FR2598796A1 - DEVICE FOR PYROTECHNIC SEPARATION OF TWO ELEMENTS - Google Patents
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Abstract
LA PRESENTE INVENTION A POUR OBJET UN DISPOSITIF DE SEPARATION PYROTECHNIQUE ENTRE DEUX ELEMENTS 2, 4, PAR EXEMPLE DES ELEMENTS EN FORME DE PANNEAUX. LE PREMIER ELEMENT 2 EST USINE DE MANIERE A PRESENTER DEUX PARTIES SAILLANTES 6, 8 RELIEES AU RESTE DE L'ELEMENT PAR DES ZONES DE FAIBLE EPAISSEUR 10, 12. LES PARTIES SAILLANTES 6, 8 SONT FIXEES SUR LE DEUXIEME ELEMENT 4 PAR DES VIS 30 ET DES ECROUS 32. UNE ENVELOPPE DEFORMABLE 20 CONTENANT UN CORDEAU DETONANT EST PLACEE DANS LA CAVITE 16 FORMEE PAR LES PARTIES SAILLANTES 6, 8 ET LE DEUXIEME ELEMENT 4. LORS DE LA MISE A FEU, L'ENVELOPPE 20 SE DEFORME ET PROVOQUE LA RUPTURE AU NIVEAU DES ZONES DE RACCORDEMENT 10, 12. APPLICATION AU DOMAINE AERONAUTIQUE OU SPATIAL.THE SUBJECT OF THE PRESENT INVENTION IS A PYROTECHNICAL SEPARATION DEVICE BETWEEN TWO ELEMENTS 2, 4, FOR EXAMPLE ELEMENTS IN THE FORM OF PANELS. THE FIRST ELEMENT 2 IS FACTORY SO AS TO PRESENT TWO PROJECTING PARTS 6, 8 CONNECTED TO THE REST OF THE ELEMENT BY AREAS OF LOW THICKNESS 10, 12. THE PROJECTING PARTS 6, 8 ARE FIXED ON THE SECOND ELEMENT 4 BY SCREWS 30 AND NUTS 32. A DEFORMABLE ENCLOSURE 20 CONTAINING A DETONATING CORD IS PLACED IN THE CAVITY 16 FORMED BY THE PROJECTING PARTS 6, 8 AND THE SECOND ELEMENT 4. WHEN THE FIRE IS FIRED, THE ENVELOPE 20 DEFORMS AND CAUSES THE BREAK AT THE LEVEL OF CONNECTION ZONES 10, 12. APPLICATION TO THE AERONAUTICAL OR SPACE FIELD.
Description
DISPOSITIF DE SEPARATION PYROTECHNIQUE DE DEUX ELEMENTSDEVICE FOR PYROTECHNIC SEPARATION OF TWO ELEMENTS
La présente invention a pour objet un dispositif pour la séparation de deux éléments au moyen d'une charge pyrotechnique utilisable notamment pour séparer des éléments en forme de panneaux dans les engins aéronautiques ou spatiaux. L'utilisation d'une charge pyrotechnique pour séparer des éléments d'un engin aéronautique ou spatial est connue et largement utilisée à l'heure actuelle. Par exemple, le document US-A-3 698 281 décrit un système de ce genre dans lequel la 10 charge explosive se présente sous la forme d'un ou plusieurs cordeaux détonants placés à l'intérieur d'une enveloppe déformable de forme oblongue, l'espace entre les cordeaux détonants et l'enveloppe étant rempli d'un matériau souple, tel que du caoutchouc par exemple. Les panneaux à séparer sont reliés 15 l'un à l'autre par deux plaques métalliques, une sur chacune de The present invention relates to a device for the separation of two elements by means of a pyrotechnic charge usable in particular for separating panel-shaped elements in aeronautical or space vehicles. The use of a pyrotechnic charge to separate elements of an aeronautical or space craft is known and widely used at present. For example, US-A-3,698,281 discloses a system of this kind in which the explosive charge is in the form of one or more detonating cords placed within an oblong deformable envelope, the space between the detonating cords and the envelope being filled with a flexible material, such as rubber for example. The panels to be separated are connected to each other by two metal plates, one on each of
leur face, ces plaques étant boulonnées sur les panneaux. their face, these plates being bolted to the panels.
L'enveloppe déformable est placée entre ces plaques dans un logement formé par des évidements prévus sur les plaques et qui épouse la forme de l'enveloppe. De plus, les plaques comportent, 20 sur leurs faces opposées à ce logement, des rainures définissant une zone amincie, donc affaiblie, le long de laquelle doit se faire la fracture. Lorsque le cordeau détonant est mis à feu, ceci provoque l'expansion de l'enveloppe déformable. Celle-ci tend à prendre une configuration circulaire, ce qui a pour effet 25 de déformer la partie centrale des deux plaques reliant les panneaux à séparer et de provoquer la rupture le long des sections affaiblies. Si un tel dispositif donne satisfaction, il ne permet cependant de briser que des épaisseurs de t6les The deformable envelope is placed between these plates in a housing formed by recesses provided on the plates and which matches the shape of the envelope. In addition, the plates comprise, on their opposite faces to this housing, grooves defining a thinned zone, thus weakened, along which the fracture must be made. When the detonating cord is fired, this causes the expansion of the deformable envelope. This tends to take a circular configuration, which has the effect of deforming the central portion of the two plates connecting the panels to be separated and causing breakage along the weakened sections. If such a device is satisfactory, it does however allow to break only the sheet thicknesses
relativement faibles, par exemple de l'ordre d'1 mm. relatively low, for example of the order of 1 mm.
La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un dispositif de séparation pyrotechnique entre deux éléments, par exemple des éléments en forme de panneaux, permettant de découper une épaisseur de t6le The present invention aims to overcome these disadvantages by providing a pyrotechnic separation device between two elements, for example panel-shaped elements, for cutting a plate thickness.
plus importante avec une même charge d'explosif. more important with the same charge of explosive.
Le dispositif de séparation objet de L'invention The separation device object of the invention
comporte, de manière connue, une charge pyrotechnique placée dans une enveloppe déformable. Selon l'invention, Le premier des deux éléments que L'on doit séparer comporte deux parties saiLlantes 5 raccordées au corps du premier élément par des zones de raccordement de faible épaisseur et définissant entre elLes une cavité ouverte vers L'extérieur. Cette cavité est apte à recevoir t'envetoppe déformabLe et le dispositif comporte en outre des moyens de fixation du premier éLément sur Le deuxième par L'intermédiaire desdites parties saiLLantes. Dans un mode particulier de réalisation, ces dernières se trouvent de part et d'autre du deuxième éLément Lorsqu'eLles sont fixées sur ceLui-ci et L'envetoppe déformabLe se trouve dans La cavité ainsi ménagée entre te corps du premier éLément, Les parties saiLLantes et Le 15 deuxième élément. comprises, in known manner, a pyrotechnic charge placed in a deformable envelope. According to the invention, the first of the two elements to be separated comprises two connecting parts 5 connected to the body of the first element by connection areas of small thickness and defining between elLes an open cavity to the outside. This cavity is adapted to receive the deformable envelope and the device further comprises means for fixing the first element on the second via said parts salient. In a particular embodiment, the latter are located on either side of the second element when they are fixed on it and the deformable envelope is in the cavity thus formed between the body of the first element, the parts and the second element.
Ainsi, lors de la mise à feu, l'enveloppe se déforme et provoque La rupture au niveau des zones de raccordement entre Les parties saiLLantes et Le corps du premier éLément. Comme Les zones de raccordement se trouvent à L'extrémité des parties 20 saillantes opposée à celle o se trouvent Les moyens de fixation, L'enveLoppe déformable agit au moment de L'explosion sur un bras de Levier relativement important correspondant à La Longueur des parties sailLantes: ceci permet d'avoir une meiLLeure efficacité, pour une charge donnée, qu'avec un dispositif teL que 25 ceLui décrit dans Le document US-A-3 698 281. En effet, dans ce dernier cas, Les parties affaiblies des plaques de Liaison se trouvent au miLieu de ceLLes-ci, donc à mi-chemin entre Les fixations des plaques sur les éLéments à séparer, et le bras de Thus, during the firing, the envelope deforms and causes the rupture at the connection areas between the salient parts and the body of the first element. Since the connection areas are at the end of the protruding portions opposite to that of the fastening means, the deformable envelope acts at the moment of the explosion on a relatively large lever arm corresponding to the length of the parts. This makes it possible to have a better efficiency, for a given load, than with a device such as that described in document US-A-3,698,281. In the latter case, the weakened parts of the plates of Liaison are located in the middle of these, so midway between the fixations of the plates on the elements to be separated, and the arm of
Levier est plus faibLe.Lever is lower.
Selon un mode préféré de réalisation de la présente invention, les moyens de fixation des parties saillantes sur le deuxième élément comprennent au moins une vis passant à travers un trou ménagé dans chaque partie saillante et un trou ménagé dans le deuxième élément, et un écrou, le serrage de cet écrou 35 sur la vis entraînant l'application desdites parties saillantes sur le deuxième élément. Dans ce cas, on peut prévoir en outre au moins un étrier dont une partie entoure au moins partiellement l'enveloppe déformable en étant en contact avec cette dernière et dont une autre partie comporte un trou à travers lequel peut passer la vis. Dans le cas général o les éléments à séparer sont en forme de panneaux, le cordeau détonant et l'enveloppe déformable sont de forme allongée et il y a plusieurs dispositifs de fixation tels que celui qui vient d'être décrit avec des vis, des 10 écrous et éventuellement des étriers, régulièrement répartis Le According to a preferred embodiment of the present invention, the means for fixing the protruding parts on the second element comprise at least one screw passing through a hole provided in each projecting part and a hole formed in the second element, and a nut, the tightening of this nut 35 on the screw causing the application of said projections on the second element. In this case, it is also possible to provide at least one stirrup, a part of which at least partially surrounds the deformable envelope while in contact with the latter and of which another part has a hole through which the screw can pass. In the general case where the elements to be separated are in the form of panels, the detonating cord and the deformable envelope are of elongate shape and there are several fastening devices such as that just described with screws, 10 nuts and possibly stirrups, regularly distributed
long de la zone de séparation.along the separation zone.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la The invention will be better understood on reading the
description qui va suivre, donnée à titre d'exemple purement illustratif et nullement limitatif, en référence aux dessins description which follows, given by way of purely illustrative and in no way limiting example, with reference to the drawings
annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un dispositif conforme à l'invention avant la mise à feu de la charge, - la figure 2 est une vue schématique en perspective 20 montrant comment l'enveloppe déformable peut être maintenue à l'aide d'étriers, et - la figure 3 est une vue semblable à la figure 1 montrant Le dispositif objet de l'invention après mise à feu de in which: - Figure 1 is a schematic sectional view of a device according to the invention before the firing of the load, - Figure 2 is a schematic perspective view 20 showing how the deformable envelope can be maintained using stirrups, and - Figure 3 is a view similar to Figure 1 showing the device object of the invention after firing of
la charge.load.
Si l'on se reporte à la figure 1, on voit les deux éléments à séparer qui portent les références 2 et 4. Selon l'invention, le premier élément 2 comporte deux parties saillantes 6 et 8, raccordées respectivement au corps de l'élément 2 par des zones de faible épaisseur 10 et 12. Il est à 30 noter que les parties saillantes 6 et 8 ne sont pas des éléments rapportés, mais qu'elles font partie intégrante du corps 2, celui-ci ayant été usiné afin de réaliser les parties saillantes 10 et 12. On voit encore sur la figure 1 que l'élément 2, y compis les parties sailtLantes 6 et 8, présente, vu en coupe, une 35 symétrie par rapport à un plan P perpendiculaire au plan de la Referring to FIG. 1, we see the two elements to be separated which bear the references 2 and 4. According to the invention, the first element 2 comprises two projecting parts 6 and 8, respectively connected to the body of the element 2 by thin zones 10 and 12. It should be noted that the protrusions 6 and 8 are not inserts, but that they are an integral part of the body 2, the latter having been machined in order to 10 is still possible. FIG. 1 shows again that the element 2, including the bearing portions 6 and 8, has, in section, a symmetry with respect to a plane P perpendicular to the plane of the plane.
figure, représenté schématiquement en traits mixtes. figure, shown schematically in phantom.
D'autre part, le deuxième élément 4 présente, le long de son bord le plus proche du premier élément 2, une partie élargie 14 dont La Largeur est légèrement inférieure à la largeur de La cavité 16 définie entre les parties saillantes 6 et 8. La charge pyrotechnique se présente sous la forme d'un cordeau détonant 18 placé à l'intérieur d'une enveloppe déformabLe 20, L'espace entre Le cordeau détonant et L'enveloppe déformabLe étant rempli par un matériau souple 22, par exemple une gaine de On the other hand, the second element 4 has, along its nearest edge of the first element 2, an enlarged portion 14 whose width is slightly smaller than the width of the cavity 16 defined between the projecting parts 6 and 8. The pyrotechnic charge is in the form of a detonating cord 18 placed inside a deformable envelope 20, the space between the detonating cord and the deformable envelope being filled with a flexible material 22, for example a sheath of
caoutchouc silicone.silicone rubber.
La gaine 22 remplit plusieurs fonctions. Tout d'abord, elle supporte et maintient le cordeau détonant 18 dans la bonne position, c'est-à-dire sensiblement suivant l'axe de symétrie de l'enveloppe 20. Dans le cas particulier décrit ici, cette 15 enveloppe présente deux parties aplaties reliées par des parties semi-circulaires, mais on ne sortirait pas du cadre de L'invention en lui donnant une autre forme, ovale par exemple. De plus, si on utilise du caoutchouc silicone, celui-ci se comporte comme un isolant thermique et protège le cordeau 18 des brusques 20 variations de températures que peuvent subir les composants d'un engin spatial. Enfin, les qualités d'amortissement du caoutchouc protègent le cordeau détonant des chocs externes auxquels un vaisseau spatial peut être soumis au moment du départ ou lors de The sheath 22 serves several functions. First, it supports and maintains the detonating cord 18 in the correct position, that is to say substantially along the axis of symmetry of the envelope 20. In the particular case described here, this envelope has two flattened parts connected by semicircular parts, but it would not go beyond the scope of the invention to give it another shape, oval for example. In addition, if silicone rubber is used, it acts as a thermal insulator and protects the cord 18 from abrupt temperature variations that can be experienced by the components of a spacecraft. Finally, the damping qualities of the rubber protect the detonating cord from external shocks to which a spacecraft may be subjected at the time of departure or when
la mise à feu de certains moteurs de propulsion. the firing of some propulsion engines.
Dans le cas particulier décrit ici, il n'y a qu'un seul In the particular case described here, there is only one
cordeau détonant 18, mais on ne sortirait pas du cadre de L'invention en en mettant plusieurs, deux par exemple, afin que Le deuxième puisse fonctionner en cas de défaillance du premier. detonating cord 18, but it would not go beyond the scope of the invention by putting several, two for example, so that the second can work in case of failure of the first.
Dans ce cas, la gaine souple 22 a aussi pour r6le d'empêcher la 30 mise à feu du deuxième cordeau par les ondes de choc dues à In this case, the flexible sheath 22 also has the role of preventing the firing of the second cord by the shock waves due to
L'explosion du premier.The explosion of the first.
Les figures I et 2 montrent également les moyens de fixation du premier élément 2 sur le deuxième élément 4 par L'intermédiaire des parties saillantes 6 et 8. On voit que ces 35 dernières présentent, à leurs extrémités opposées aux zones de raccordement 10 et 12, des trous 24 et 26 respectivement, qui peuvent être alignés avec un trou 28 ménagé dans la partie élargie 14 de l'éLément 4, ces différents trous étant de même diamètre. Une vis 30 passe dans les trous 24, 28 et 26 et elle 5 est maintenue par un écrou 32, le serrage de l'écrou 32 sur la FIGS. 1 and 2 also show the fastening means of the first element 2 on the second element 4 via the protruding parts 6 and 8. It can be seen that these latter 35 have, at their ends opposite to the connection zones 10 and 12 , holes 24 and 26 respectively, which can be aligned with a hole 28 formed in the enlarged portion 14 of the element 4, these different holes being of the same diameter. A screw 30 passes through the holes 24, 28 and 26 and is held by a nut 32, the tightening of the nut 32 on the
vis 30 ayant pour effet d'appliquer les parties saillantes 6 et 8 du premier élément sur la partie élargie 14 du deuxième élément. screw 30 having the effect of applying the protrusions 6 and 8 of the first element on the enlarged portion 14 of the second element.
Eventuellement, on peut placer une douille 34 à l'intérieur du passage formé par les trous 24, 28 et 26, afin de mieux ajuster 10 La vis 30. Optionally, a socket 34 can be placed inside the passage formed by the holes 24, 28 and 26, in order to better adjust the screw 30.
On voit encore sur les figures 1 et 2 que le dispositif It is still seen in Figures 1 and 2 that the device
de fixation peut être complété à l'aide d'un ou plusieurs étriers tels que 36, répartis de place en place le long de l'enveloppe déformable 20. Ceux-ci peuvent être réalisés en tout matériau 15 ductile tel que de l'acier doux. The fastening device may be completed using one or more stirrups such as 36 distributed from place to place along the deformable envelope 20. These may be made of any ductile material such as steel soft.
On voit sur la figure 2 que chaque étrier 36 se compose d'une partie supérieure 38 en forme de demi-cercle prolongée par deux branches 40 et 42. La partie supérieure 38 se trouve en contact avec la partie supérieure de l'enveloppe déformable 20 20 qui est, elle aussi, en forme de demi-cercle. Quant aux branches et 42, elles sont sensiblement parallèles et leur écartement est tel qu'elles peuvent être placées entre la face interne des parties saillantes 6 et 8 et la face externe de la partie élargie 14 de l'élément 4 (figure 1). Les branches 40 et 42 de l'étrier 25 36 comportent en outre des trous 44 et 46 respectivement (figure 2) de même diamètre que les trous 24, 26 et 28, la vis 30 passant It can be seen in FIG. 2 that each stirrup 36 consists of an upper part 38 in the form of a semicircle extended by two branches 40 and 42. The upper part 38 is in contact with the upper part of the deformable envelope 20 20 which is also in the form of a semicircle. As for the branches and 42, they are substantially parallel and their spacing is such that they can be placed between the inner face of the projecting parts 6 and 8 and the outer face of the enlarged portion 14 of the element 4 (Figure 1). The branches 40 and 42 of the stirrup 25 36 also comprise holes 44 and 46 respectively (FIG. 2) of the same diameter as the holes 24, 26 and 28, the screw 30 passing through.
également à travers les trous 44 et 46. also through holes 44 and 46.
Si l'on se reporte à nouveau à la figure 1, on voit que l'enveloppe déformable 20 est maintenue contre les faces internes 30 de chaque partie saillante 6 et 8, contre la paroi de la cavité 16 située du côté du corps de l'élément 2 et, enfin, contre un bossage 48 prévu sur la partie élargie 14 de l'éLément 4. Cette disposition fait que l'enveloppe 20 est tenue de tous les c8tés, mais on ne sortirait pas du cadre de l'invention en utilisant un 35 montage équivalent, pourvu que l'enveloppe 20 soit maintenue de façon à ce que L'énergie de L'explosion provoque La déchirure au Referring back to FIG. 1, it can be seen that the deformable envelope 20 is held against the inner faces 30 of each projecting portion 6 and 8, against the wall of the cavity 16 located on the body side of the body. element 2 and, finally, against a boss 48 provided on the enlarged portion 14 of the element 4. This provision makes the envelope 20 is held on all sides, but it is not beyond the scope of the invention in using an equivalent arrangement, provided that the envelope 20 is held so that the energy of the explosion causes the tearing to occur.
niveau des zones de raccordement 10 et 12. level of the connection areas 10 and 12.
On 'va maintenant décrire Le fonctionnement de ce dispositif en référence à La figure 3. Lors de La mise à feu, Le cordeau détonant 18 explose et L'énergie de L'expLosion est transmise à travers La gaine soupLe 22 jusqu'à l'enveLoppe déformable. CeLLe-ci se déforme donc et tend à prendre une section pLus ou moins circulaire. Un effort est donc exercé sur les faces internes des parties sailLantes 6 et 8, sensiblement perpendiculairement à ces faces. Les parties saillantes 6 et 8 subissent un couple et ont tendance à pivoter autour d'une zone voisine de Leur extrémité maintenue contre L'élément 4 (zones 6a et 8a sur La figure 3). C'est à L'extrémité des parties saillantes 6 et 8 La plus éLoignée de la vis 30 que s'exerce Le * 15 couple le plus important, c'est-à-dire au niveau des zones de raccordement 10 et 12 car c'est Là que Le bras de Levier est Le The operation of this device will now be described with reference to FIG. 3. Upon firing, the detonating cord 18 explodes and the energy of the explosion is transmitted through the flexible sheath 22 to the deformable envelope. This is therefore deformed and tends to take a more or less circular section. A force is exerted on the inner faces of the hinging parts 6 and 8, substantially perpendicular to these faces. The projecting portions 6 and 8 undergo a torque and tend to pivot about an area close to their end held against the element 4 (zones 6a and 8a in Figure 3). It is at the end of the projecting parts 6 and 8 that the widest distance from the screw 30 is the largest torque, that is to say at the connection zones 10 and 12 because Where Lever Arm is The
plus important. C'est donc à cet endroit que se fait la rupture. most important. It is at this point that the break is made.
Ainsi, le dispositif objet de L'invention présente des avantages intéressants dont Le principal est qu'il permet, pour une masse d'explosif donnée, de couper une épaisseur de tôle plus Thus, the device object of the invention has interesting advantages, the main one is that it allows, for a given mass of explosive, to cut a sheet thickness more
importante qu'avec Les dispositifs de L'art antérieur. Des essais comparatifs ont été réalisés avec un dispositif conforme à celui décrit dans le document US-A-3 698 281 et avec un dispositif conforme à celui de l'invention, tel qu'ilLustré à la figure 1. important with the devices of the prior art. Comparative tests were carried out with a device conforming to that described in US-A-3,698,281 and with a device according to that of the invention, as illustrated in FIG.
Dans le premier cas, on n'a pu couper qu'un ensemble de deux tôles d'épaisseur faible, c'est-à-dire pour chacune de L'ordre de 0,85 un tandis qu'avec le dispositif de L'invention, on a pu découper un élément dans lequel les zones amincies 10 et 12 avalent chacune une épaisseur de 1,70 m, soit une capacité de In the first case, only one set of two sheets of small thickness could be cut, that is to say for each of the order of 0.85, whereas with the device of L invention, it has been possible to cut an element in which the thinned zones 10 and 12 each have a thickness of 1.70 m, ie a capacity of
découpage doublée.doubled cutting.
Les zones 10 et 12 peuvent donc avoir une épaisseur reLativement importante, ce qui contribue à maintenir La rigidité Zones 10 and 12 can therefore have a relatively large thickness, which contributes to maintaining stiffness
de L'ensembLe de l'éLément 2.of the whole of the element 2.
De pLus, ce dispositif est simple puisque les deux éLéments sont fixés directement L'un à l'autre avec une seuLe "s 35 -série de vis telles que 30 ators que, dans te document î Moreover, this device is simple since the two elements are attached directly to each other with only one series of screws such as 30 in the document.
US-A-3 698 281, il y a, en plus, les plaques de liaison qui doivent être fixées aux éléments à séparer par deux séries de vis ou de boulons. US-A-3,698,281, there is, in addition, the connecting plates which must be attached to the elements to be separated by two sets of screws or bolts.
Claims (3)
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