FR3044640A1 - Dispositif de rupture pyrotechnique - Google Patents
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Abstract
Un dispositif de rupture pyrotechnique (100) comprend une enveloppe en forme de tube (110) s'étendant sur une longueur déterminée (L110) et comportant portions (112, 114) présentant une section de forme oblongue. L'enveloppe (110) renferme un cordeau détonant (120). Le dispositif comprend en outre un initiateur pyrotechnique (130) en regard d'une extrémité (120a) du cordeau détonant (120). L'enveloppe (110) comprend en outre de chaque côté de des portions de section de forme oblongue (112, 114) une portion (111 ; 113 ; 115) présentant une section de forme circulaire.
Description
Arrière-plan de l'invention L'invention concerne les dispositifs de rupture pyrotechnique utilisés dans les systèmes de liaison mécanique pour commander la rupture de la liaison.
Il est connu d'utiliser des dispositifs de rupture ou séparation pyrotechnique dans une zone de liaison mécanique entre deux éléments lorsque ces deux éléments doivent être séparés de façon irréversible, en un temps très bref et au moyen d’une commande à distance.
Les dispositifs de rupture pyrotechnique comprennent généralement une enveloppe externe constituée d'un tube à expansion pyrotechnique, c'est-à-dire un tube métallique étanche et déformable, dans lequel s'étend un cordeau détonant. Avant la mise à feu, le tube présente une section oblongue, par exemple en forme d'ellipse ou de cercle aplati, le tube étant logé dans une ou plusieurs pièces qui assurent une liaison mécanique entre deux éléments et qui sont destinées à être rompues lors de la mise à feu du cordeau détonant.
Lorsque le cordeau détonant est mis à feu, l'onde de choc qui se propage à très grande vitesse le long du tube déforme celui-ci et tend à lui donner une section circulaire, ce qui entraîne la rupture de la pièce de liaison et la séparation des deux éléments.
Des systèmes de rupture pyrotechnique de ce type sont notamment décrits dans les documents US 5 585 596 et US 9 027 481. Si ces systèmes de rupture sont performants en ce qui concerne la fiabilité de la commande de la rupture de la pièce de liaison, ils génèrent cependant des effets acoustiques qui limitent leurs utilisations en particulier dans des environnements clos où des personnes physiques sont présentes.
Objet et résumé de l'invention L'invention vise à éviter de tels inconvénients et propose à cet effet un dispositif de rupture pyrotechnique comprenant une enveloppe en forme de tube s'étendant sur une longueur déterminée et comportant une ou plusieurs portions présentant une section de forme oblongue, ladite enveloppe renfermant un cordeau détonant, le dispositif comprenant en outre au moins un détonateur pyrotechnique en regard d'une extrémité du cordeau détonant, caractérisé en ce que l'enveloppe comprend en outre de chaque côté de la ou des portions de section de forme oblongue une portion présentant une section de forme circulaire.
En entourant chaque portion de section de forme oblongue avec des portions de section de forme circulaire, on limite les effets acoustiques sur l'ensemble du dispositif lors de la mise à feu du cordeau détonant. En effet, les portions de section de forme circulaire se déformant moins brutalement et de façon moins importante sur le passage de l'onde de détonation, elles engendrent des effets acoustiques moins importants que ceux engendrés dans les portions de section de forme oblongue qui peuvent être utilisées seulement aux endroits où l'on souhaite provoquer une rupture.
Selon une caractéristique particulière du dispositif de rupture pyrotechnique de l'invention, la ou les portions de section de forme oblongue peuvent s'étendre sur une longueur de l'enveloppe inférieure à la longueur de l'enveloppe sur laquelle s'étendent les portions de section de forme circulaire. Cela permet de limiter encore les effets acoustiques engendrés sur l'ensemble du dispositif.
Selon une autre caractéristique particulière du dispositif de rupture pyrotechnique de l'invention, chaque portion de section de forme oblongue peut présenter une longueur inférieure à la longueur de chaque portion de section de forme circulaire. Cela permet également de limiter encore les effets acoustiques sur l'ensemble du dispositif.
Selon un mode de réalisation du dispositif de rupture pyrotechnique de l'invention, le cordeau détonant présente une section ayant des dimensions inférieures aux sections de l'enveloppe, le volume présent entre le cordeau détonant et l'enveloppe étant occupé par un matériau élastiquement déformable.
Selon un autre mode de réalisation du dispositif de rupture pyrotechnique de l'invention, le cordeau détonant présente une section ayant des dimensions inférieures aux sections de l'enveloppe, le volume présent entre le cordeau détonant et l'enveloppe étant occupé par un matériau élastiquement déformable au niveau des portions de section de forme oblongue et par de l'air au niveau des portions de section de forme circulaire.
Selon un autre mode de réalisation du dispositif de rupture pyrotechnique de l'invention, le cordeau détonant présente une section ayant des dimensions inférieures aux sections de l'enveloppe, le volume présent entre le cordeau détonant et l'enveloppe étant occupé par un matériau élastiquement déformable au niveau des portions de section de forme oblongue et par une mousse alvéolée au niveau des portions de section de forme circulaire.
Selon encore un autre mode de réalisation du dispositif de rupture pyrotechnique de l'invention, le cordeau détonant présente une section ayant des dimensions inférieures aux sections de l'enveloppe et en ce que le volume présent entre le cordeau détonant et l'enveloppe est entièrement occupé par un matériau élastiquement déformable au niveau des portions de section de forme oblongue tandis que ledit volume est partiellement occupé par un matériau élastiquement déformable au niveau des portions de section de forme circulaire. Le matériau élastiquement déformable peut notamment présenter dans ce cas, au niveau des portions de section de forme circulaire, une géométrie en étoile ou de « roue à rayons ».
Brève description des dessins. L'invention sera mieux comprise à la lecture faite ci-après, à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un système de liaison mécanique à rupture contrôlée conformément à un mode de réalisation de l'invention ; - les figures 2 et 3 sont des vues schématiques en perspective et en coupe transversale du dispositif de rupture pyrotechnique du système de liaison mécanique à rupture contrôlée de la figure 1 ; - la figure 4 est une vue schématique en coupe longitudinale du dispositif de rupture pyrotechnique du système de liaison mécanique à rupture contrôlée de la figure 1 ; - la figure 5 est une vue schématique en perspective de la liaison mécanique du système de liaison mécanique à rupture contrôlée de la figure 1 ; - la figure 6 est une vue schématique en perspective montrant la rupture de la liaison mécanique du système de liaison mécanique à rupture contrôlée de la figure 1 après mise à feu du dispositif de rupture pyrotechnique ; - la figure 7 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un dispositif de rupture pyrotechnique selon un autre mode de réalisation de l'invention, - les figures 8 à 11 montrent des exemples de géométrie de matériau élastique dans des portions de section de forme circulaire pouvant être utilisées dans le dispositif de rupture pyrotechnique de l'invention.
Description détaillée de modes de réalisation
La figure 1 montre un système de liaison mécanique à rupture contrôlée 200. Dans l'exemple décrit ici, le système 200 comprend deux pièces de liaison 210 et 220 reliant entre eux deux éléments 10 et 20, l'élément 10 étant par exemple un support de fixation formé d'une base 11 et de deux chapes de fixation 12 et 13 reliées respectivement aux pièces de liaison 210 et 220 tandis que l'élément 20 est une pièce de structure mobile lorsqu'elle est séparée de l'élément 10. Le système de liaison mécanique à rupture contrôlée 200 comprend en outre un dispositif de rupture pyrotechnique 100 conformément à un mode de réalisation de l'invention, le dispositif comprenant une enveloppe externe 110 en forme de tube qui s'étend sur une longueur Lno (figures 2 et 3). Dans l'exemple décrit ici, l'enveloppe 110 comporte deux portions 112 et 114 présentant une section de forme oblongue ou aplatie qui sont également visibles sur la figure 3. Les deux portions 112 et 114 présentent chacune deux flancs sensiblement plats 1120,1121 et 1140,1141 parallèles entre eux.
Comme illustrée sur les figures 3 et 4, l'enveloppe 110 renferme un cordeau détonant 120 constitué d'une gaine métallique 121, par exemple en acier inoxydable, contenant une charge explosive 122, par exemple de l'hexogène (RDX) contenu dans une enveloppe en aluminium.
Le volume présent entre le cordeau 120 et l'enveloppe 110 est comblé par un matériau élastique 101, par exemple du silicone.
Le dispositif de rupture pyrotechnique 100 comprend également au moins un initiateur ou détonateur pyrotechnique 130 placé en regard d'une extrémité 120a du cordeau détonant 120, l'autre extrémité 120b du cordeau détonant étant en regard d'un bouchon 116 ou d'un détonateur (non représenté sur la figure 4) fermant l'extrémité 110b de l'enveloppe 110 opposée à l'extrémité 110a de l'enveloppe du côté de laquelle est disposé l'initiateur pyrotechnique 130. Dans l'exemple décrit ici, le détonateur électro-pyrotechnique 130 est apte à initier la mise à feu de la charge explosive 122 du cordeau détonant sur réception d'un signal de commande reçu via des conducteurs électriques 131,132.
Les pièces de liaison 210 et 220 comprennent chacune un logement en forme de U 211, 221 (figures 1 et 5). Le logement en forme de U 211 de la pièce 210 défini entre deux ailes 2110 et 2111 reçoit la portion de section de forme oblongue 112 du dispositif de rupture pyrotechnique 100 tandis que le logement en forme de U 221 de la pièce 220 défini par deux ailes 2210 et 2211 reçoit la portion de section de forme oblongue 114 du dispositif de rupture pyrotechnique 100. Toutefois, les logements des pièces de liaison peuvent présenter d'autres formes qu'une forme de U.
Conformément à l'invention, l'enveloppe 110 du dispositif de rupture pyrotechnique 100 comprend en outre trois portions 111, 113 et 115 présentant une section de forme circulaire (figure 3 pour la portion 113). Les portions de section de forme circulaire 111 et 113 sont présentes de chaque côté de la portion de section de forme oblongue 112 tandis que les portions de section de forme circulaire 113 et 115 sont présentes de chaque côté de la portion de section de forme oblongue 114.
Lors de la mise à feu de la charge explosive 122 du cordeau détonant 120, une onde de choc ou de détonation se déplace dans le cordeau détonant et parcourt successivement les portions 111 à 115. Lorsque l'onde de détonation parcourt les portions de section de forme oblongue 112 et 114, celles-ci vont brusquement gonfler et provoquer l'arrondissement et l'écartement mutuel des flancs plats 1120, 1121 et 1140,1141 de l'enveloppe interne 110. L'effort exercé par les flancs 1120, 1121 et 1140,1141 respectivement sur les ailes 2110, 2111 et 2210, 2211 provoque la rupture desdites ailes au niveau de zones de rupture 212 et 222, et donc la séparation, puis l'éloignement des deux éléments 10 et 20 initialement reliés par les pièces de liaison 210 et 220 (figure 6).
Conformément à l'invention, au moins certaines parties du dispositif de rupture pyrotechnique exposées en dehors des logements 211 et 221 respectivement des pièces de liaison 210 et 220 correspondent à des portions de l'enveloppe 110 ayant une section de forme circulaire, à savoir ici les portions 111, 113 et 115. Lorsque l'onde de détonation parcourt les portions 111,113 et 115, la déformation subit par l'enveloppe 110 est moins importante et moins brutale que dans les portions 112 et 114 en raison de la section de forme circulaire des portions 111, 113 et 115 qui permet un meilleur équilibre de pression dans l'enveloppe 110.
Ainsi, les effets acoustiques engendrés par la propagation de l'onde de détonation ou de choc dans le dispositif de rupture pyrotechnique 100 sont atténués dans les portions 111, 113 et 115 en comparaison des effets acoustiques engendrés dans les portions de section de forme oblongue 112 et 114.
Dans le mode réalisation décrit ci-avant, le volume présent entre le cordeau 120 et l'enveloppe 110 est entièrement comblé par le matériau élastique 101 sur toute la longueur de l'enveloppe. La figure 7 illustre un dispositif de rupture pyrotechnique 300 qui diffère du dispositif 100 déjà décrit en ce qu'un matériau élastique n'est présent que dans les portions de section de forme oblongue 312 et 314. Plus précisément, le dispositif de rupture pyrotechnique 300 comprend, comme le dispositif 100 décrit précédemment, une enveloppe 310 comportant deux portions 312 et 314 de section de forme oblongue et trois portions de section de forme circulaire 311, 313 et 315, l'enveloppe 310 renfermant un cordeau détonant 320 constitué d'une gaine 321 contenant une charge explosive 322. Le dispositif 300 comprend également à une extrémité un détonateur 330 similaire au détonateur 130 déjà décrit et un bouchon 316 à l'extrémité opposée du dispositif. Dans les portions de section de forme oblongue 312 et 314, le volume présent entre le cordeau détonant 320 et l'enveloppe 310 est occupé par un matériau élastique 301 tandis que, dans les portions de section de forme circulaire 311, 313 et 315, le volume présent entre le cordeau détonant 320 et l'enveloppe 310 n'est pas comblé avec un matériau, seul de l'air étant présent dans ce volume. En ne comblant pas le volume présent entre le cordeau détonant 320 et l'enveloppe 310 dans les portions de section de forme circulaire 311, 313 et 315, on réduit encore les effets acoustiques de l'onde de choc dans ces portions car l'onde de choc produite par le cordeau détonant est moins transmise aux parois du tube que par un remplissage complet.
Par ailleurs, toujours dans un but de réduction accrue des effets acoustiques de l'onde de choc, la densité du matériau élastique peut être réduite au niveau des portions de section de forme circulaire. La figure 8 montre une portion de forme circulaire 411 dans laquelle le volume présent entre le cordeau 420 et l'enveloppe 410 est comblé par une mousse alvéolée 401. La figure 9 montre une portion de forme circulaire 511 comprenant un matériau élastique 501, par exemple un élastomère ou une mousse, présentant une géométrie en étoile, le centre de l'étoile comprenant le cordeau 520 et les branches de l'étoile étant en appui sur la surface interne de l'enveloppe 510. La figure 10 illustre une portion de forme circulaire 611 dont l'enveloppe 610 comprend sur sa surface interne une couche de matériau élastique 601 sans contact avec le cordeau 620. La figure 11 montre une portion de forme circulaire 711 comprenant un matériau élastique 701, par exemple un élastomère ou une mousse, présentant une géométrie de « roue à rayons » avec un moyeu comprenant le cordeau 720 et des rayons s'étendant depuis le moyeu jusqu'à la surface interne de l'enveloppe 710.
La ou les portions de section de forme oblongue peuvent occuper une partie de la longueur de l'enveloppe la plus faible possible. Cela permet de limiter encore les effets acoustiques sur l'ensemble du dispositif.
Chaque portion de section de forme oblongue peut présenter une longueur inférieure à la longueur de chaque portion de section de forme circulaire, ce qui permet également de limiter encore les effets acoustiques sur l'ensemble du dispositif.
Claims (7)
- REVENDICATIONS1. Dispositif de rupture pyrotechnique (100) comprenant une enveloppe en forme de tube (110) s'étendant sur une longueur déterminée (Lno) et comportant une ou plusieurs portions (112, 114) présentant une section de forme oblongue, ladite enveloppe renfermant un cordeau détonant (120), ledit dispositif comprenant en outre un initiateur pyrotechnique (130) en regard d'une extrémité (120a) du cordeau détonant (120), caractérisé en ce que l'enveloppe (110) comprend en outre de chaque côté de la ou des portions de section de forme oblongue (112, 114) une portion (111 ; 113 ; 115) présentant une section de forme circulaire.
- 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la ou les portions de section de forme oblongue (112, 114) s'étendent sur une longueur de l'enveloppe (110) inférieure à la longueur de l'enveloppe sur laquelle s'étendent les portions de section de forme circulaire (111, 113,115).
- 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque portion de section de forme oblongue (112 ; 114) présente une longueur inférieure à la longueur de chaque portion de section de forme circulaire (111 ; 113 ; 115).
- 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le cordeau détonant (120) présente une section ayant des dimensions inférieures aux sections de l'enveloppe (110) et en ce que le volume présent entre le cordeau détonant (120) et l'enveloppe (110) est occupé par un matériau élastiquement déformable (101).
- 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le cordeau détonant (320) présente une section ayant des dimensions inférieures aux sections de l'enveloppe (310) et en ce que le volume présent entre le cordeau détonant (320) et l'enveloppe (310) est occupé par un matériau élastiquement déformable (301) au niveau des portions de section de forme oblongue (312, 314) et par de l'air au niveau des portions de section de forme circulaire (311, 313, 315).
- 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ie cordeau détonant (420) présente une section ayant des dimensions inférieures aux sections de l'enveloppe (410) et en ce que le volume présent entre le cordeau détonant (420) et l'enveloppe (410) est occupé par un matériau élastiquement déformable au niveau des portions de section de forme oblongue et par une mousse alvéolée (401) au niveau des portions de section de forme circulaire (411).
- 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le cordeau détonant (520) présente une section ayant des dimensions inférieures aux sections de l'enveloppe (510) et en ce que le volume présent entre le cordeau détonant (420) et l'enveloppe (410) est entièrement occupé par un matériau élastiquement déformable au niveau des portions de section de forme oblongue tandis que ledit volume est partiellement occupé par un matériau élastiquement déformable (501) au niveau des portions de section de forme circulaire (511).
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