier et un deuxième flancs (12, 14) présentant chacun une face externe (21) orientée à l'opposé de l'autre flanc, au moins un desdits flancs (12, 14) présentant en outre une zone de faiblesse (22, 24) courant sensiblement parallèlement à la ligne de jonction (8),
    - au moins un cordon pyrotechnique (30) apte à se déformer lors de l'activation dudit cordon, courant le long de ladite ligne de jonction (8), et
    - des moyens (31) d'activation dudit cordon pyrotechnique (30) pour provoquer la détonation du cordon pyrotechnique (30) et la rupture d'au moins un des premier et deuxième flancs (12, 14) suivant la ou chaque zone de faiblesse (22, 24),
    caractérisé en ce que le séparateur pyrotechnique (10) comprend en outre au moins un organe d'absorption de chocs (42, 44) rapporté sur la face externe (21) d'au moins un des flancs (12, 14).
  2. Séparateur pyrotechnique (10) selon la revendication 1, dans lequel les premier et deuxième flancs (12, 14) sont liés l'un à l'autre dans une zone de liaison (16) courant sensiblement parallèlement à la ligne de jonction (8), et le ou chaque organe d'absorption de chocs (42, 44) est disposé au niveau de ladite zone de liaison (16) et/ou entre la zone de liaison (16) et l'une des zones de faiblesses (22, 24).
  3. Séparateur pyrotechnique (10) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le ou chaque organe d'absorption de chocs (42, 44) est à une distance (d3) de la ou chaque zone de faiblesse (22, 24) inférieure à trois fois l'épaisseur moyenne (d0) de la ou chaque zone de faiblesse (22, 24).
  4. Séparateur pyrotechnique (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les premier et deuxième flancs (12, 14) sont liés l'un à l'autre dans une zone de liaison (16) courant sensiblement parallèlement à la ligne de jonction (8), et la ou chaque zone de faiblesse (22, 24) est interposée entre l'axe du ou de chaque cordon pyrotechnique (30) et ladite zone de liaison (16).
  5. Séparateur pyrotechnique (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les organes d'absorption de chocs (42, 44) comprennent au moins un premier organe d'absorption de chocs (42) rapporté sur la face externe (21) du premier flanc (12) et au moins un deuxième organe d'absorption de chocs (44) rapporté sur la face externe (21) du deuxième flanc (14), les premier et deuxième organes d'absorption de chocs (12, 14) étant en nombres égaux les uns aux autres.
  6. Séparateur pyrotechnique (10) selon la revendication 5, dans lequel les premiers et deuxièmes organes d'absorption de chocs (42, 44) sont disposés en vis-à-vis les uns des autres suivant la ligne de jonction (8).
  7. Séparateur pyrotechnique (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les zones de faiblesse (22, 24) comprennent une première zone de faiblesse (22) ménagée dans le premier flanc (12) et une deuxième zone de faiblesse (24) ménagée dans le deuxième flanc (14).
  8. Séparateur pyrotechnique (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le ou chaque organe d'absorption (42, 44) est fixé au flanc (12, 14) de sorte qu'au moins une partie de l'organe d'absorption (42, 44) s'écarte de la face externe (21) lors de la détonation du cordon pyrotechnique (30).
  9. Séparateur pyrotechnique (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le ou chaque organe d'absorption (42, 44) est adapté pour réduire la transmission à au moins un des éléments mécaniques (4, 6) des chocs engendrés par l'activation du cordon pyrotechnique (30).
  10. Séparateur pyrotechnique (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le ou chaque organe d'absorption (42, 44) est fixé sur la face externe (21) de l'un des flancs (12, 14) par des points de fixation (46) espacés les uns des autres suivant la ligne de jonction (8).
  11. Séparateur pyrotechnique (10) selon la revendication 10, dans lequel chaque point de fixation (46) est espacé de chaque point de fixation (46) adjacent d'un intervalle (d7) compris entre trente et cent fois l'épaisseur moyenne de la ou chaque zone de faiblesse (22, 24).
  12. Séparateur pyrotechnique (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le ou chaque organe d'absorption (42, 44) a une épaisseur (d5) comprise entre 0,5 et 10 fois l'épaisseur moyenne de la ou chaque zone de faiblesse (22, 24).
  13. Séparateur pyrotechnique (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le ou chaque organe d'absorption (42, 44) est formé dans un matériau flexible, adapté pour se déformer sous l'effet des vibrations engendrées dans ledit organe d'absorption (42, 44) par l'activation du cordon pyrotechnique (30), et est fixé rigidement à la face externe (21) sur laquelle il est rapporté par des points de fixation (46), de sorte à demeurer en contact avec ladite face externe (21) au niveau desdits points de fixation (46) lors de l'activation du cordon pyrotechnique (30).
  14. Séparateur pyrotechnique (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel le ou chaque organe d'absorption (42, 44) est fixé sur la face externe (21) de l'un des flancs (12, 14) de manière à se désolidariser dudit flanc (12, 14) sous l'effet du choc généré dans ledit flanc (12, 14) par la détonation du cordon pyrotechnique (30).
  15. Séparateur pyrotechnique (10) selon la revendication 14, comprenant au moins un organe (50) de retenue du ou de chaque organe d'absorption (42, 44), adapté pour retenir de façon lâche le ou chaque organe d'absorption (42, 44) au séparateur pyrotechnique (10) après la désolidarisation du ou de chaque organe d'absorption (42, 44) du flanc (12, 14) auquel il était fixé.
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