WO2001062553A1 - Procede et dispositif d'amortissement de choc pour vehicule ferroviaire - Google Patents

Procede et dispositif d'amortissement de choc pour vehicule ferroviaire Download PDF

Info

Publication number
WO2001062553A1
WO2001062553A1 PCT/FR2001/000504 FR0100504W WO0162553A1 WO 2001062553 A1 WO2001062553 A1 WO 2001062553A1 FR 0100504 W FR0100504 W FR 0100504W WO 0162553 A1 WO0162553 A1 WO 0162553A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
chamber
damping
pressure
piston
pyrotechnic
Prior art date
Application number
PCT/FR2001/000504
Other languages
English (en)
Inventor
Bernard Castagner
Alain Depret-Bixio
Original Assignee
Bernard Castagner
Depret Bixio Alain
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 Bernard Castagner, Depret Bixio Alain filed Critical Bernard Castagner
Priority to AU35733/01A priority Critical patent/AU3573301A/en
Publication of WO2001062553A1 publication Critical patent/WO2001062553A1/fr

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/19—Pyrotechnical actuators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61G—COUPLINGS; DRAUGHT AND BUFFING APPLIANCES
    • B61G11/00—Buffers
    • B61G11/12—Buffers with fluid springs or shock-absorbers; Combinations thereof

Definitions

  • the present invention relates to the field of shock absorption for railway rolling stock.
  • shock absorber systems in particular shock absorbers for railway equipment, consist of a reversible shock absorber element and a consumable safety shock absorber.
  • the damping is ensured by the reversible sub-assembly.
  • the safety damper which protects the equipment. This safety damper is most often either a more or less weakened or perforated metal tube in order to initiate and direct the compression / deformation, or a compressible material.
  • the present invention aims to propose means - process and device - for damping a very high level of energy while remaining at the same time highly safe, light, regular, adaptable, reproducible and economical.
  • the invention provides a method of shock absorption of at least one railway vehicle, characterized in that the damping force is due to the pressure exerted on a displaceable member, of a gas under very high pressure generated by a pyrotechnic generator and in that, during the displacement of the displaceable member, the pressure of the gas is regulated by a controlled escape of the gas through at least one outlet so that the depreciation effort has a desired value.
  • the invention has the advantage of generating a very high damping force, far greater than that which can be produced by the damping devices traditionally used in the railway sector, due to the considerable pressure of the gases emitted by the pyrotechnic generator.
  • this exceptional advantage in terms of the amount of depreciation provided by the implementation of the method according to the invention is associated with total safety under normal, usual conditions of use for rolling stock.
  • the advantage of the solution proposed by the invention lies in the implementation of a pyrotechnic gas generator. Indeed, as long as the need to operate the device does not arise, the device is reduced to an inert mechanical structure, empty of any gas and therefore not dangerous.
  • the solid propellant used by the pyrotechnic generator is also completely inert, even in the event of an impact.
  • 1 cm 3 is capable of releasing a volume of 1.4 liters of gas under a pressure of 10 5 Pa (1 bar) at 20 ° C.
  • the shock absorption of a railway vehicle more specifically envisaged in the context of the invention, of a value of 4 MJ under a damping force of the order of 10 5 daN can be obtained over a distance of 4 meters by acting on a surface of the order of 7 dm 2 , a pressure of 1.5 x 10 7 Pa obtained using a mass of 6 kg of solid propellant occupying initially a volume of 3, 6 dm 3 .
  • the technical solution proposed by the invention makes it possible to give the depreciation effort any given predetermined value, maintained substantially constant throughout the depreciation process or on the contrary, modulated according to a pre-established program to take account of external imperatives (such as greater resistant forces to be overcome at certain points in the depreciation process), the desired depreciation curve being able to be driven by appropriate management of a multiplicity openings or gas exhaust vents, fully or partially open or closed during the phenomenon.
  • the triggering of the device that is to say the firing of the pyrotechnic gas generator and the pressurization of the movable member, can be carried out either manually (for example by the driver of the vehicle rail when it is obvious that the vehicle will strike an obstacle on the track), or automatically by an appropriate detector (for example by actuation of a pedal located on the track a few meters or tens of meters upstream of a knocker equipped in accordance with the invention).
  • an appropriate detector for example by actuation of a pedal located on the track a few meters or tens of meters upstream of a knocker equipped in accordance with the invention.
  • the movable member causes the opening of at least one calibrated opening to control the movement of the movable member and therefore the damping force.
  • a shutter is subjected to a differential pressure between, on one side the damping pressure and, on the other side, a predetermined threshold pressure, so that the shutter s' opens / closes respectively if the damping pressure becomes higher / lower than said predetermined threshold pressure respectively.
  • a telescopic gas chamber is used so as to increase the damping stroke, and that the pyrotechnic generator, when it is triggered, first emits a preload of clean gas to deploy the telescopic chamber until now held in the unexpanded state, then emits a r charge of damping gas suitable for filling the deployed chamber under very high pressure for a damping effect.
  • the invention provides a shock absorbing device for at least one railway vehicle, for implementing the method which has just been exposed, a device which, being arranged in accordance with the invention is characterized in that it comprises:
  • shock member secured to a piston retained by releasable blocking means under the action of a force greater than a given threshold
  • f at least one calibrated opening provided in a wall of said chamber, said opening being normally closed by a shutter that can be triggered for a predetermined pressure value in the room,
  • the shutter of the hearing is constituted by a portion of the wall of the chamber defined by a weakened peripheral zone with calibrated breaking value.
  • the shutter comprises:
  • a movable wall sealingly closing the opening of the enclosure towards the chamber, - at least one lumen in the side wall of the enclosure suitable for being closed or uncovered by the movable wall according to the position occupied by the movable wall in the enclosure, and
  • an auxiliary pyrotechnic generator of pressurized gas in communication with the enclosure and capable of releasing gas into the enclosure under a predetermined pressure, whereby the movable wall is displaced by the gases present in the chamber if the pressure of these gases are greater than said predetermined pressure of the gases in the enclosure and the gases from the chamber can escape by said light released by the displacement of the movable wall and the light being again blocked by the wall movable as soon as the gas pressure in the chamber becomes lower than the predetermined gas pressure in the enclosure.
  • the ignition means of the pyrotechnic generator comprise at least one breakable pin for a given shear force, and this pin or a pin has its part inside the piston arranged in the form of a striker subjected to the force of a propulsion spring, said striker portion being housed in a guide housing opposite a percussion primer functionally associated with a reservoir of flammable gas-generating material; of more, one can provide that the or at least some of the gas outlet openings are located in the piston.
  • the damping device according to the invention can give rise to several effective embodiments depending on its field of application.
  • the device can include means for controlling the pressure of the gases in the damping chamber, which makes it possible to modulate the level of energy absorption forces.
  • the following arrangements can be used:
  • the pyrotechnic gas generator placed in the piston is of annular shape
  • the damping body defining the damping chamber is of annular shape and arranged coaxially with the generator
  • a rod of variable section is slidably mounted in the central bore of the generator and the chamber and is fixed to the rear bulkhead of the damping body.
  • the section variability of the rod is constituted by diametrically opposite dishes and of variable depths.
  • the device can also be very advantageous for the device to include rebound limiting means at the end of shock absorption.
  • the rebound limiting means are arranged centrally and comprise: on the one hand, towards the rear: - a bore provided in the rear partition of the damping body, a guide and recoil tube having a fixing foot on the partition which is perforated to allow the evacuation of the gases, at least one screw for holding the rod with variable section, said screw having a shear collar in traction, and , on the other hand, towards the front:
  • An anti-return anchor blocking member carried by the rod and adapted to cooperate with the rack.
  • the device may include means for moving the contact member capable of communicating to the latter a speed substantially equal to the speed of an impacted element.
  • said means for moving the contact member comprise: a structural rim provided on the damping body and closing a speed-up chamber defined between a tube connecting with the piston and the damping body, - a secondary pyrotechnic generator of gas capable of bringing the connection tube with the piston into recoil speed, and therefore the contact member,
  • the sequential initiation device can be of the electrical type and comprising two electrical igniters, a delay
  • the sequential initiation device is of the electrical type and comprises an electrical igniter, a delayed ignition relay, and two ignition boosters; or alternatively that the sequential initiation device is of the percussion type and comprises a striker, a primer, a delayed ignition relay and two ignition boosters.
  • the device of the invention is disposed on board a railway vehicle, and the impact member is a traditional buffering member of the rail vehicle comprising a movable pad, with interposition elastic means, in a plug, which plug is integral with the above piston.
  • the device of the invention is disposed in a door-end knocker and the impact member is a traditional buffering member comprising a movable pad, with the interposition of elastic means, in a bushel , which is integral with the above piston.
  • FIGS. 1A and 1B schematically illustrate a pyrotechnic damping device arranged in accordance with the invention and shown respectively in the initial position and during operation;
  • FIG. 2 schematically illustrates, on a larger scale, an embodiment of a non-shutter reversible usable in the device of FIGS. 1A and 1B;
  • FIGS. 3A and 3B schematically illustrate, on a larger scale, an embodiment of a reversible shutter, respectively in the closed position and in the open position, usable in the device 1A and 1B;
  • FIGS. 4A, 4B and 4C schematically illustrate an alternative embodiment of a deployable or telescopic pyrotechnic damping device according to the invention, shown respectively in the rest position, in the shock waiting position and in the damping position;
  • FIGS. 5A and 5B are schematic sectional views illustrating two variants, respectively, of another embodiment of the device of the invention.
  • FIG. 6A is a schematic sectional view of yet another embodiment of the device of the invention
  • FIG. 6B and 6C are two views, in cross section at two separate locations respectively, of an element of the device of Figure 6A;
  • FIGS. 8A, 8B and 8C are schematic views, in section, respectively illustrating three variants of yet another embodiment of a device according to the invention.
  • FIG. 1A in which a simple configuration of the pyrotechnic damping device according to
  • the device of the invention is functionally and structurally associated with a traditional damper module in the field of railway equipment, this association, although not essential in the context of the invention, having to meet frequently in practice.
  • the pyrotechnic damping device A according to the invention is fixed to the structure 1 of railway equipment, in particular of equipment to be protected. It is associated with a reversible damper module B which is traditionally composed of a contact pad 2, a reversible damper 3 (such as a spring) and a guide plug 2a; the latter is integral with a movable wall 4, forming a piston, of the pyrotechnic damping device.
  • the pyrotechnic damping device A according to the invention comprises: a damping body 5 bearing on the structure 1 to be protected and defining a chamber 8;
  • a rear closure 9, fixed which includes a housing 11 for a pyrotechnic gas generator 12 and its plug 10; the rear closure 9 (or any other part of the body 5) is pierced with gills 13 for exhausting the gases in order to regulate the pressure in the chamber 8; and
  • the ignition of the pyrotechnic gas generator 12 fills the chamber 8 with a gas under a determined pressure. This ignition can either be controlled (for example by the driver of the railway vehicle or by
  • the volume of the chamber 8 decreases and the pressure in this chamber 8 increases; as soon as it reaches a predetermined threshold of regulation pressure Pr, one or more shutters 15 of openings 13 open and let escape a part of the gases contained in the chamber 8 in order to limit the growth of the pressure, and therefore of the retaining force exerted on the pad 2 and the support exerted on the structure 1.
  • Thermopyrotechnical and thermodynamic calculation means allow a person skilled in the art to calculate the characteristics of the gas generator 12 (flow rate, duration of combustion, mass of solid propellant) and of the vents 13 (surfaces, rupture pressure or regulation) in order to obtain the desired forces on the piston 4 and the structure 1.
  • the shutters 15 of louvers 13 can be of non-reversible desobturation, such as that shown in FIG. 2: a calibrated rupture groove 16 surrounding a wall section 16a allows, by its rupture, the opening of hearing 13 under the desired regulation pressure. According to the invention, all or part of the shutters
  • louvers 13 can also be reversibly regulated by pyrotechnic pressure.
  • Figures 3A and 3B show an original construction of these shutters to pyrotechnic regulation. These shutters can comprise: a shutter body 17 provided with lateral lights 18 and defining an internal regulation chamber 21,
  • a sealing piston 19 mounted in the chamber 21 and held in place, before operation, by one or more shear pins 20 or other retaining element, and - an auxiliary pyrotechnic gas generator 22 mounted in the chamber 21 on the wall of bottom 23 of body 17.
  • the auxiliary regulation gas generator 22 is ignited which delivers, in the regulation chamber 21, a volume of gas under the desired regulation pressure.
  • the pyrotechnic damping device previously described with reference to FIGS. 1A and 1B is, according to the invention, supplemented by a tube 5a suitable for sliding in the damper body 5.
  • the damper body 5 can include an anterior stop 25 for blocking the telescopic deployment of the sliding tube 5a.
  • the sliding tube 5a can have, for its part, a stop 26 capable of limiting the stroke of the piston 4.
  • the gas generator 12 contains the solid propellant necessary both for the deployment of the device and for the damping process.
  • This gas generator 12 is preferably of the type with a single combustion chamber and with a single combustion regime; but, without departing from the scope of the invention, it can also be mono-chamber and bi-regime, or bi-chamber. However, it is also possible, without departing from the scope of the invention, to use two separate gas generators. Thanks to a signal given by a trigger sensor upon detection of a shock requiring the pyrotechnic damping device to be put into operation, the generator 12 is started up; the gases released in the chamber 8 push the sliding tube 5a and the piston 4 until the heel of the sliding tube 5a comes to bear on the stop 25 of the damper body 5 as illustrated in FIG. 4B.
  • the gas generator 12 continues to deliver gases into the r pressure chamber 8 in order to obtain the pressure corresponding to the desired retaining force on the piston 4.
  • the piston 4 moves in the sliding tube 5a; at the end of the race, it comes to bear on the travel stop 26 of the sliding tube 5a; it is then the piston 4 and sliding tube 5a assembly which moves in the damping body 5 as illustrated in FIG. 4C. This assembly is in turn retained by the pressure of the gases contained in the chamber 8.
  • the ignition of the gas generator is preferably electric, but it can, without departing from the scope of the invention, be of another type, such than mechanical percussion.
  • the pyrotechnic gas generator 12 can be placed not in the rear closure 9 as illustrated above, but in the movable piston 4 so as to make the device more compact.
  • an initiation device linked to an impact energy threshold level that is to say a device of the rupture type of at least one member such than a pin.
  • the piston 4 is arranged in the form of a thick element so that it can incorporate the pyrotechnic gas generator 12.
  • the generator 12 comprises an enclosure 42 in which the solid propellant 39 having in the form of grains.
  • a cavity 43 is defined by an appropriate complementary conformation of the enclosure 42 and of the piston 4 so that this cavity 43 extends both in one and in the other.
  • the cavity 43 forms a reservoir which contains a mass of ignition powder 38.
  • a primer 37 in contact with the ignition powder 38.
  • a housing 35 (vertical in the drawing) at the bottom of which is the primer 37.
  • the housing 35 In its upper part, the housing
  • the rod 44 is retained, on one side, by an external washer 34 bearing on the external face of the damper body 5 and, on the other side, by a spring 36 coaxial with the rod 44 and bearing on an enlarged head 45 terminated by a boss or percussion point 45.
  • the rod 44 has a radial weakening (groove) 32, constituting a starting point for rupture , substantially opposite the contact of the piston 4 and the body
  • piston 4 is mechanically retained in the damper body 5 by one or more shear pins 30.
  • the enclosure 42 On the side of the chamber 8, the enclosure 42 is equipped with a wall 41 provided with breakable shutters 40. Inside the enclosure 42 and behind the wall is disposed a grid 46 intended to prevent grains solid propellant to escape through the orifices of the shutters 40.
  • the cavity 43 containing it opens and releases the hot gases which ignite the main propellant 39.
  • the pre-weakened shutters 40 of the closing wall 41 of the generator open under the effect of pressure and the gases created by the combustion of the propellant 39 fill the damping chamber 8 between the guide tube and its bottom and the piston fitted with the generator. The force created by this pressure ensures the desired damping.
  • Figures 3A, 3B) - can also be incorporated into the piston 4, so that the gases escape towards the front of the device. It may be desired to limit the level of the forces exerted on the structure carrying the damping device according to the invention. This result can be achieved by modulating the level of energy absorption efforts, which is obtained by modulating the level of pressure in chamber 8.
  • a preferred embodiment modeled on that of FIG. 5A of a damping device equipped with pressure control means comprises: it a contact pad 2 and a reversible damper 3 associated with a plug 2a, forming a reversible damper module B, as already indicated (FIG. 1A);
  • variable section rod 54 capable of sliding in a central bore 55 of the pyrotechnic gas generator 50 of annular shape; this rod is fixed to the rear plug 52 of the damping body 5; to obtain good guidance of this rod, the variability of the cross section of the rod will preferably be produced by machining two diametrically opposite plates 56a, 56b and of variable depths (FIGS. 6B and 6C respectively).
  • the same energy-absorbing equipment must be able to absorb varying levels of energy and, in some cases at least, without causing significant rebounds or backtracking.
  • this anti-rebound function can be ensured by using the rod with variable section as a shutter for the quick drain vent.
  • the device for opening this quick drain vent is preferably arranged as shown in FIGS. 6A, 7A and 7B.
  • This device can include, at its rear end (FIGS. 6A and 7B):
  • the rear plug 52 of the damping body 5 having a bore 57, a guide and recoil tube 58 whose foot 59 for fixing to the plug 52 is perforated to allow the evacuation of gases, and
  • this device can comprise, at its front end (FIGS. 6A and 7A): a rack 62 fixed to the connecting tube 49 of the piston 4, and - an anchor non-return blocking member 63 carried by the rod 54 and able to cooperate with the rack 62.
  • the anchor 64 of the non-return locking member 63 escapes the notches of the rack 61 by free tilting.
  • the residual pressure of the gases contained in the chamber 65 repels the piston 4; the anchor comes to rest on the cleat 66 and thus transmits the pull of recoil on the rod 54.
  • the flange 61 of the screw 60 shears and allows the recoil of the rod 54, thus releasing a large gas drain vent. The pressure drops and the recoil stops.
  • variable section rod 54 the pressure control device and anti-rebounding by variable section rod 54 can be offset laterally and the pyrotechnic gas generator 12 then no longer has a central hole (not shown).
  • the mass of the contact member 2 is large (for example: a coupling, a coupling or coupling bar)
  • its sudden setting in driving speed generates high stresses.
  • FIGS. 8A to 8C A preferred embodiment of such a device is illustrated in FIGS. 8A to 8C and it may include: the contact member and its reversible damper 3 already mentioned, - a tube for connection with the piston 4,
  • the damping body 5 comprising a structural rim 70 which closes the speed-up chamber 71 comprised between the connection tube with the piston 4 and the damping body 5, - the rear closure 9 equipped with the gills 13, a small pyrotechnic gas generator 72 intended to set the recoil speed of the connection tube with the piston 4, and therefore of the contact member 2,
  • a main pyrotechnic gas generator 12 creating the absorption of energy by generation of gas in the chamber 8
  • a sequential initiation device 75 which is preferably electrical and comprises: l * Either two electric igniters 76a and 76b and an electric delay 77 (FIG. 8A),
  • the device may be percussion.
  • it may include a striker

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fluid-Damping Devices (AREA)

Abstract

La présente invention concerne l'amortissement de choc pour au moins un véhicule de chemin de fer: la force d'amortissement est due à la pression, exercée sur un organe déplaçable (24), d'un gaz sous très haute pression (en 8) engendré par un générateur pyrotechnique (12) et, au cours du déplacement de l'organe déplaçable, la pression du gaz est régulée par un échappement contrôlé du gaz à travers au moins une ouïe (13) de manière que l'effort d'amortissement présente une valeur souhaitée.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF D'AMORTISSEMENT DE CHOC POUR VEHICULE FERROVIAIRE
La présente invention concerne le domaine de l'amortissement des chocs pour les matériels roulants ferroviaires .
Les systèmes amortisseurs de chocs, en particulier les tampons amortisseurs pour le matériel ferroviaire, sont constitués d'un élément amortisseur réversible et d'un amortisseur de sécurité consommable. En cas de petits chocs, par exemple d'attelage ou de butée à faible énergie, l'amortissement est assuré par le sous-ensemble réversible. En cas de chocs plus importants dont l'énergie à absorber est supérieure à la capacité du système réversible, c'est l'amortisseur de sécurité qui assure la protection du matériel . Cet amortisseur de sécurité est le plus souvent soit un tube métallique plus ou moins fragilisé ou ajouré afin d'amorcer et de diriger la compression/déformation, soit un matériau compressible. Ces éléments sont lourds, parfois encombrants et coûteux si l'on veut assurer un minimum de constance de la force d'écrasement. De plus, la dispersion de la vitesse d' impact engendre des variations importantes des efforts de réaction. La présente invention vise à proposer des moyens - procédé et dispositif - d'amortissement de très haut niveau d'énergie tout en restant à la fois hautement sécuritaire, léger, régulier, adaptable, reproductible et économique . Selon un premier de ses aspects, l'invention propose un procédé d'amortissement de choc d'au moins un véhicule de chemin de fer, caractérisé en ce que la force d'amortissement est due à la pression, exercée sur un organe déplaçable, d'un gaz sous très haute pression engendré par un générateur pyrotechnique et en ce que, au cours du déplacement de l'organe déplaçable, la pression du gaz est régulée par un échappement contrôlé du gaz à travers au moins une ouie de manière que l'effort d'amortissement présente une valeur souhaitée.
L'invention présente l'avantage de la génération d'un effort d'amortissement très élevé, de très loin supérieur à ceux que peuvent engendrer les dispositifs amortisseurs traditionnellement employés dans le domaine ferroviaire, en raison de la pression considérable des gaz émis par le générateur pyrotechnique. De plus cet avantage exceptionnel sur le plan de l'importance de l'amortissement procuré par la mise en œuvre du procédé conforme à l'invention est associé avec une sécurité totale dans les conditions d'utilisation normales, habituelles, du matériel ferroviaire roulant.
En effet, si le gaz amortisseur était stocké sous sa pression considérable dans les véhicules ferroviaires ou dans les installations fixes concernées (heurtoirs de fin de voie notamment) , les réservoirs propres à contenir ce gaz devraient avoir des caractéristiques exceptionnelles, seraient encombrants et seraient donc très coûteux. En outre et surtout, ils constitueraient un danger permanent totalement inacceptable.
L'intérêt de la solution proposée par l'invention réside dans la mise en œuvre d'un générateur pyrotechnique de gaz. En effet, tant que la nécessité de faire fonctionner le dispositif ne se présente pas, le dispositif se réduit à une structure mécanique inerte, vide de tout gaz et donc non dangereuse. Le propergol solide qui est utilisé par le générateur pyrotechnique est, lui aussi, totalement inerte, même en cas de choc. La
1 solution originale proposée par l'invention est donc parfaite du point de vue de la sécurité.
Pour fixer les idées pour ce qui est du poids et de l'encombrement, il faut noter qu'une masse de 1,6 grammes de propergol solide, qui occupe un volume de
1 cm3, est propre à libérer un volume de 1,4 litres de gaz sous une pression de 105 Pa (1 bar) à 20°C. A titre d'exemple, l'amortissement de choc d'un véhicule ferroviaire, envisagé plus spécifiquement dans le cadre de l'invention, d'une valeur de 4 MJ sous un effort d'amortissement de l'ordre de 105 daN peut être obtenu sur une distance de 4 mètres en faisant agir, sur une surface de l'ordre de 7 dm2, une pression de 1,5 x 107 Pa obtenue à l'aide d'une masse de 6 kg de propergol solide occupant initialement un volume de 3 , 6 dm3.
On notera enfin que la solution technique proposée par l'invention, mettant en œuvre une fuite contrôlée des gaz, permet de donner à l'effort d'amortissement toute valeur donnée prédéterminée, maintenue sensiblement constante tout au long du processus d'amortissement ou au contraire modulée selon un programme préétabli pour tenir compte d'impératifs externes (tels que des efforts résistants plus importants à surmonter en certains points du processus d'amortissement), la courbe d'amortissement souhaitée pouvant être conduite par une gestion appropriée d'une multiplicité d'ouies ou évents d'échappement des gaz, ouverts ou fermés totalement ou partiellement au cours du phénomène .
Compte tenu du domaine d'application envisagé, le déclenchement du dispositif, c'est-à-dire la mise à feu du générateur pyrotechnique de gaz et la mise sous pression de l'organe déplaçable, peut être effectué soit manuellement (par exemple par le conducteur du véhicule ferroviaire lorsqu' il est évident que le véhicule va percuter un obstacle sur la voie) , ou bien automatiquement par un détecteur approprié (par exemple par actionnement d'une pédale située sur la voie quelques mètres ou dizaines de mètres en amont d'un heurtoir équipé conformément à l'invention) . Il s'agit donc là d'une mise en œuvre relativement facile, qui ne nécessite ni moyens importants, ni surcoûts excessifs.
De façon préférée, pour la mise en œuvre du procédé de l'invention énoncé plus haut, on provoque l'ouverture d'au moins une ouïe calibrée pour contrôler le déplacement de l'organe déplaçable et donc l'effort d' amortissement .
Selon une variante également préférée, on soumet un obturateur d'ouie à une pression différentielle entre, d'un côté la pression d'amortissement et, de l'autre côté, une pression de seuil prédéterminée, de sorte que l'obturateur s'ouvre/respectivement se ferme si la pression d'amortissement devient supérieure/respectivement inférieure à ladite pression de seuil prédéterminée.
Selon les modalités d'application du procédé de l'invention, on peut prévoir de commander le déclenchement du générateur pyrotechnique de gaz en avance sur le choc, ou aussi bien en variante, de lier le déclenchement du générateur pyrotechnique de gaz à la rupture d'un organe ruptible, tel qu'une goupille de cisaillement.
Pour accroître l'efficacité du dispositif, on peut avantageusement faire en sorte de mettre en œuvre une chambre à gaz télescopique de façon à accroître la course d'amortissement, et que le générateur pyrotechnique, lorsqu'il est déclenché, émet d'abord une précharge de gaz propre à déployer la chambre télescopique jusqu'à maintenant tenue à l'état non déployé, puis émet une r charge de gaz d'amortissement propre à remplir la chambre déployée sous très haute pression en vue d'un effet d' amortissement .
Il peut également s'avérer souhaitable, au moins dans certaines applications, de moduler le niveau de pression des gaz dans la chambre d'amortissement afin de limiter le niveau des efforts auxquels sont soumises les structures .
Il peut également s'avérer vivement souhaitable qu'en fin de course d'amortissement, on libère les gaz comprimés résiduels de manière à éviter un phénomène de rebond ou de renvoi en arrière, un tel renvoi en arrière pouvant s'avérer très dangereux.
Enfin, on peut envisager d'imprimer à un organe de contact, au moment d'un choc, une vitesse approximativement égale et de même sens que celle de l'élément heurté afin de réduire les contraintes générées lors du choc, la mise en œuvre de cette variante du procédé de l'invention pouvant s'avérer intéressante par exemple lorsque l'organe de contact est une barre d'attelage, notamment dans le cas d'un attelage automatique .
Selon un second de ses aspects, l'invention propose un dispositif d'amortissement de choc pour au moins un véhicule de chemin de fer, pour la mise en œuvre du procédé qui vient d'être exposé, dispositif qui, étant agencé conformément à l'invention, se caractérise en ce qu'il comprend :
- un organe de choc solidaire d'un piston retenu par des moyens de blocage libérables sous l'action d'un effort supérieur à un seuil donné,
- une chambre dans laquelle ledit piston libéré est déplaçable, f - au moins une ouïe calibrée prévue dans une paroi de ladite chambre, ladite ouie étant normalement fermée par un obturateur déclenchable pour une valeur de pression prédéterminée dans la chambre ,
- un générateur pyrotechnique de gaz sous très haute pression en liaison avec ladite chambre, et
- des moyens de déclenchement du générateur pyrotechnique.
Dans un exemple de réalisation simple, l'obturateur de l'ouïe est constitué par une portion de paroi de la chambre définie par une zone périphérique affaiblie à valeur de rupture calibrée. Dans un mode de réalisation plus évolué, l'obturateur comprend :
- une enceinte creuse ouverte dans la chambre,
- une paroi mobile obturant de façon étanche l'ouverture de l'enceinte vers la chambre, - au moins une lumière dans la paroi latérale de l'enceinte propre à être obturée ou découverte par la paroi mobile selon la position occupée par la paroi mobile dans l'enceinte, et
- un générateur pyrotechnique auxiliaire de gaz sous pression en communication avec l'enceinte et propre à libérer dans l'enceinte du gaz sous une pression prédéterminée, ce grâce à quoi la paroi mobile est déplacée par les gaz présents dans la chambre si la pression de ces gaz est supérieure à ladite pression prédéterminée des gaz dans l'enceinte et les gaz de la chambre peuvent s'échapper par ladite lumière dégagée par le déplacement de la paroi mobile et la lumière étant à nouveau obturée par la paroi mobile dès que la pression des gaz de la chambre devient inférieure à la pression prédéterminée des gaz dans 1 ' enceinte .
Grâce à cet agencement, il est possible de maintenir l'effort d'amortissement à une valeur approximativement constante au cours du déplacement de la paroi mobile.
On peut encore accroître l'efficacité du dispositif conforme à l'invention en procurant à la paroi mobile la possibilité d'une course plus longue. A cet effet, on prévoit que le piston déplaçable est solidaire d'au moins un tube engagé télescopiquement dans la chambre, ce grâce à quoi on augmente la course du piston.
Dans un exemple possible de mise en œuvre des dispositions de l'invention, on peut prévoir que le générateur pyrotechnique de gaz est solidaire d'une paroi, et notamment de la paroi de fond, de la chambre. Il en résulte toutefois un dispositif de longueur accrue par rapport aux dimensions effectives de la chambre. On peut parvenir à un dispositif plus compact en prévoyant, selon un autre exemple de mise en œuvre des dispositions de l'invention, que le générateur pyrotechnique de gaz soit solidaire du piston mobile. Dans une mise en œuvre préférée, les moyens de mise à feu du générateur pyrotechnique comprennent au moins une goupille sécable pour un effort de cisaillement donné, et cette goupille ou une goupille a sa partie intérieure au piston agencée sous forme d'un percuteur soumis à l'effort d'un ressort de propulsion, ladite partie formant percuteur étant abritée dans un logement de guidage en regard d'une amorce de percussion associée fonctionnellement à un réservoir de matière inflammable génératrice de gaz ; de plus, on peut prévoir que la ou au moins certaines des ouïes de sortie des gaz sont situées dans le piston.
Le dispositif d'amortissement conforme à l'invention peut donner lieu à plusieurs modes de réalisation effectifs en fonction de son domaine d' application.
Notamment, de façon intéressante, le dispositif peut comporter des moyens de pilotage de la pression des gaz dans la chambre d'amortissement, ce grâce à quoi il est possible de moduler le niveau des efforts d'absorption d'énergie. Selon un mode de réalisation préféré, on peut avoir recours aux dispositions qui suivent :
- le générateur pyrotechnique de gaz placé dans le piston est de forme annulaire, - le corps d'amortissement définissant la chambre d'amortissement est de forme annulaire et disposé coaxialement au générateur, et une tige à section variable est montée à coulissement dans l'alésage central du générateur et de la chambre et est fixée à la cloison arrière du corps d'amortissement. Avantageusement alors, la variabilité de section de la tige est constituée par des plats diamétralement opposés et de profondeurs variables .
De plus, il peut être très intéressant aussi que le dispositif comprenne des moyens limiteurs de rebond en fin d'amortissement de choc. Selon un mode de réalisation préféré, les moyens limiteurs de rebond sont agencés centralement et comprennent : d'une part, vers l'arrière : - un alésage prévu dans la cloison arrière du corps d'amortissement, - un tube de guidage et recul ayant un pied de fixation sur la cloison qui est ajouré pour autoriser l'évacuation des gaz, au moins une vis de maintien de la tige à section variable, ladite vis présentant une collerette de cisaillement en traction, et, d'autre part, vers l'avant :
- une crémaillère rendue solidaire du piston, et
- un organe de blocage anti -retour à ancre porté par la tige et propre à coopérer avec la crémaillère.
De plus encore, pour éviter que des contraintes trop importantes soient exercées lorsque l'organe de contact est lourd (par exemple barre d'attelage rigide, notamment dans le cas d'attelages automatiques entre véhicules) , il peut être souhaitable que le dispositif comporte des moyens de mise en déplacement de l'organe de contact propres à communiquer à celui-ci une vitesse sensiblement égale à la vitesse d'un élément impacté . Dans un mode de réalisation préféré, lesdits moyens de mise en déplacement de l'organe de contact comprennent : un rebord structurel prévu sur le corps d'amortissement et fermant une chambre de mise en vitesse définie entre un tube de liaison avec le piston et le corps d'amortissement, - un générateur pyrotechnique secondaire de gaz propre à mettre en vitesse de recul le tube de liaison avec le piston, et donc l'organe de contact,
- ledit générateur pyrotechnique principal de gaz,
- et un dispositif d' initiation séquentiel pour la mise à feu séquentielle des deux générateurs pyrotechniques . Selon le cas on peut prévoir que le dispositif d'initiation séquentiel est de type électrique et comprend deux allumeurs électriques, un retard
, électrique et deux renforçateurs d'allumage ; ou bien que le dispositif d' initiation séquentiel est de type électrique et comprend un allumeur électrique, un relais d'allumage à retard, et deux renforçateurs d'allumage ; ou bien encore que le dispositif d'initiation séquentiel est du type à percussion et comprend un percuteur, une amorce, un relais d'allumage à retard et deux renforçateurs d' allumage .
Dans un premier domaine de mise en œuvre, le dispositif de l'invention est disposé à bord d'un véhicule de chemin de fer, et l'organe de choc est un organe de tamponnement traditionnel du véhicule ferroviaire comprenant un tampon mobile, avec interposition de moyens élastiques, dans un boisseau, lequel boisseau est solidaire du susdit piston.
Dans un deuxième domaine de mise en œuvre, le dispositif de l'invention est disposé dans un heurtoir de bout de voie et l'organe de choc est un organe de tamponnement traditionnel comprenant un tampon mobile, avec interposition de moyens élastiques, dans un boisseau, lequel est solidaire du susdit piston.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée de certains modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs. Dans cette description, on se réfère aux dessins annexés sur lesquels :
- les figures 1A et 1B illustrent schématiquement un dispositif amortisseur pyrotechnique agencé conformément à l'invention et montré respectivement en position initiale et en cours de fonctionnement ; la figure 2 illustre schématiquement, à plus grande échelle, un mode de réalisation d'un obturateur non réversible utilisable dans le dispositif des figures 1A et 1B ;
- les figures 3A et 3B illustrent schématiquement, à plus grande échelle, un mode de réalisation d'un obturateur réversible, respectivement en position fermée et en position ouverte, utilisable dans le dispositif 1A et 1B ; les figures 4A, 4B et 4C illustrent schématiquement une variante de réalisation d'un dispositif amortisseur pyrotechnique déployable ou télescopique conforme à l'invention, montré respectivement en position de repos, en position d'attente de choc et en position d'amortissement ;
- les figures 5A et 5B sont des vues schématiques, en coupe, illustrant deux variantes, respectivement, d'un autre mode de réalisation du dispositif de l'invention ;
- la figure 6A est une vue schématique, en coupe, d'encore un autre mode de réalisation du dispositif de 1 ' invention ; - les figures 6B et 6C sont deux vues, en section transversale en deux emplacements distincts respectivement, d'un élément du dispositif de la figure 6A ;
- les figures 7A et 7B sont des vues partielles, à plus grande échelle, respectivement des extrémités opposées du dispositif de la figure 6A ; et les figures 8A, 8B et 8C sont des vues schématiques, en coupe, illustrant respectivement trois variantes d'encore un autre mode de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention.
On se réfère tout d'abord à la figure 1A sur laquelle est illustrée schématiquement une configuration simple du dispositif amortisseur pyrotechnique conforme à
>M l'invention. Dans cette configuration, le dispositif de l'invention est fonctionnellement et structurellement associé à un module amortisseur traditionnel dans le domaine du matériel ferroviaire, cette association, bien que non indispensable dans le cadre de l'invention, devant se rencontrer fréquemment en pratique.
Le dispositif amortisseur pyrotechnique A conforme à l'invention est fixé sur la structure 1 d'un équipement ferroviaire, notamment d'un équipement à protéger. Il est associé à un module amortisseur réversible B qui est composé traditionnellement d'un tampon 2 de contact, d'un amortisseur réversible 3 (tel qu'un ressort) et d'un boisseau de guidage 2a ; celui-ci est solidaire d'une paroi mobile 4, formant piston, du dispositif d'amortissement pyrotechnique. Le dispositif amortisseur pyrotechnique A selon l'invention comprend : un corps d'amortissement 5 en appui sur la structure 1 à protéger et définissant une chambre 8 ;
- le susdit piston 4 fermant une extrémité de la chambre 8 et étant maintenu en place, avant fonctionnement, par une ou plusieurs goupilles de cisaillement 6 et/ou par un listel de cisaillement circulaire 7 ;
- une fermeture arrière 9, fixe, qui comporte un logement 11 pour un générateur pyrotechnique de gaz 12 et son bouchon 10 ; la fermeture arrière 9 (ou toute autre partie du corps 5) est percée d'ouïes 13 d'échappement des gaz afin de réguler la pression dans la chambre 8 ; et
- des obturateurs 15 des ouïes 13 qui sont fixés sur ou dans chaque ouïe 13. L'allumage du générateur pyrotechnique de gaz 12 remplit la chambre 8 avec un gaz sous une pression déterminée. Cet allumage peut soit être commandé (par exemple par le conducteur du véhicule ferroviaire ou par
1 une télécommande) à distance immédiatement avant un choc, soit être provoqué par un phénomène (par exemple rupture des goupilles 6 et/ou du listel 7) accompagnant le début du déplacement du piston 4 sous l'effet d'un choc appliqué au tampon 2. Poussé par la force appliquée sur le tampon 2, le piston 4 avance en étant freiné par la force de sens contraire due à la pression des gaz contenus dans la chambre 8 (figure 1B) . Du fait de l'avancée du piston 4, le volume de la chambre 8 diminue et la pression dans cette chambre 8 augmente ; dès qu'elle atteint un seuil prédéterminé de pression de régulation Pr, un ou plusieurs obturateurs 15 d'ouïes 13 s'ouvrent et laissent échapper une partie des gaz contenus dans la chambre 8 afin de limiter la croissance de la pression, et donc de la force de retenue s 'exerçant sur le tampon 2 et d'appui s ' exerçant sur la structure 1.
Des moyens de calcul thermopyrotechnique et thermodynamique, connus en soi, permettent à l'homme du métier de calculer les caractéristiques du générateur de gaz 12 (débit, durée de combustion, masse de propergol solide) et des ouïes 13 (surfaces, pression de rupture ou de régulation) afin d'obtenir sur le piston 4 et la structure 1 les forces souhaitées .
Selon l'invention, les obturateurs 15 d'ouïes 13 peuvent être à désobturation non réversible, tels que celui représenté à la figure 2 : une gorge de rupture calibrée 16 entourant un tronçon de paroi 16a permet, par sa rupture, l'ouverture de l'ouïe 13 sous la pression de régulation souhaitée. Selon l'invention, tout ou partie des obturateurs
15 d'ouïes 13 peuvent aussi être à régulation réversible par pression pyrotechnique. Les figures 3A et 3B présentent une construction originale de ces obturateurs à régulation pyrotechnique. Ces obturateurs peuvent comprendre : un corps d'obturateur 17 muni de lumières latérales 18 et définissant une chambre intérieure de régulation 21,
- un piston obturant 19 monté dans la chambre 21 et maintenu en place, avant fonctionnement, par une ou plusieurs goupilles de cisaillement 20 ou autre élément de retenue, et - un générateur pyrotechnique auxiliaire de gaz 22 monté dans la chambre 21 sur la paroi de fond 23 du corps 17.
Concomitamment à l'allumage du générateur pyrotechnique principal de gaz 12, on allume le générateur auxiliaire de gaz de régulation 22 qui délivre, dans la chambre de régulation 21, un volume de gaz sous la pression de régulation souhaitée.
Dès que la pression P(t) dans la chambre principale (8) devient supérieure à la pression de régulation Pr dans la chambre de régulation 21, le piston
19 se déplace en découvrant les lumières 18 en tout ou partie et laisse échapper le gaz depuis la chambre 8 à travers les lumières 18 afin de limiter la pression P(t) à cette valeur Pr . Si, du fait de l'éjection des gaz et du mouvement du piston amortisseur 4, la pression P(t) dans la chambre 8 redevient inférieure à la pression Pr de régulation, le piston 19 est ramené vers sa position initiale sous l'action de la pression Pr et il referme partiellement ou totalement les lumières 18. Il en résulte une remontée de la pression P(t) dans la chambre 8. Le piston 19 de l'obturateur 15 assure ainsi le maintien de l'efficacité du dispositif amortisseur pyrotechnique en
^ régulant la pression P(t) dans la chambre principale 8 à une valeur moyenne approximativement constante.
Pour améliorer les performances d'amortissement et d'absorption d'énergie, on peut selon l'invention augmenter la course du piston amortisseur 4 en mettant en place, dans le dispositif amortisseur pyrotechnique, une rallonge télescopique du corps d'amortisseur 5. Comme illustré à la figure 4A, le dispositif amortisseur pyrotechnique précédemment décrit en regard des figures 1A et 1B est, selon l'invention, complété par un tube 5a propre à coulisser dans le corps d'amortisseur 5. Le corps d'amortisseur 5 peut comporter une butée antérieure 25 pour bloquer le déploiement télescopique du tube coulissant 5a. Le tube coulissant 5a peut présenter de son côté une butée 26 propre à limiter la course du piston 4. De préférence, le générateur de gaz 12 contient le propergol solide nécessaire à la fois au déploiement du dispositif et au processus d'amortissement. Ce générateur de gaz 12 est préférentiellement du type à une seule chambre de combustion et à un seul régime de combustion ; mais, sans sortir du cadre de l'invention, il peut aussi être mono-chambre et bi-régime, ou bi-chambre. Cependant on peut également, sans sortir du cadre de l'invention, utiliser deux générateurs de gaz distincts. Grâce à un signal donné par un capteur de déclenchement lors de la détection d'un choc nécessitant la mise en fonction du dispositif amortisseur pyrotechnique, on initie l'allumage du générateur 12 ; les gaz libérés dans la chambre 8 poussent le tube coulissant 5a et le piston 4 jusqu'à ce que le talon du tube coulissant 5a vienne en appui sur la butée 25 du corps d'amortisseur 5 comme illustré à la figure 4B . Le générateur de gaz 12 continue à débiter des gaz dans la r chambre de pression 8 afin d'obtenir la pression correspondant à la force de retenue souhaitée sur le piston 4. Le piston 4 se déplace dans le tube coulissant 5a ; en fin de course, il vient en appui sur la butée de course 26 du tube coulissant 5a ; c'est alors l'ensemble piston 4 et tube coulissant 5a qui se déplace dans le corps amortisseur 5 comme illustré à la figure 4C. Cet ensemble est à son tour retenu par la pression des gaz contenus dans la chambre 8. L'allumage du générateur de gaz est préférentiellement électrique, mais il peut, sans sortir du cadre de l'invention, être d'un autre type, tel que mécanique à percussion.
Selon un autre mode de réalisation, le générateur de gaz pyrotechnique 12 peut être placé non pas dans la fermeture arrière 9 comme illustré précédemment, mais dans le piston mobile 4 de manière à rendre le dispositif plus compact. Dans ce cas on utilisera préférentiellement , selon l'invention, un dispositif d'initiation lié à un niveau de seuil d'énergie d'impact, c'est-à-dire un dispositif du type à rupture d'au moins un organe tel qu'une goupille.
Comme illustré à la figure 5A, le piston 4 est agencé sous forme d'un élément épais de manière qu'il puisse incorporer le générateur pyrotechnique de gaz 12. Le générateur 12 comprend une enceinte 42 dans laquelle est enfermé le propergol solide 39 se présentant sous forme de grains. Une cavité 43 est définie par une conformation complémentaire appropriée de l'enceinte 42 et du piston 4 de façon que cette cavité 43 s'étende à la fois dans l'une et dans l'autre. La cavité 43 forme un réservoir qui renferme une masse de poudre d'allumage 38.
% A l'extrémité de la cavité 43 située dans le piston 4 est disposée une amorce 37 au contact de la poudre d'allumage 38.
Dans l'épaisseur du piston 4 est creusé un logement 35 (vertical sur le dessin) au bas duquel se trouve l'amorce 37. Dans sa partie supérieure, le logement
35, qui se poursuit à travers le corps d'amortisseur 5, abrite une tige métallique 44. La tige 44 est retenue, d'un côté, par une rondelle 34 extérieure en appui sur la face externe du corps d'amortisseur 5 et, de l'autre côté, par un ressort 36 coaxial à la tige 44 et prenant appui sur une tête élargie 45 terminée par un bossage ou pointe de percussion 45. La tige 44 présente un affaiblissement radial (rainure) 32, constituant une amorce de rupture, sensiblement en regard du contact du piston 4 et du corps
5 : la partie inférieure de la tige 44 constitue un percuteur 33 et la partie supérieure de cette tige constitue une queue de percuteur 31.
Par ailleurs le piston 4 est retenu mécaniquement dans le corps d'amortisseur 5 par une ou plusieurs goupilles de cisaillement 30.
Du côté de la chambre 8, l'enceinte 42 est équipée d'une paroi 41 pourvue d'obturateurs ruptibles 40. A l'intérieur de l'enceinte 42 et en arrière de la paroi est disposée une grille 46 destinée à empêcher les grains de propergol solide de s'échapper par les orifices des obturateurs 40.
Lors d'un choc sur le tampon de contact 2 du dispositif B, une force s'exerce sur le piston 4 ; les goupilles 6 se cisaillent, de même que la tige 44 au niveau de la rainure d'amorce de rupture 32. Le percuteur 33 est ainsi rendu libre dans son logement 35. Sous l'effet du ressort de compression 36, il prend de la
1 vitesse et son extrémité 45 vient percuter l'amorce 37 qui initie la poudre d'allumage 38.
Sous l'effet de la pression délivrée par la combustion de cette poudre d'allumage 38, la cavité 43 la contenant s'ouvre et libère les gaz chauds qui allument le propergol principal 39. Les obturateurs 40 préfragilisés de la paroi de fermeture 41 du générateur s'ouvrent sous l'effet de la pression et les gaz créés par la combustion du propergol 39 remplissent la chambre d'amortissement 8 comprise entre le tube de guidage et son fond et le piston équipé du générateur. La force créée par cette pression assure l'amortissement recherché.
Dans une variante de réalisation illustrée à la figure 5B, les ouïes 13 avec leurs obturateurs 15 respectifs - qu'elles soient à rupture non réversible
(figure 2) ou à pilotage par contre-pression de gaz
(figures 3A, 3B) - peuvent, elles aussi, être incorporées au piston 4, de sorte que les gaz s'échappent vers l'avant du dispositif. On peut souhaiter limiter le niveau des efforts s 'exerçant sur la structure portant le dispositif d'amortissement conforme à l'invention. Ce résultat peut être atteint en modulant le niveau des efforts d'absorption d'énergie, ce que l'on obtient en modulant le niveau de la pression dans la chambre 8.
A cette fin, on peut mettre en œuvre, conformément à l'invention, un évent à surface variable en fonction de l'enfoncement du piston.
Comme illustré aux figures 6A, 6B et 6C, un mode de réalisation préféré calqué sur celui de la figure 5A d'un dispositif amortisseur équipé de moyens de pilotage de la pression comprend : it un tampon de contact 2 et un amortisseur réversible 3 associés à un boisseau 2a, formant un module amortisseur réversible B, comme déjà indiqué (figure 1A) ;
- un générateur pyrotechnique de gaz 50 de forme annulaire et son dispositif d'initiation 51 (par exemple celui décrit ci-dessus) placé dans le piston 4 qui est solidaire du boisseau 2a par l'intermédiaire d'un tube de liaison 49 ; un corps d'amortissement 5 et son bouchon arrière 52, fermé vers l'avant par le piston 4, avec définition d'une chambre annulaire 8 devant recevoir les gaz libérés par le générateur 50 ;
- au moins une goupille 53, solidarisant, avant le fonctionnement, le piston 4 au corps d'amortissement 5 ; - une tige à section variable 54 apte à coulisser dans un alésage central 55 du générateur pyrotechnique de gaz 50 de forme annulaire ; cette tige est fixée sur le bouchon arrière 52 du corps d'amortissement 5 ; pour obtenir un bon guidage de cette tige, on réalisera préférentiellement la variabilité de la section de la tige par usinage de deux plats 56a, 56b diamétralement opposés et de profondeurs variables (figures 6B et 6C respectivement) .
Un même équipement d'absorption d'énergie doit être apte à absorber des niveaux d'énergies variables et, dans certains cas au moins, sans que cela entraîne des rebonds ou retour en arrière significatifs. Dans le cadre de l'invention, on peut assurer cette fonction anti -rebond en utilisant la tige à section variable comme désobturateur de 1 ' évent de vidange rapide.
Le dispositif d'ouverture de cet évent de vidange rapide est préférentiellement agencé comme représenté aux figures 6A, 7A et 7B .
11 Ce dispositif peut comprendre, à son extrémité arrière (figures 6A et 7B) :
- le bouchon arrière 52 du corps d'amortissement 5 présentant un alésage 57, - un tube de guidage et recul 58 dont le pied 59 de fixation sur le bouchon 52 est ajouré pour permettre l'évacuation des gaz, et
- au moins une vis 60 de maintien de la tige 54, cette vis présentant une collerette de cisaillement en traction 61.
De plus, ce dispositif peut comprendre, à son extrémité avant (figures 6A et 7A) : une crémaillère 62 fixée sur le tube de liaison 49 du piston 4, et - un organe de blocage anti-retour à ancre 63 porté par la tige 54 et propre à coopérer avec la crémaillère 62. Pendant la phase d'enfoncement du piston 4, l'ancre 64 de l'organe de blocage anti -retour 63 échappe aux crans de la crémaillère 61 par basculement libre. En fin d'absorption d'énergie, la pression résiduelle des gaz contenus dans la chambre 65 repousse le piston 4 ; l'ancre vient en appui sur le taquet 66 et transmet ainsi la traction de recul sur la tige 54. La collerette 61 de la vis 60 se cisaille et permet le recul de la tige 54, libérant ainsi un grand évent de vidange des gaz. La pression chute et le recul s'interrompt.
A titre de variante, le dispositif de pilotage de la pression et d' anti -rebondissement par tige à section variable 54 peut être désaxé latéralement et le générateur pyrotechnique de gaz 12 ne présente alors plus de trou central (non montré) . lo Dans le cas où la masse de l'organe de contact 2 est importante (par exemple : un attelage, une barre d'attelage ou d'accouplement), sa brutale mise en vitesse d'enfoncement engendre des contraintes élevées. Pour éviter cela, on peut faire en sorte que l'organe de contact 2 ait, au moment du contact, une vitesse absolue sensiblement égale à la vitesse de l'élément (objet ou matériel) impacté .
Ce résultat peut être obtenu, dans le cadre de l'invention, par la mise en œuvre de deux générateurs pyrotechniques de gaz à émission "tête bêche" par rapport au piston 4 et à allumage séquentiel, le premier générateur assurant la mise en vitesse de recul et le second, allumé quelques millisecondes après, assurant l'absorption d'énergie.
Un mode de réalisation préféré d'un tel dispositif est illustré aux figures 8A à 8C et il peut comprendre : l'organe de contact et son amortisseur réversible 3 déjà mentionnés, - un tube de liaison avec le piston 4,
- le corps d'amortissement 5 comportant un rebord structurel 70 qui ferme la chambre de mise en vitesse 71 comprise entre le tube de liaison avec le piston 4 et le corps d'amortissement 5, - la fermeture arrière 9 équipée des ouïes 13, un petit générateur de gaz pyrotechnique 72 destiné à la mise en vitesse de recul du tube de liaison avec le piston 4, et donc de l'organe de contact 2,
- un générateur de gaz pyrotechnique principal 12 créant l'absorption d'énergie par génération de gaz dans la chambre 8, et
- un dispositif d'initiation séquentiel 75, lequel est préférentiellement électrique et comporte : l * • soit deux allumeurs électriques 76a et 76b et un retard électrique 77 (figure 8A) ,
• soit un allumeur électrique 78 et un relais d'allumage à retard 79 (figure 8B) , • et dans les deux cas, deux renforçateurs d'allumage 80a, 80b.
A titre de variante, le dispositif peut être à percussion. Dans ce cas, il peut comporter un percuteur
33, une amorce 37, un relais d'allumage à retard 79, et deux renforçateurs d'allumage 80a et 80b (figure 8C) . u.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé d'amortissement de choc pour au moins un véhicule de chemin de fer, caractérisé en ce que la force d'amortissement est due à la pression, exercée sur un organe déplaçable, d'un gaz sous très haute pression engendré par un générateur pyrotechnique et en ce que, au cours du déplacement de l'organe déplaçable, la pression du gaz est régulée par un échappement contrôlé du gaz à travers au moins une ouïe de manière que l'effort d'amortissement présente une valeur souhaitée.
2. Procédé d'amortissement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on provoque l'ouverture d'au moins une ouïe calibrée pour contrôler le déplacement de l'organe déplaçable et donc l'effort d'amortissement.
3. Procédé d'amortissement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on soumet un obturateur d'ouïe à une pression di férentielle entre, d'un côté la pression d'amortissement et, de l'autre côté, une pression de seuil prédéterminée, de sorte que l'obturateur s'ouvre/respectivement se ferme si la pression d'amortissement devient supérieure/respectivement inférieure à ladite pression de seuil prédéterminée.
4. Procédé d'amortissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on commande le déclenchement du générateur pyrotechnique de gaz en avance sur le choc.
5. Procédé d'amortissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on lie le déclenchement du générateur pyrotechnique de gaz à la rupture d'un organe ruptible, tel qu'une goupille de cisaillement .
2
6. Procédé d'amortissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on met en œuvre une chambre à gaz télescopique de façon à accroître la course d'amortissement, et en ce que le générateur pyrotechnique, lorsqu'il est déclenché, émet d'abord une précharge de gaz propre à déployer la chambre télescopique jusqu'à maintenant tenue à l'état non déployé, puis émet une charge de gaz d'amortissement propre à remplir la chambre déployée sous très haute pression en vue d'un effet d'amortissement.
7. Procédé d'amortissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on module le niveau de pression des gaz dans la chambre d'amortissement afin de limiter le niveau des efforts auxquels sont soumises les structures.
8. Procédé d'amortissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'en fin de course d'amortissement, on libère les gaz comprimés résiduels de manière à éviter un phénomène de rebond ou de renvoi en arrière.
9. Procédé d'amortissement selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'on imprime à un organe de contact, au moment d'un choc, une vitesse approximativement égale et de même sens que celle de l'élément heurté afin de réduire les contraintes générées lors du choc.
10. Dispositif d'amortissement de choc pour au moins un véhicule de chemin de fer, pour la mise en œuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend :
- un organe de choc (2) solidaire d'un piston (4) retenu par des moyens (6) de blocage libérables
2 Ϋ sous l'action d'un effort supérieur à un seuil donné ,
- une chambre (5, 8) dans laquelle ledit piston libéré est déplaçable, - au moins une ouïe calibrée (13) prévue dans une paroi de ladite chambre, ladite ouïe étant normalement fermée par un obturateur (15) déclenchable pour une valeur de pression prédéterminée dans la chambre, - un générateur pyrotechnique de gaz sous très haute pression (12) en liaison avec ladite chambre, et
- des moyens de déclenchement du générateur pyrotechnique . 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'obturateur (15) de l'ouïe (13) est constitué par une portion de paroi de la chambre définie par une zone périphérique (16) affaiblie à valeur de rupture calibrée. 12. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'obturateur (15) comprend :
- une enceinte creuse (17) ouverte (13) dans la chambre (8 ) ,
- une paroi mobile (19) obturant de façon étanche l'ouverture (13) de l'enceinte vers la chambre,
- au moins une lumière (18) dans la paroi latérale de l'enceinte propre à être obturée ou découverte par la paroi mobile selon la position occupée par la paroi mobile dans l'enceinte, et - un générateur pyrotechnique auxiliaire de gaz sous pression (22) en communication avec l'enceinte et propre à libérer dans l'enceinte du gaz sous une pression prédéterminée,
15 ce grâce à quoi la paroi mobile est déplacée par les gaz présents dans la chambre si la pression de ces gaz est supérieure à ladite pression prédéterminée des gaz dans l'enceinte et les gaz de la chambre peuvent s'échapper par ladite lumière dégagée par le déplacement de la paroi mobile et la lumière étant à nouveau obturée par la paroi mobile dès que la pression des gaz de la chambre devient inférieure à la pression prédéterminée des gaz dans 1 ' enceinte . 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que le piston déplaçable (7) est solidaire d'au moins un tube (5a) engagé télescopiquement dans la chambre (8), ce grâce à quoi on augmente la course du piston. 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, caractérisé en ce que le générateur pyrotechnique de gaz (12) est solidaire d'une paroi, et notamment de la paroi de fond, de la chambre (8) . 15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, caractérisé en ce que le générateur pyrotechnique de gaz (12) est solidaire du piston mobile (7) .
16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que des moyens de mise à feu du générateur pyrotechnique comprennent au moins une goupille
(44) sécable pour un effort de cisaillement donné, et en ce que cette goupille ou une goupille (44) a sa partie (33) intérieure au piston (17) agencée sous forme d'un percuteur (45) soumis à l'effort d'un ressort de propulsion (36), ladite partie formant percuteur étant abritée dans un logement de guidage (35) en regard d'une amorce de percussion (37) associée fonctionnellement à un
H réservoir (42) de matière inflammable (39) génératrice de gaz .
17. Dispositif selon la revendication 15 ou 16, caractérisé en ce que la ou au moins certaines des ouïes (13) de sortie des gaz sont situées dans le piston (4) .
18. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de pilotage de la pression des gaz dans la chambre d'amortissement (8), ce grâce à quoi il est possible de moduler le niveau des efforts d'absorption d' énergie .
19. Dispositif selon la revendication 18, caractérisé en ce que :
- le générateur pyrotechnique de gaz (12) placé dans le piston (4) est de forme annulaire, le corps d'amortissement (5) définissant la chambre d'amortissement (8) est de forme annulaire et disposé coaxialement au générateur (12), et
- une tige à section variable (54) est montée à coulissement dans l'alésage central (55) du générateur et de la chambre et est fixée à la cloison arrière (52) du corps d'amortissement (5) .
20. Dispositif selon la revendication 19, caractérisé en ce que la variabilité de section de la tige (54) est constituée par des plats (56a, 56b) diamétralement opposés et de profondeurs variables.
21. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 20, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens limiteurs de rebond en fin d'amortissement de choc .
22. Dispositif selon les revendications 19 et 21, caractérisé en ce que les moyens limiteurs de rebond sont agencés centralement et comprennent :
I d'une part, vers l'arrière :
- un alésage (57) prévu dans la cloison arrière (52) du corps d'amortissement (5),
- un tube de guidage et recul (58) ayant un pied (59) de fixation sur la cloison (52) qui est ajouré pour autoriser l'évacuation des gaz,
- au moins une vis (60) de maintien de la tige à section variable (54), ladite vis (60) présentant une collerette de cisaillement en traction (61), et, d'autre part, vers l'avant :
- une crémaillère (62) rendue solidaire du piston (4) , et
- un organe de blocage anti -retour à ancre (63) porté par la tige (54) et propre à coopérer avec la crémaillère (62) .
23. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 22, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de mise en déplacement de l'organe de contact (2) propres à communiquer à celui-ci une vitesse sensiblement égale à la vitesse d'un élément impacté.
24. Dispositif selon la revendication 23, caractérisé en ce que lesdits moyens de mise en déplacement de l'organe de contact (2) comprennent :
- un rebord structurel (70) prévu sur le corps d'amortissement (5) et fermant une chambre de mise en vitesse (71) définie entre un tube de liaison avec le piston (4) et le corps d'amortissement (5),
- un générateur pyrotechnique secondaire de gaz (72) propre à mettre en vitesse de recul le tube de liaison avec le piston (4) , et donc l'organe de contact (2) ,
- ledit générateur pyrotechnique principal de gaz (12) ,
*î - et un dispositif d'initiation séquentiel (75) pour la mise à feu séquentielle des deux générateurs pyrotechniques (72, 12) .
25. Dispositif selon la revendication 24, caractérisé en ce que le dispositif d'initiation séquentiel (75) est de type électrique et comprend deux allumeurs électriques (76a, 76b), un retard électrique et deux renforçateurs d'allumage (80a, 80b).
26. Dispositif selon la revendication 24, caractérisé en ce que le dispositif d'initiation séquentiel (75) est de type électrique et comprend un allumeur électrique (78), un relais d'allumage à retard (79), et deux renforçateurs d'allumage (80a, 80b).
27. Dispositif selon la revendication 24, caractérisé en ce que le dispositif d'initiation séquentiel (75) est du type à percussion et comprend un percuteur (30), une amorce (37), un relais d'allumage à retard (79) et deux renforçateurs d'allumage (80a, 80b).
28. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 à 27, caractérisé en ce qu'il est disposé à bord d'un véhicule de chemin de fer, et en ce que l'organe de choc est un organe de tamponnement traditionnel du véhicule ferroviaire comprenant un tampon mobile, avec interposition de moyens élastiques, dans un boisseau, lequel boisseau est solidaire du susdit piston.
29. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 à 27, caractérisé en ce qu'il est disposé dans un heurtoir de bout de voie et en ce que l'organe de choc est un organe de tamponnement traditionnel comprenant un tampon mobile, avec interposition de moyens élastiques, dans un boisseau, lequel est solidaire du susdit piston. a
PCT/FR2001/000504 2000-02-22 2001-02-21 Procede et dispositif d'amortissement de choc pour vehicule ferroviaire WO2001062553A1 (fr)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU35733/01A AU3573301A (en) 2000-02-22 2001-02-21 Damping method and device for railway car

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0002279A FR2805323A1 (fr) 2000-02-22 2000-02-22 Dispositif amortisseur pyrotechnique de choc
FR00/02279 2000-02-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2001062553A1 true WO2001062553A1 (fr) 2001-08-30

Family

ID=8847325

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2001/000504 WO2001062553A1 (fr) 2000-02-22 2001-02-21 Procede et dispositif d'amortissement de choc pour vehicule ferroviaire

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU3573301A (fr)
FR (1) FR2805323A1 (fr)
WO (1) WO2001062553A1 (fr)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2709069A1 (es) * 2017-10-13 2019-04-15 Echevarria Jon Karla Maeso Protector paragolpes dinámico

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2857313B1 (fr) * 2003-07-10 2006-11-24 Pyroalliance Dispositif d'amortissement du deplacement d'une piece impliquant un fil metallique
US11801877B1 (en) * 2020-11-23 2023-10-31 Rodney W. Balke Railcar ant-scissoring system

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4050537A (en) * 1973-12-22 1977-09-27 Dr. Ing. H.C.F. Porsche Aktiengesellschaft Installation for the energy absorption of vehicles
GB2020234A (en) * 1978-03-20 1979-11-14 Turunen P J Safety Buffer for Rail Vehicles
US4441751A (en) * 1980-11-24 1984-04-10 Wesley William M Collapsible high speed extension for motor vehicles
US5106137A (en) * 1991-06-28 1992-04-21 Davidson Textron Inc. Vehicle bumper with combination foam and air bag energy absorber
US5646613A (en) * 1996-05-20 1997-07-08 Cho; Myungeun System for minimizing automobile collision damage
EP0788930A1 (fr) * 1996-02-09 1997-08-13 Morton International, Inc. Système de raidissement pour élément structurel d'un châssis de véhicule automobile
FR2750939A1 (fr) * 1996-07-09 1998-01-16 Livbag Snc Generateur pyrotechnique de gaz a combustible liquide
WO1998013231A1 (fr) * 1996-09-26 1998-04-02 Peter Hoyaukin Systeme amortisseur d'impact pour vehicules

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4050537A (en) * 1973-12-22 1977-09-27 Dr. Ing. H.C.F. Porsche Aktiengesellschaft Installation for the energy absorption of vehicles
GB2020234A (en) * 1978-03-20 1979-11-14 Turunen P J Safety Buffer for Rail Vehicles
US4441751A (en) * 1980-11-24 1984-04-10 Wesley William M Collapsible high speed extension for motor vehicles
US5106137A (en) * 1991-06-28 1992-04-21 Davidson Textron Inc. Vehicle bumper with combination foam and air bag energy absorber
EP0788930A1 (fr) * 1996-02-09 1997-08-13 Morton International, Inc. Système de raidissement pour élément structurel d'un châssis de véhicule automobile
US5646613A (en) * 1996-05-20 1997-07-08 Cho; Myungeun System for minimizing automobile collision damage
FR2750939A1 (fr) * 1996-07-09 1998-01-16 Livbag Snc Generateur pyrotechnique de gaz a combustible liquide
WO1998013231A1 (fr) * 1996-09-26 1998-04-02 Peter Hoyaukin Systeme amortisseur d'impact pour vehicules

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2709069A1 (es) * 2017-10-13 2019-04-15 Echevarria Jon Karla Maeso Protector paragolpes dinámico

Also Published As

Publication number Publication date
AU3573301A (en) 2001-09-03
FR2805323A1 (fr) 2001-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2195542B1 (fr) Verin a course declenchee, notamment pour systeme de securite automobile de protection des pietons
EP1172261B1 (fr) Dispositif d'échappement d'un élément gonflable et dispositif de protection d'un véhicule contre le choc équipé d'un tel dispositif d'échappement
EP0048204B1 (fr) Cartouche à actionnement pyrotechnique de charge utile avec sécurité
EP0411996B1 (fr) Dispositif d'amorçage de chaîne pyrotechnique pour sous-munitions d'obus-cargo
CA2744543A1 (fr) Verin a course declenchee pour dispositif de securite integre a un vehicule automobile, pour la protection d'un pieton en cas de choc frontal
EP1819403A2 (fr) Dispositif pour augmenter l'efficacite du gaz de pressurisation dans une bouteille d'extincteur
FR2902060A1 (fr) "generateur pyrotechnique de gaz utilise en securite automobile"
EP2271848B1 (fr) Verin leve capot avec agencement de freinage en retour desamorcable.
WO2001062553A1 (fr) Procede et dispositif d'amortissement de choc pour vehicule ferroviaire
EP1080001B1 (fr) Dispositif de commande d'un organe d'un vehicule automobile au moyen d'une pedale
EP1110826B1 (fr) Dispositif de sécurité pyrotechnique pour véhicule
EP1597534A1 (fr) Fusee de projectile
EP0230196B1 (fr) Projectile à charge pyrotechnique
EP0278837B1 (fr) Fusée temporisatrice à percussion tout azimut pour une munition tirée par une arme, notamment une grenade
EP0233431B1 (fr) Cartouche comportant un projectile à charge pyrotechnique
CA3172380A1 (fr) Dispositif de lutte contre les incendies
EP0733875A1 (fr) Munition non létale notamment à effet incapacitant
FR2664373A1 (fr) Lance-missile a patin d'ejection.
WO2014009670A1 (fr) Verin a course declenchee a retour arriere amorti
BE558573A (fr)
FR2907732A1 (fr) Generateur de gaz hybride de gonflage d'un coussin de securite pour vehicule automobile
FR2484075A1 (fr) Relais pyrotechnique de securite, notamment relais pyrotechnique de propulsion
WO1997049968A1 (fr) Munition non letale notamment a effet incapacitant
CH693116A5 (fr) Fusée de projectile.
FR2655139A1 (fr) Bouchon-retard pour grenade lancee a la main ou tiree au fusil.

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BY BZ CA CH CN CR CU CZ DE DK DM DZ EE ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NO NZ PL PT RO RU SD SE SG SI SK SL TJ TM TR TT TZ UA UG US UZ VN YU ZA ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): GH GM KE LS MW MZ SD SL SZ TZ UG ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
REG Reference to national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: 8642

122 Ep: pct application non-entry in european phase
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP