FR2981443A1

FR2981443A1 - Generateur de gaz muni d'un organe de securite pour les cas d'echauffements lents

Info

Publication number: FR2981443A1
Application number: FR1159344A
Authority: FR
Inventors: Jean-Marc Besson
Original assignee: SME SA
Current assignee: ArianeGroup SAS
Priority date: 2011-10-17
Filing date: 2011-10-17
Publication date: 2013-04-19
Anticipated expiration: 2031-10-17
Also published as: EP2769168A1; US20140338553A1; HUE026498T2; EP2769168B1; CA2852611A1; WO2013057404A1; US9228811B2; FR2981443B1

Abstract

La présente invention concerne un générateur de gaz (10) comprenant un corps (12) délimitant au moins une partie d'une chambre de combustion (20), ladite partie abritant une charge pyrotechnique principale (16) adaptée pour générer des gaz dans la chambre de combustion (20) lorsque ladite charge est initiée en combustion, et un tiroir (60) situé à l'extérieur dudit corps (12) et définissant avec ce dernier une deuxième chambre (66) abritant une charge pyrotechnique secondaire (74) dont la température d'auto-inflammation est inférieure à celle de la charge pyrotechnique principale (16). Un passage d'écoulement pour les gaz (50) hors de la chambre de combustion (20) est formé dans le corps (12). Selon l'invention, le tiroir (60) obture ce passage lorsqu'il se trouve dans une première position, et sous l'effet de gaz libérés par ladite charge pyrotechnique secondaire (74), le tiroir est adapté à passer dans une deuxième position dans laquelle le passage (50) n'est plus obturé, permettant ainsi aux gaz contenus dans la chambre de combustion (20) de s'écouler vers l'extérieur.

Description

L'invention se rapporte à un générateur de gaz, et plus particulièrement à un générateur de gaz comprenant un corps délimitant au moins une partie d'une chambre de combustion, ladite partie abritant une charge pyrotechnique principale adaptée pour générer des gaz dans la chambre de combustion lorsque ladite charge est initiée en combustion. Le générateur de gaz selon la présente invention est particulièrement adapté à être intégré dans un dispositif d'éjection d'une charge utile, notamment une balise ou un leurre, ou dans un vérin. Plus généralement, dans toute la présente demande, on désignera par « dispositif à actionner » un dispositif dans lequel peut être intégré le générateur de gaz selon l'invention. Un générateur de gaz du type précité, grâce à l'initiation de sa charge pyrotechnique principale, génère en un temps très court une quantité importante de gaz à l'intérieur de la chambre de combustion. La pression des gaz à l'intérieur de cette chambre peut alors entraîner l'actionnement du dispositif à actionner, notamment le déplacement d'un piston. Lors d'une montée en température inattendue, causée par exemple par un incendie, la charge pyrotechnique principale du générateur peut s'allumer de manière intempestive par auto-inflammation. Elle peut alors réagir de manière violente, brûler de façon anormale, et même exploser, mettant en danger les personnes environnantes. Afin de prévenir ce fonctionnement intempestif et incontrôlé du générateur de gaz, on a, par le passé, envisagé d'y intégrer un fusible thermique dont la température d'auto-inflammation était inférieure à celle de la charge principale, permettant la mise à feu de la charge principale avant que celle-ci n'atteigne sa température d'auto-inflammation. Une telle solution, décrite notamment dans la demande de brevet FR 2 870 234, présente plusieurs inconvénients. Tout d'abord, la charge pyrotechnique principale est toujours initiée en cas d'échauffement anormal, même lorsque la température n'a pas atteint sa température d'auto-inflammation. Par ailleurs, le dispositif est toujours effectivement déclenché, même en cas d'incendie, ce qui peut mettre en danger les personnes situées à proximité et entraîner, le cas échéant, la perte d'une charge utile dont le coût peut être élevé.

Selon une autre demande FR 2 827 376, la charge pyrotechnique principale d'une munition est combinée à un bloc de matériau pyrotechnique formant allumeur de sécurité adapté, en cas d'échauffement lent, à engendrer la combustion de la charge principale sans détonation. L'invention a pour objectif de fournir un générateur de gaz du type précité, qui, en cas d'échauffement anormal, évite l'initiation intempestive de la charge pyrotechnique principale tant que la température d'auto-inflammation de ladite charge n'a pas été atteinte et empêche le fonctionnement du dispositif à actionner. Cet objectif est atteint au moyen d'un générateur de gaz comprenant un corps délimitant au moins une partie d'une chambre de combustion, ladite partie abritant une charge pyrotechnique principale adaptée pour générer des gaz dans la chambre de combustion lorsque ladite charge est initiée en combustion, et caractérisé en ce qu'il comprend en outre un tiroir situé à l'extérieur dudit corps et définissant avec ce dernier une deuxième chambre abritant une charge pyrotechnique secondaire dont la température d'auto-inflammation est inférieure à celle de la charge pyrotechnique principale, en ce qu'un passage d'écoulement pour les gaz hors de la chambre de combustion est formé dans le corps, en ce que le tiroir obture le passage d'écoulement des gaz lorsqu'il se trouve dans une première position, et en ce que, sous l'effet de gaz libérés par ladite charge pyrotechnique secondaire, le tiroir est adapté à passer dans une deuxième position dans laquelle ledit passage n'est plus obturé, permettant ainsi aux gaz contenus dans la chambre de combustion de s'écouler vers l'extérieur. Lors d'une mise en marche normale, le générateur de gaz selon l'invention fonctionne de la manière suivante : Sous l'effet d'un ou plusieurs initiateur(s) pyrotechnique(s), la combustion de la charge principale est initiée. Très rapidement, des gaz issus de la combustion sont libérés dans la chambre de combustion. Sous l'effet de la pression, ces gaz actionnent le dispositif dans lequel est intégré le générateur, par exemple en entraînant le mouvement d'un piston communiquant avec la chambre de combustion. Lors d'un fonctionnement normal, la charge pyrotechnique secondaire logée dans la deuxième chambre n'est pas initiée. Elle ne s'enflamme pas, de sorte qu'aucun gaz n'est libéré dans la deuxième chambre. De fait, le tiroir reste dans sa première position, dans laquelle il obture le passage d'écoulement des gaz hors de la chambre de combustion. Les gaz ne pouvant s'échapper de la chambre de combustion, celle-ci monte très vite en pression et entraîne un actionnement brusque et efficace du dispositif à actionner. On rappelle que, selon l'invention, la température d'auto-inflammation de la charge pyrotechnique secondaire est inférieure à celle de la charge pyrotechnique principale. Lorsque le générateur de gaz est soumis à une élévation de température, notamment en cas d'incendie, le matériau pyrotechnique contenu dans la seconde chambre, entre le tiroir et le corps, va donc s'initier en premier. Il joue alors un rôle de fusible thermique ou d'organe de sécurité, de la façon suivante : Au cours de sa combustion, la charge pyrotechnique secondaire va progressivement libérer des gaz, mettant en pression la deuxième chambre. Sous l'effet de cette pression, le tiroir va passer de sa première position décrite ci-dessus à une seconde position, dans laquelle le passage d'écoulement des gaz hors de la chambre de combustion est ouvert (i.e. n'est plus obturé par le tiroir).

Dans cette position, en cas d'initiation de la charge pyrotechnique principale sous l'effet de l'augmentation de la température, le passage d'écoulement des gaz empêche que la pression à l'intérieur de la chambre de combustion atteigne le seuil de pression au-delà duquel le dispositif est actionné (par exemple le seuil de pression au-delà duquel un piston du dispositif est déplacé). On assure ainsi qu'en cas d'incendie, ou dans tous les autres cas d'échauffement imprévu, le dispositif à actionner n'est pas mis en marche, même lorsque la température excède la température d'auto-inflammation de la charge pyrotechnique principale. Par ailleurs, dans le générateur de gaz selon l'invention, la charge pyrotechnique secondaire, formant fusible thermique, peut être facilement remplacée. Lors des opérations de maintenance, le tiroir est facilement désolidarisé du corps du générateur. Selon un exemple de réalisation, le tiroir est apte à se déplacer en coulissant selon une trajectoire rectiligne.

Selon un autre exemple, le tiroir pourrait être apte à se déplacer en pivotant autour de l'axe du corps du générateur.

Selon un exemple, le tiroir est coaxial au corps. Selon un exemple, le corps comprend au moins un premier tronçon présentant un premier diamètre et un second tronçon de diamètre supérieur situé dans le prolongement du premier, un épaulement étant défini entre le premier et le second tronçon, et le tiroir comprend une première partie adaptée à coulisser le long du second tronçon et une seconde partie s'étendant radialement vers l'intérieur et dont la face radiale interne est adaptée à coulisser le long du premier tronçon, la deuxième chambre étant définie entre l'épaulement et la seconde partie du tiroir. Selon un autre exemple, le passage d'écoulement des gaz comprend une pluralité de trous répartis sur toute la périphérie du corps. Selon un autre exemple, le tiroir comporte au moins une ouverture adaptée à venir en communication avec le passage d'écoulement pour les gaz lorsque le tiroir se trouve dans sa deuxième position, les gaz contenus dans la chambre de combustion pouvant alors s'écouler vers l'extérieur à travers ledit passage d'écoulement et ladite ouverture. L'ouverture comprend par exemple une pluralité de trous répartis sur la circonférence du tiroir et débouchant chacun sur la face externe et sur la face interne du tiroir. Dans ce cas, si le passage d'écoulement des gaz est constitué de trous traversants correspondants formés dans l'épaisseur du corps de générateur, il est nécessaire, pour assurer l'écoulement des gaz, de veiller au bon alignement des trous du tiroir et de ceux du corps. Pour assurer l'écoulement des gaz sans qu'une précision trop importante dans le positionnement relatif des deux éléments soit nécessaire, il est possible de prévoir que l'ouverture du tiroir comprenne une rainure circonférentielle formée sur sa face interne et au moins un trou débouchant dans ladite rainure et sur la face externe dudit tiroir, ladite rainure délimitant une chambre annulaire avec le corps lorsque le tiroir est dans sa première position et étant adaptée à venir en communication avec le passage d'écoulement des gaz lorsque le tiroir est dans sa seconde position. Selon une variante, le passage d'écoulement des gaz comprend une rainure circonférentielle formée sur la face externe du corps et au moins un trou débouchant dans ladite rainure et sur la face interne dudit corps, ladite rainure délimitant une chambre annulaire avec le tiroir lorsque celui-ci est dans sa première position et étant adaptée à venir en communication avec son ouverture lorsque le tiroir est dans sa seconde position. Il est aussi possible que le tiroir et le corps comprennent tous deux des rainures circonférentielles telles que définies précédemment. La présente invention concerne également un dispositif comprenant un générateur de gaz tel que défini précédemment, dans lequel les gaz émis par la charge pyrotechnique principale du générateur de gaz lorsqu'elle est initiée en combustion, sont adaptés pour actionner ledit dispositif. Le dispositif est donc adapté à être actionné sous l'effet de la pression engendrée par les gaz délivrés par le générateur. Ce dispositif à actionner peut par exemple comprendre un dispositif d'éjection d'une charge utile ou un vérin. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation de l'invention donnés à titre illustratif et non limitatif. Cette description fait référence aux feuilles de dessins annexées sur lesquelles : - la figure 1 montre une vue partielle, en coupe axiale, d'un générateur de gaz selon un mode de réalisation de la présente invention, avant échauffement ; - la figure 2 montre le générateur de gaz de la figure 1, après un échauffement anormal. Le générateur de gaz 10 tel que représenté à la figure 1 est destiné à être intégré à un dispositif d'éjection de charge utile 22 qui sera décrit plus en détail dans la suite. Le générateur de gaz 10 comporte un corps 12, globalement cylindrique d'axe A dans l'exemple illustré, et ouvert à l'une de ses extrémités axiales 12b (ci-après extrémité libre). Le corps 12 abrite une charge pyrotechnique principale 16 et un initiateur pyrotechnique 18 pour allumer ladite charge 16. Comme illustré sur la figure 1, une pluralité de trous 50, dont la fonction sera décrite plus en détail dans la suite, est formé dans le corps 12. Dans l'exemple, le corps 12 comprend, depuis son extrémité amont 12a vers son extrémité libre 12b, une succession de tronçons 51, 52, 53 de diamètres croissants, formant des décrochements ou paliers 54, 55. Sur la figure 1, le corps 12 comporte un premier tronçon 51 de diamètre dl et de longueur axiale Ll. En aval de ce premier tronçon 51, le corps 12 comporte un second tronçon 52 de diamètre d2 supérieur à dl et de longueur L2, et en aval de ce second tronçon 52, un troisième tronçon 53 de diamètre d3 supérieur à d2 et de longueur L3. Un premier et un second épaulement 54, 55 sont définis respectivement entre le premier et le second tronçon 51, 52 et entre le second et le troisième tronçon 52, 53.

Le générateur de gaz 10 comporte, outre les éléments précités, un tiroir 60 entourant le corps 12. Dans l'exemple, le tiroir 60 est coaxial au corps 12 et apte à coulisser de façon rectiligne le long dudit corps 12, selon la direction de l'axe A. Le corps 12 et le tiroir 60 du générateur de gaz 10 peuvent, par exemple, être agencés de la manière suivante : Le tiroir 60 présente une forme générale annulaire. Il comprend une première portion 62 s'étendant axialement, apte à coulisser le long d'un tronçon 52 du corps 12 (ici le second tronçon), et une seconde portion 64 s'étendant radialement vers l'intérieur depuis une extrémité de la première portion 62 et faisant face à une portion radiale adjacente du corps 12 (ici le premier épaulement 54) en délimitant avec lui une chambre de sécurité ou deuxième chambre 66. Pour cela, dans l'exemple, lorsque l'extrémité aval de la première portion 62 du tiroir 60 est en appui contre le second épaulement 55 du corps 12, un espacement minimum est conservé entre le premier épaulement 54 et la seconde portion 64 du tiroir 60. La première portion 62 du tiroir 60 comporte, sur sa face interne, une rainure circonférentielle 70 définissant avec le corps 12 une chambre annulaire. Elle comporte en outre au moins un trou d'échappement 72, de préférence une pluralité de trous 72, s'étendant depuis cette rainure circonférentielle 70 et débouchant sur la face externe du tiroir 60. La chambre de sécurité 66 abrite un matériau pyrotechnique 74, formant charge pyrotechnique secondaire, choisi de sorte que sa température d'auto-inflammation T1 soit inférieure à celle T2 de la charge principale 16 pour des raisons qui seront explicitées ci-après. Des exemples de matériaux pyrotechniques pouvant être utilisés dans la présente invention sont donnés dans la demande FR 2 870 234. Comme indiqué précédemment, le générateur de gaz 10 est destiné à être monté sur un dispositif d'éjection de charge utile 22, et plus particulièrement un dispositif d'éjection 22 du type illustré sur la figure 1, comportant un corps principal 14 abritant un piston 30 et une charge utile 40. Dans l'exemple, le générateur de gaz 10 est monté par son extrémité libre 12b, à une extrémité axiale du corps principal 14, de sorte 10 que le corps principal 14 du dispositif d'éjection 22 et le corps 12 du générateur de gaz soient situés dans le prolongement l'un de l'autre. La liaison entre l'extrémité libre du corps 12 du générateur de gaz 10 et le corps principal 14 du dispositif d'éjection 22 est représentée sur la figure 1 par la ligne référencée 21. 15 On notera que, dans la présente demande, sauf précision contraire, une direction radiale est une direction perpendiculaire à l'axe A et coupant cet axe A. En outre, une direction axiale est une direction parallèle à l'axe A. Les adjectifs axial et radial sont utilisés en référence aux directions axiale et radiale précitées. De même, un plan axial est un 20 plan contenant l'axe A et un plan radial est un plan perpendiculaire à cet axe. Par ailleurs, l'amont et l'aval sont définis par rapport au sens de déplacement du piston 30 et de la charge utile 40 le long de l'axe A (de l'amont vers l'aval). 25 Dans l'exemple illustré, le corps principal 14 est fermé, à son extrémité amont, par un opercule 26. A sa périphérie, l'opercule 26 est relié directement au corps principal 14 par une zone de faiblesse 24 adaptée à se rompre lorsque la pression qui lui est appliquée atteint une valeur suffisante PI. prédéterminée. 30 Lorsque le générateur de gaz 10 est monté sur le dispositif à actionner, le corps 12 du générateur, le corps principal 14 du dispositif et l'opercule 26 délimitent une chambre de combustion 20 abritant la charge pyrotechnique principale 16. On notera que, selon d'autres exemples de réalisation, 35 l'opercule peut être omis, et la chambre de combustion 20 peut être délimitée directement par le piston 30 du dispositif d'éjection.

Comme indiqué précédemment, une série de premiers trous 50 est formée dans la portion du corps 12 délimitant au moins une partie de la chambre de combustion 20 le long de laquelle coulisse le tiroir 60 (ici le second tronçon 52). Ces trous 50, qui peuvent être répartis sur toute la périphérie du corps 12, constituent un passage d'écoulement permettant l'écoulement des gaz contenus dans la chambre de combustion 20 hors de ladite chambre. En fonctionnement normal, le volume de la chambre de sécurité 66, définie entre le tiroir 60 et le corps 12 du générateur de gaz 10, est minimum. Le tiroir 60 vient en butée contre le second épaulement 55 du corps 12. Dans cette position, la rainure 70 ne communique pas avec les trous d'écoulement des gaz 50 du corps 12 et le tiroir 60 obture totalement ces trous 50. La chambre de combustion 20 est fermée. Lorsque l'initiateur pyrotechnique 18 allume la charge principale 16, celle-ci, en brûlant, libère des gaz. En l'absence de passage d'écoulement 50 pour les gaz, la pression à l'intérieur de la chambre de combustion 20 augmente très rapidement, jusqu'à une valeur P1 pour laquelle la zone de faiblesse 24 se rompt et l'opercule 26 est détaché du corps 14. Sous l'effet de la pression, le piston 30 est brusquement mis en mouvement, éjectant, dans sa course, la charge utile 40. Dans le cas différent d'une élévation progressive de température et en particulier en cas d'incendie, la température du générateur de gaz 10 augmente progressivement jusqu'à atteindre une température seuil T1 correspondant à la température d'auto-inflammation du matériau pyrotechnique 74. Comme indiqué précédemment, cette température est évidemment choisie inférieure à celle T2 de la charge pyrotechnique principale. Sous l'effet de sa combustion, le matériau pyrotechnique 74 émet des gaz, qui font croître la pression à l'intérieur de la chambre de sécurité 66. La pression des gaz à l'intérieur de la chambre de sécurité 66 tend alors à augmenter le volume de ladite chambre 66 et, pour cela, sollicite le tiroir coulissant 60 en éloignement du corps 12. Une butée 58 limite la course du tiroir 12 à une seconde position limite illustrée sur la figure 2.

Dans cette position, la rainure 70 fait face aux trous d'écoulement des gaz 50 formés dans le corps 12 de l'actionneur 10. Par l'intermédiaire de ces trous d'écoulement 50, de la rainure 70 et des trous d'échappement 72 formés dans le tiroir 60, la chambre de combustion 20 est mise en communication de fluide avec l'environnement extérieur. Deux cas de figure sont alors envisageables : Soit la température atteint la température d'auto-inflammation T2 de la charge principale 16, et dans ce cas la charge principale 16 est allumée, libérant des gaz dans la chambre de combustion 20. Soit la température n'atteint pas la température d'auto-inflammation T2 de la charge principale 16 (par exemple parce que l'incendie est éteint à temps). Dans le premier cas de figure, une partie des gaz s'échappe vers l'extérieur à travers le passage d'écoulement 50. Ce passage d'écoulement 50 est dimensionné de sorte que la pression à l'intérieur de la chambre de combustion 20 ne puisse pas atteindre la valeur P1, qui est celle pour laquelle le piston est déplacé. De cette façon, en cas d'incendie, la zone de faiblesse 24 reste intacte, l'opercule 26 reste en place, et le piston 30 n'est pas déplacé. Les personnes situées à proximité de l'actionneur 10 ne sont pas mises en danger par l'éjection inopinée de la charge utile 40, et ladite charge 40 est préservée pour une utilisation ultérieure. Dans le second cas de figure, la charge pyrotechnique principale 16 ne s'allume pas. Elle reste intacte et le dispositif à actionner reste au repos. Seul le matériau pyrotechnique 74 contenu dans la chambre de sécurité 66 a brûlé et devra être remplacé.

Claims

REVENDICATIONS1. Générateur de gaz (10) comprenant : un corps (12) REVENDICATIONS1. Générateur de gaz (10) comprenant : un corps (12) délimitant au moins une partie d'une chambre de combustion (20), ladite partie abritant une charge pyrotechnique principale (16) adaptée pour générer des gaz dans la chambre de combustion (20) lorsque ladite charge est initiée en combustion, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un tiroir (60) situé à l'extérieur dudit corps (12) et définissant avec ce dernier une deuxième chambre (66) abritant une charge pyrotechnique secondaire (74) dont la température d'auto-inflammation (T1) est inférieure à celle (T2) de la charge pyrotechnique principale (16), en ce qu'un passage d'écoulement pour les gaz (50) hors de la chambre de combustion (20) est formé dans le corps (12), en ce que le tiroir (60) obture le passage d'écoulement des gaz (50) lorsqu'il se trouve dans une première position, et en ce que, sous l'effet de gaz libérés par ladite charge pyrotechnique secondaire (74), le tiroir est adapté à passer dans une deuxième position dans laquelle ledit passage (50) n'est plus obturé, permettant ainsi aux gaz contenus dans la chambre de combustion (20) de s'écouler vers l'extérieur.
2. Générateur de gaz selon la revendication 1, dans lequel le tiroir (60) est apte à se déplacer en coulissant selon une trajectoire rectiligne.
3. Générateur de gaz selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le passage d'écoulement des gaz (50) comprend une pluralité de trous répartis sur la circonférence du corps (12).
4. Générateur de gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le tiroir (60) comporte au moins une ouverture (70, 72) adaptée à venir en communication avec le passage d'écoulement pour les gaz (50) lorsque le tiroir (60) se trouve dans sa deuxièmeposition, les gaz contenus dans la chambre de combustion pouvant alors s'écouler vers l'extérieur à travers ledit passage d'écoulement (50) et ladite ouverture (70, 72).
5. Générateur de gaz selon la revendication 4, dans lequel l'ouverture (70, 72) comprend une rainure circonférentielle (70) formée sur la face interne du tiroir (60) et au moins un trou débouchant (72) dans ladite rainure (70) et sur la face externe dudit tiroir (60), ladite rainure (70) délimitant une chambre annulaire avec le corps (12) lorsque le tiroir (60) est dans sa première position et étant adaptée à venir en communication avec le passage d'écoulement des gaz (50) lorsque le tiroir (60) est dans sa seconde position.
6. Générateur de gaz selon la revendication 4 ou 5, dans lequel le passage d'écoulement des gaz (50) comprend une rainure circonférentielle formée sur la face externe du corps et au moins un trou débouchant dans ladite rainure et sur la face interne dudit corps, ladite rainure délimitant une chambre annulaire avec le tiroir lorsque celui-ci est dans sa première position et étant adaptée à venir en communication avec son ouverture lorsque le tiroir est dans sa seconde position
7. Générateur de gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le tiroir (60) est coaxial au corps (12). ',5
8. Générateur de gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le corps (12) comprend au moins un premier tronçon (51) présentant un premier diamètre et un second tronçon (52) de diamètre supérieur situé dans le prolongement du premier (51), un 30 épaulement (54) étant défini entre le premier et le second tronçon (51, 52), et dans lequel le tiroir (60) comprend une première partie (62) adaptée à coulisser le long du second tronçon (52) et une seconde partie (64) s'étendant radialement vers l'intérieur et dont la face radiale interne est adaptée à coulisser le long du premier 35 tronçon (51), la deuxième chambre (68) étant définie entre l'épaulement (54) et la seconde partie (64) du tiroir (60).
9. Dispositif à actionner comprenant un générateur de gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel les gaz émis par la charge pyrotechnique principale du générateur de gaz lorsqu'elle est initiée en combustion, sont adaptés pour actionner ledit dispositif.
10.Dispositif à actionner selon la revendication 9, comprenant un dispositif d'éjection d'une charge utile.
11.Dispositif à actionner selon la revendication 9, comprenant un vérin. 20 25