WO2014184505A2 - Generateur de gaz pyrotechnique - Google Patents

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WO2014184505A2
WO2014184505A2 PCT/FR2014/051147 FR2014051147W WO2014184505A2 WO 2014184505 A2 WO2014184505 A2 WO 2014184505A2 FR 2014051147 W FR2014051147 W FR 2014051147W WO 2014184505 A2 WO2014184505 A2 WO 2014184505A2
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gas generator
chamber
combustion
pyrotechnic
combustion chamber
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PCT/FR2014/051147
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WO2014184505A3 (fr
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Frédéric MARLIN
Romain LORENZON
Raphaël TEOLDI
Original Assignee
Herakles
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Priority to US14/891,772 priority patent/US10072912B2/en
Priority to CA2912652A priority patent/CA2912652C/fr
Priority to DE112014002455.4T priority patent/DE112014002455B4/de
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Publication of WO2014184505A3 publication Critical patent/WO2014184505A3/fr

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B3/00—Blasting cartridges, i.e. case and explosive
    • F42B3/04—Blasting cartridges, i.e. case and explosive for producing gas under pressure
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B3/00—Blasting cartridges, i.e. case and explosive
    • F42B3/006—Explosive bolts; Explosive actuators

Definitions

  • the invention relates to a pyrotechnic gas generator.
  • the invention relates to a pyrotechnic gas generator for actuating a jack, including a cylinder for closing and / or opening a structure such as a door, a partition or a valve in a building, a ship or an aircraft.
  • the gas generator according to the invention is particularly suitable for being integrated in a jack with manual release.
  • Pyrotechnic gas generators used for actuating cylinders are well known.
  • FR 2 880 659 describes a gas generator for actuating a cylinder controlling the emergency opening of an aircraft door.
  • the trigger command of the gas generator is located in the immediate vicinity of the door to be actuated.
  • the triggering of the generator may present a danger to the operator, if it does not have enough time to move away from the door before its sudden start.
  • the present invention aims to provide a gas generator for actuating a jack, allowing safer use.
  • a pyrotechnic gas generator for actuating a jack, comprising a body delimiting a combustion chamber housing a main pyrotechnic charge, and an igniter for initiating the combustion of said main pyrotechnic charge
  • said gas generator pyrotechnic device comprises at least one delay chamber, not containing any pyrotechnic charge, delimited by fixed walls relative to each other and adapted to communicate with said combustion chamber via at least one inlet orifice and in that said delay chamber is provided with at least one outlet orifice for the passage of gases out of said gas generator, said at least one outlet orifice being provided with a lid adapted to pass from a closed state to an open state when the pressure inside the delay chamber reaches a breaking pressure.
  • the gases generated by the combustion of the main pyrotechnic charge inside the combustion chamber are not discharged from the gas generator as soon as they leave the combustion chamber, but pass through a delay chamber of the gas generator.
  • an outlet port of the delay chamber In the initial state of the gas generator, an outlet port of the delay chamber, allowing the exit of gases outside the gas generator, is closed.
  • the pressure inside the delay chamber increases as the gases enter this chamber.
  • retardation chamber means a chamber which, unlike the combustion chamber, does not contain any pyrotechnic charge.
  • the pressure rise time of the delay chamber between the ignition of the main pyrotechnic charge and the rupture of the seal closing each exit orifice of the delay chamber provides a delay function between the firing of the igniter and the delivery of gases out of the gas generator.
  • the gas generator is intended to actuate a cylinder
  • the time separating the triggering of the igniter and the actual actuation of the cylinder is increased.
  • the people located near this structure have the necessary time to deviate from it after the ignition of the igniter.
  • the delay chamber has, moreover, a damping effect
  • the body of the gas generator is elongate in a main direction, the combustion chamber and the delay chamber being arranged one after the other within said body in the main direction.
  • the combustion chamber is located downstream of the igniter, and the delay chamber is located downstream of the combustion chamber.
  • the delay chamber is delimited, in the main direction, by an upstream wall and a downstream wall, and the inlet orifice is formed in said upstream wall and the outlet orifice is formed in said downstream wall.
  • an axial direction is a direction parallel to the main axis of the body of the gas generator.
  • a radial direction is a direction perpendicular to the main axis of the body and intersecting this axis.
  • an axial plane is a plane parallel to the main axis of the generator body and a radial plane is a plane perpendicular to this axis.
  • upstream and downstream are defined with respect to the direction of movement of the gases inside the gas generator.
  • the terms upstream and downstream generally correspond to the direction of sliding of the piston under the effect of the triggering of the gas generator.
  • the combustion chamber and the delay chamber have a common intermediate wall extending substantially transversely to said main direction and in which is provided said at least one inlet port of the delay chamber.
  • the outlet orifice of the delay chamber is formed in the wall of said chamber which, in the main direction, is opposite to the combustion chamber.
  • the body of the gas generator is cylindrical.
  • the main pyrotechnic charge is arranged inside the combustion chamber of such whereby a passage space for the gases is defined radially between the wall of the combustion chamber and the load.
  • the pyrotechnic charge may be in the form of a solid block or a stack of solid disks. The space thus defined then extends over the entire length of the pyrotechnic charge, in the main direction of the gas generator, so that the gases can pass to the outlet orifice of the combustion chamber.
  • the pyrotechnic charge is spaced from the wall of the combustion chamber by spacing means, in particular centering rods.
  • the pyrotechnic charge locally comprises, on its periphery, at least a projecting portion adapted to abut against the wall of the combustion chamber.
  • the pyrotechnic charge is thus removed from the wall of the combustion chamber near the protruding portion and a passage for the gas is defined on either side of said projecting portion.
  • the inlet orifice of the delay chamber is provided with a cap adapted to pass from a closed state to an open state when the pressure of the gases inside the chamber of combustion reaches a breaking pressure limit.
  • the igniter comprises a pyrotechnic initiator.
  • the igniter may comprise mechanical triggering means (for example a piezoelectric relay or a primer striker) or electrical triggering means of the pyrotechnic initiator (electro-pyrotechnic initiator), in particular connected to a control box.
  • the pyrotechnic initiator is arranged to be able to directly ignite the main pyrotechnic charge contained in the combustion chamber.
  • the initiator is spaced from the main pyrotechnic charge and the igniter comprises, in addition to the pyrotechnic initiator, an ignition relay.
  • ignition relay means an intermediate pyrotechnic charge adapted to receive a trigger signal of the pyrotechnic initiator and to transmit this signal to the main pyrotechnic charge.
  • the gas generator comprises an ignition chamber adapted to communicate with said combustion chamber via at least one ignition orifice, and the pyrotechnic initiator and the ignition relay are housed in this ignition chamber. Under the effect of a trip command, the pyrotechnic initiator initiates the combustion of the ignition relay, which generates gases inside the ignition chamber. These gases, entering the combustion chamber through the ignition orifice, initiate the combustion of the main pyrotechnic charge.
  • the ignition orifice is optionally sealed to ensure a rapid increase in pressure of the ignition chamber and the ignition reliability of the ignition relay.
  • the burning time of said ignition relay is typically 0.1 to 1 s.
  • the combustion chamber has a low free volume (typically between 1 to 20 cubic centimeters) so as to ensure its rapid pressurization and stable combustion of the main pyrotechnic charge.
  • free volume of a chamber By free volume of a chamber is meant in this presentation, the initial volume (before triggering the gas generator) of this chamber can be occupied by gases.
  • the free volume of the delay chamber is greater than 4 times, preferably greater than 20 times, the free volume of the combustion chamber.
  • the rise in pressure in the delay chamber is therefore generally slower than that of the combustion chamber.
  • those skilled in the art will be able to determine the optimum volume of the retardation chamber as a function of the respective flow section of the inlet orifice and of the exit orifice of the delay chamber, in order to ensure sufficient pressure in the combustion chamber.
  • the inlet orifice of the retardation chamber of sufficiently small section, forms a nozzle, the volume of the delay chamber may be large. If, on the contrary, the inlet of the delay chamber has a large section, the volume of the delay chamber will preferably be limited, as well as the section of its outlet, to avoid the extinction of the combustion of the main pyrotechnic charge.
  • the main pyrotechnic charge may have configurations including very different shapes and sizes. It may for example be in the form of grains, pellet (s), or disc (s) or block (s) full, channel / channels and / or lobed.
  • the shape of these elements may for example be spherical, ovoid or cylindrical.
  • the grains usually have a mass of a few milligrams, the pellets a mass of a few tenths of grams to a few grams, and the discs and blocks, from a few tens of grams to a hundred grams.
  • the main pyrotechnic charge may for example have a composition of the type described in patent applications WO 2006/134 311 and WO 2007/042 735, in particular a composition consisting mainly of guanidine nitrate and basic copper nitrate.
  • a part of the combustion surface of the main pyrotechnic charge may be covered with a combustion inhibitor protection coating.
  • the combustion inhibited part is covered with a layer of combustion inhibitor material in the form of a varnish (non-combustible).
  • a layer of combustion inhibitor material in the form of a varnish (non-combustible).
  • the gas flow rate is very high on ignition, which allows a rapid increase in pressure of the combustion chamber and then of the delay chamber, causing the rupture fast of the operculum out of the delay chamber. But as the load is consumed, the combustion area decreases and the gas flow rate decreases. In some cases, the amount of gas generated after opening the exit orifice of the delay chamber is no longer sufficient, for example to effectively move a piston located at the outlet of the gas generator or to maintain a sufficient pressure upstream of such a piston to ensure its damping.
  • a main pyrotechnic charge having a part of its surface covered with a combustion inhibitor coating makes it possible to adapt the combustion surface and therefore the gas flow, so as to optimize the ignition, the conditions (duration in particular) the pressurization of the combustion and retardation chambers, and the conditions of delivery of the combustion gases outside the gas generator.
  • a pyrotechnic charge suitable for generating, by combustion, a long combustion time and a quasi-constant gas flow rate
  • a pyrotechnic charge having a substantially cylindrical shape, in particular in the shape of a straight cylinder, by solid block type or disk stack type example, defined by a first and a second end face and a lateral surface extending between said end faces, the first end face being covered with a coating in which the second end face is free and the side surface is covered with a combustion inhibitor coating over a portion of its length from said first end face and being free on the remainder of its length.
  • the pyrotechnic charge has a first section with a free surface (ie not inhibited) of sufficient size to ensure ignition and a fast and reproducible combustion of the load, then a second inhibited section providing axial progression of the front combustion and therefore a long operating time, preferably at almost constant rate.
  • the first end face of the load and its entire lateral surface are covered with a combustion inhibitor coating while the second end face is free.
  • the lateral surface of the load is therefore inhibited by combustion over its entire length (i.e. from its first to the second axial end face).
  • combustion inhibitor coating is distributed according to the above examples, the inner surface of the block remaining free.
  • the invention also relates to an assembly comprising a jack provided with a jack body housing a moving assembly comprising a piston and a rod projecting at one end of said body, and a pyrotechnic gas generator as described above, in which the chamber the gas generator is delayed relative to the piston of the cylinder so that the pressure of the gases escaping through the exhaust port applies a force on the piston.
  • the cylinder and the gas generator are connected to each other so that the outlet or openings of the delay chamber are positioned opposite the piston.
  • an actuating chamber is defined between the delay chamber and the piston, the delay chamber communicating with said actuating chamber through the outlet orifice.
  • the actuating chamber is delimited by the delay chamber and the piston on the one hand, by the body of the generator and / or by the body of the cylinder on the other hand.
  • FIG. 1 is a perspective view, partially broken away, of an assembly according to the invention comprising a pyrotechnic gas generator and a cylinder operable by said gas generator;
  • FIG. 2 is a section of the gas generator according to plane II-II of FIG. 2,
  • FIG. 3 is a section of the gas generator according to plane III-III of FIG. 2, illustrating an alternative positioning of the main pyrotechnic charge inside the combustion chamber;
  • FIG. 4 is a section of the gas generator according to plane IV-IV of FIG. 2, illustrating yet another variant configuration of the main pyrotechnic charge inside the combustion chamber;
  • FIG. 5 is a graph illustrating the pressurization sequence of the various sections of the assembly of Figure 1, after triggering of the gas generator.
  • FIG. 6 is a view in axial section showing a particular example of a pyrotechnic charge that can be used in the gas generator according to the invention.
  • FIG. 7 is an axial sectional view showing another example of a pyrotechnic charge that can be used.
  • Figure 1 shows an assembly comprising a cylinder 100 and a gas generator 10 according to the invention cooperating with said cylinder 100 to actuate it under the effect of a triggering control.
  • the jack 100 comprises a hollow cylindrical body 102 of axis X, in which is disposed a movable assembly formed by a piston 104 slidably mounted along the internal radial wall of the body 102 and by a rod 106 integral with the piston 104 and projecting at the downstream end of the body 102.
  • downstream end of the rod 106 is connected directly or indirectly to a structure to be actuated, for example a door, in particular an aircraft door.
  • the gas generator 10 comprises, itself, a generator body 60, of generally cylindrical shape (of X axis), the downstream end of which is connected, by suitable means, to the upstream end of the cylinder body 102.
  • the generator body 60 houses a combustion chamber 12 in which is housed a main pyrotechnic charge 14, an ignition chamber 32 which communicates with the combustion chamber 12 and contains an igniter intended to initiate the combustion of the main pyrotechnic charge 14, and a delay chamber 22 communicating with the combustion chamber 12.
  • the ignition chamber 32, the combustion chamber 12 and the delay chamber 22 are arranged, in that order, from upstream to downstream along the X axis.
  • Each of these chambers 32, 12, 22 is delimited radially by the body 60 and in the axial direction by respectively upstream and downstream walls extending transversely to the longitudinal direction X of the body 60.
  • the delay chamber 22 communicates with the combustion chamber 12 via an inlet orifice 62 formed here in the upstream wall 42 of the delay chamber 22.
  • the delay chamber 22 is furthermore provided with an outlet orifice 63 formed in its downstream wall 44 and which constitutes an outlet orifice towards the outside of the gas generator 10.
  • the inlet orifice 61 of the combustion chamber 12 and the upstream and downstream orifices 62, 63 of the delay chamber 22 are all closed off by a detachable or breakable cap, respectively 71, 72 and 73.
  • Each operculum 71, 72, 73 is adapted to pass from a closed state in which the orifice 61, 62, 63 with which it cooperates respectively is closed, in an open state in which the orifice is open, when a limit breaking pressure is applied thereto.
  • the cover 73 adapted to close the outlet orifice of the delay chamber is preferably not fragmentable to prevent the introduction of parts, including metal parts if the cover is metal, in the cylinder body .
  • the igniter here comprises a pyrotechnic initiator 16, triggering means 15 of this pyrotechnic initiator 16 and an ignition relay 18 formed of an intermediate pyrotechnic charge.
  • the pyrotechnic initiator 16 comprises for example a heating resistive element (not shown) placed in contact with a pyrotechnic material forming a so-called initiation charge.
  • the triggering means 15 may for example consist of a current supply connected to a control unit 17 on the one hand and to the resistive heating element (not shown) of the initiator on the other hand.
  • Such an electro-pyrotechnic initiator 16 is adapted to initiate combustion of the ignition relay 18, said combustion generating gases adapted to initiate the combustion of the main pyrotechnic charge 14 as will be described in more detail below.
  • the main pyrotechnic charge 14 has a hollow cylindrical block shape made of pyrotechnic material, bordering the peripheral wall of the combustion chamber 12.
  • the free space of the combustion chamber 12 is denoted F in Figure 2.
  • the main pyrotechnic charge 114 may also take the form of a cylindrical block, solid or hollow.
  • the load 114 in order to preserve a free space F 'for expansion and passage of the gases in the combustion chamber 12, the load 114 is kept spaced from the peripheral wall of the chamber 12, preferably over its entire circumference, by spacing means 50.
  • the main pyrotechnic charge block is a lobed block, in particular three-lobed, and the spacing means are centering rods, for example fixed to the walls. upstream and downstream of chamber 12, and cooperating with axial grooves formed at the periphery of the load 114, at the junction between the lobes of the block.
  • the pyrotechnic charge 214 is a solid block provided with longitudinal ribs 13, preferably evenly distributed around its periphery. Each rib 13 abuts against the peripheral wall of the combustion chamber 12. Between each rib, the periphery of the block is thus remote from the wall of the combustion chamber, forming a space F "allowing the passage of gases up to the outlet orifice of the chamber The ribs 13 are easily obtained during the molding operation of the block, and make it possible to limit the number of parts of the gas generator.
  • FIG. 6 schematically illustrates, inside the combustion chamber, a main pyrotechnic charge 314 of the type described in connection with FIG. 3, covered over a part of its surface with a combustion inhibitor varnish 90 .
  • the lateral surface 319 of the pyrotechnic charge 314 is covered with an anticombustion protection coating over its entire length L1, that is to say from one to the other of its faces. end, over its entire circumference.
  • One of the end faces 311a, 311b (here 311 that is facing the igniter) is free (i.e. not inhibited in combustion) while its opposite end face 311b is covered with the combustion inhibitor coating.
  • the combustion front propagates axially in the load 314, and the combustion surface, which corresponds substantially to the radial section of the load, remains relatively constant throughout the combustion.
  • the flow of gas generated in the combustion chamber 12 is moderate because of the small combustion surface, but remains substantially constant.
  • FIG. 7 illustrates an alternative embodiment of FIG. 6, in which an end face 411b of the pyrotechnic charge 414 and the lateral surface 419b of a first axial section of said load 414 extending from said end face are inhibited. inhibited 411b, over a limited length L2 of the load.
  • the lateral surface 419a is not inhibited by combustion on a second section of the load extending from the other of its non-inhibited end faces 411a.
  • the initial combustion surface of the load corresponding to the entire uninhibited surface of the cylinder (one of its end faces and a portion of its lateral surface from said end face) then decreases to be limited to the front surface. of the inhibited cylinder part.
  • the pyrotechnic charge may also be in the form of a cylindrical block with a central channel of circular or star cross-section, in particular a star-channel block comprising at least five branches, inhibited in combustion on any or part of the length of its outer lateral face, the wall of said channel remaining free, and the other characteristics described above in connection with Figures 6 and 7 remaining applicable.
  • an operator initiates a trip command, by which a current is transmitted to the resistive element of the pyrotechnic initiator 16. Under the effect of the current, the resistive element heats by Joule effect, initiating the combustion of the initiation charge.
  • the combustion of the initiation charge rapidly initiates combustion of the intermediate charge of the ignition relay 18.
  • the ignition relay 18 causes the release of gas in the ignition chamber 32, so that the pressure inside said chamber increases rapidly (phase PHI in Figure 3).
  • the free volume of the ignition chamber 32 (i.e., the volume that can be occupied by gases) is very small.
  • the rise in pressure inside this chamber 32 phase PHI in FIG. 5 and thus the transmission of the ignition signal of the pyrotechnic initiator 16 to the main pyrotechnic charge 14 is thus fast and reliable.
  • the gases coming from the intermediate charge 18 initiate in combustion the main pyrotechnic charge 14, which in turn releases a large quantity of gas into the combustion chamber 12.
  • the combustion chamber 12 has a low free volume, for example between 1 and 20 cubic centimeters, its pressurization is rapid and the combustion of the main pyrotechnic charge 14, stable.
  • the free volume of the delay chamber 22 is greater than 4 times, preferably greater than 20 times, that of the combustion chamber 12.
  • the duration of pressurization of the delay chamber 22 is thus increased. compared to that of the combustion chamber 12 (PH3 phase longer than PH2 in Figure 5).
  • outlet orifice 63 of the delay chamber 22 is located directly opposite the upstream face of the piston 104.
  • the piston 602 and the downstream wall 44 of the delay chamber 22 delimit with the cylinder body 102 an actuating chamber 80 of the cylinder receiving the gases coming from said chamber 22 once the seal has been closed. 73 in the open state.
  • the gases contained in the actuating chamber 80 exert on the piston a force proportional to the pressure prevailing in this chamber 80.
  • the piston is finally moved downstream, actuating the jack 100.
  • the PH3 phase of pressure increase of the delay chamber 22, from the opening of the inlet orifice 62 until sufficient pressure is obtained and the opening of the outlet orifice 63 of the chamber, allows to delay the exit of the gases out of the generator 10, and thus the actuation of the cylinder 100, compared to the pyrotechnic gas generators known from the prior art.
  • the gas generator according to the invention used for the acquisition of the curve illustrated in Figure 5 had the following non-limiting characteristics: a free volume of the ignition chamber of 2 cubic centimeters, a free volume of the combustion chamber of 12 cubic centimeters, a free volume of the chamber of retardation of 48 cubic centimeters, a pyrotechnic charge of mass equal to 33 grams, a limiting rupture pressure of the seal 71 closing the inlet orifice 61 of the combustion chamber 12 by 150 bar, a breaking pressure of the cover 72 closing the inlet orifice 62 of the retardation chamber 22 of 90 bar and a limit breaking pressure of the cap 73 closing the outlet orifice 63 of the retardation chamber 22 of 80 bar.

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Abstract

Un générateur de gaz pyrotechnique (10) pour actionner un vérin (100), comprend un corps délimitant une chambre de combustion (12) abritant un chargement pyrotechnique principal (14), et un allumeur (16, 18) pour initier la combustion dudit chargement pyrotechnique principal (14). Le générateur de gaz pyrotechnique (10) comprend au moins une chambre de retardement (22) adaptée pour communiquer avec la chambre de combustion (12) par l'intermédiaire d'au moins un orifice d'entrée (62) et la chambre de retardement (22) est munie d'au moins un orifice de sortie (63) pour la passage des gaz hors dudit générateur de gaz, ledit au moins un orifice de sortie étant muni d'un opercule (73) adapté pour passer d'un état fermé à un état ouvert lorsque la pression à l'intérieur de la chambre de retardement atteint une pression limite de rupture (P1).

Description

GENERATEUR DE GAZ PYROTECHNIQUE
L'invention concerne un générateur de gaz pyrotechnique.
Plus particulièrement, l'invention concerne un générateur de gaz pyrotechnique pour actionner un vérin, notamment un vérin destiné à fermer et/ou ouvrir une structure telle qu'une porte, une cloison ou une vanne dans un bâtiment, un navire ou un avion.
Le générateur de gaz selon l'invention est tout particulièrement adapté pour être intégré dans un vérin à déclenchement manuel.
Des générateurs de gaz pyrotechniques utilisés pour l'actionnement de vérins sont bien connus. Le document FR 2 880 659, par exemple, décrit un générateur de gaz destiné à actionner un vérin commandant l'ouverture en urgence d'une porte d'avion. Dans certains cas, il peut arriver que la commande de déclenchement du générateur de gaz soit située à proximité immédiate de la porte à actionner. Dans ce contexte, le déclenchement du générateur peut présenter un danger pour l'opérateur, si celui-ci ne dispose pas du temps suffisant pour s'éloigner de la porte avant sa brusque mise en mouvement.
La présente invention a pour objectif de fournir un générateur de gaz pour actionner un vérin, permettant une utilisation plus sûre.
Cet objectif est atteint grâce à un générateur de gaz pyrotechnique pour actionner un vérin, comprenant un corps délimitant une chambre de combustion abritant un chargement pyrotechnique principal, et un allumeur pour initier la combustion dudit chargement pyrotechnique principal, caractérisé en ce que ledit générateur de gaz pyrotechnique comprend au moins une chambre de retardement, n'abritant aucun chargement pyrotechnique, délimitée par des parois fixes les unes par rapport aux autres et adaptée pour communiquer avec ladite chambre de combustion par l'intermédiaire d'au moins un orifice d'entrée et en ce que ladite chambre de retardement est munie d'au moins un orifice de sortie pour le passage des gaz hors dudit générateur de gaz, ledit au moins un orifice de sortie étant muni d'un opercule adapté pour passer d'un état fermé à un état ouvert lorsque la pression à l'intérieur de la chambre de retardement atteint une pression limite de rupture. Avec le générateur de gaz selon l'invention, les gaz générés par la combustion du chargement pyrotechnique principal à l'intérieur de la chambre de combustion ne sont pas évacués hors du générateur de gaz dès leur sortie de la chambre de combustion, mais transitent par une chambre de retardement du générateur de gaz.
Dans l'état initial du générateur de gaz, un orifice de sortie de la chambre de retardement, permettant la sortie des gaz à l'extérieur du générateur de gaz, est obturé.
Ainsi, la pression à l'intérieur de la chambre de retardement augmente à mesure que les gaz pénètrent dans cette chambre.
Seulement lorsque la pression à l'intérieur de la chambre de retardement atteint la pression limite de rupture pour laquelle l'opercule est rompu ou effacé, le ou les orifices de sortie de ladite chambre est/sont ouvert(s), de sorte que les gaz peuvent s'échapper hors de la chambre de retardement et hors du générateur de gaz.
Dans le présent exposé, on entend par chambre de retardement une chambre qui, à l'inverse de la chambre de combustion, n'abrite aucun chargement pyrotechnique.
Le temps de montée en pression de la chambre de retardement entre l'allumage du chargement pyrotechnique principal et la rupture de l'opercule obturant chaque orifice de sortie de la chambre de retardement assure une fonction de retard entre le déclenchement de l'allumeur et la délivrance des gaz hors du générateur de gaz. Lorsque le générateur de gaz est destiné à actionner un vérin, le temps séparant le déclenchement de l'allumeur et l'actionnement effectif du vérin (déplacement de l'ensemble coulissant comprenant notamment le piston) est augmenté. Ainsi, si le vérin est destiné à actionner le mouvement d'une structure, les personnes situées à proximité de cette structure disposent du délai nécessaire pour s'en écarter après le déclenchement de l'allumeur.
La chambre de retardement a, en outre, un effet amortisseur
(fréquentiel et impulsionnel) sur le fonctionnement du vérin auquel est associé le générateur de gaz.
Selon un exemple de réalisation, le corps du générateur de gaz est allongé selon une direction principale, la chambre de combustion et la chambre de retardement étant disposées l'une à la suite de l'autre à l'intérieur dudit corps dans la direction principale.
Selon un exemple, la chambre de combustion est située en aval de l'allumeur, et la chambre de retardement est située en aval de la chambre de combustion.
Selon un exemple, la chambre de retardement est délimitée, dans la direction principale, par une paroi amont et une paroi aval, et l'orifice d'entrée est ménagé dans ladite paroi amont et l'orifice de sortie est ménagé dans ladite paroi aval.
Dans le présent exposé, sauf précision contraire, une direction axiale est une direction parallèle à l'axe principal du corps du générateur de gaz. En outre, une direction radiale est une direction perpendiculaire à l'axe principal du corps et coupant cet axe.
Sauf précision contraire, les adjectifs et adverbes axial, radial, axialement et radialement sont utilisés en référence aux directions axiale et radiale précitées. De la même manière, un plan axial est un plan parallèle à l'axe principal du corps de générateur et un plan radial est un plan perpendiculaire à cet axe.
Enfin, les termes amont et aval sont définis par rapport au sens de déplacement des gaz à l'intérieur du générateur de gaz. Lorsque le générateur de gaz est couplé à un vérin, les termes amont et aval correspondent généralement au sens de coulissement du piston sous l'effet du déclenchement du générateur de gaz.
Selon un exemple de réalisation, la chambre de combustion et la chambre de retardement présentent une paroi intermédiaire commune s'étendant sensiblement transversalement à ladite direction principale et dans laquelle est ménagé ledit au moins un orifice d'entrée de la chambre de retardement.
Selon un exemple de réalisation, l'orifice de sortie de la chambre de retardement est ménagé dans la paroi de ladite chambre qui, dans la direction principale, est opposée à la chambre de combustion.
Selon une disposition avantageuse, le corps du générateur de gaz est cylindrique.
Selon un exemple de réalisation, le chargement pyrotechnique principal est agencé à l'intérieur de la chambre de combustion de telle sorte qu'un espace formant passage pour les gaz est défini radialement entre la paroi de la chambre de combustion et le chargement. Dans ce cas, le chargement pyrotechnique peut se présenter sous la forme d'un bloc plein ou d'un empilement de disques pleins. L'espace ainsi défini s'étend alors sur toute la longueur du chargement pyrotechnique, dans la direction principale du générateur de gaz, de telle sorte que les gaz puissent transiter jusqu'à l'orifice de sortie de la chambre de combustion.
Par exemple, le chargement pyrotechnique est espacé de la paroi de la chambre de combustion par des moyens d'espacement, notamment des tiges de centrage.
Selon un autre exemple, le chargement pyrotechnique comprend localement, sur sa périphérie, au moins une partie en saillie adaptée à venir en appui contre la paroi de la chambre de combustion. Le chargement pyrotechnique est ainsi éloigné de la paroi de la chambre de combustion aux abords de la partie en saillie et un passage pour les gaz est défini de part et d'autre de ladite partie en saillie.
Selon une disposition de l'invention, l'orifice d'entrée de la chambre de retardement est muni d'un opercule adapté pour passer d'un état fermé à un état ouvert lorsque la pression des gaz à l'intérieur de la chambre de combustion atteint une pression limite de rupture. Cette disposition a comme premier effet d'assurer une montée en pression rapide de la chambre de combustion à l'allumage du chargement pyrotechnique principal. L'allumage est fiable et reproductible, sans risque d'extinction. Une deuxième conséquence est que le retard avec lequel les gaz générés par le chargement pyrotechnique s'échappent du générateur de gaz est accentué.
Selon un exemple avantageux de réalisation, l'allumeur comprend un initiateur pyrotechnique.
Pour solliciter l'initiateur pyrotechnique, l'allumeur peut comprendre des moyens de déclenchement mécaniques (par exemple un relais piézoélectrique ou d'un percuteur à amorce) ou des moyens de déclenchement électriques de l'initiateur pyrotechnique (initiateur électro pyrotechnique), notamment reliés à un boîtier de commande. Selon un exemple de réalisation, l'initiateur pyrotechnique est agencé pour pouvoir allumer directement le chargement pyrotechnique principal contenu dans la chambre de combustion.
Selon une variante, l'initiateur est espacé du chargement pyrotechnique principal et l'allumeur comprend, outre l'initiateur pyrotechnique, un relais d'allumage.
Dans le présent exposé, on entend par relais d'allumage un chargement pyrotechnique intermédiaire adapté pour recevoir un signal d'amorçage de l'initiateur pyrotechnique et pour transmettre ce signal au chargement pyrotechnique principal.
Selon un exemple de réalisation, le générateur de gaz comprend une chambre d'allumage adaptée pour communiquer avec ladite chambre de combustion par l'intermédiaire d'au moins un orifice d'allumage, et l'initiateur pyrotechnique et le relais d'allumage sont logés dans cette chambre d'allumage. Sous l'effet d'une commande de déclenchement, l'initiateur pyrotechnique initie la combustion du relais d'allumage, qui génère des gaz à l'intérieur de la chambre d'allumage. Ces gaz, en pénétrant dans la chambre de combustion par l'orifice d'allumage, initient la combustion du chargement pyrotechnique principal.
L'orifice d'allumage est éventuellement operculé pour assurer une montée en pression rapide de la chambre d'allumage et la fiabilité de l'allumage du relais d'allumage. La durée de combustion dudit relais d'allumage est typiquement de 0,1 à 1 s.
De façon caractéristique, la chambre de combustion présente un volume libre faible (typiquement entre 1 à 20 centimètre cubes) de façon à assurer sa mise en pression rapide et la combustion stable du chargement pyrotechnique principal.
Par volume libre d'une chambre on entend, dans le présent exposé, le volume initial (avant déclenchement du générateur de gaz) de cette chambre pouvant être occupé par des gaz.
De préférence, le volume libre de la chambre de retardement est supérieur à 4 fois, de préférence supérieur à 20 fois, le volume libre de la chambre de combustion. La montée en pression dans la chambre de retardement est donc généralement plus lente que celle de la chambre de combustion. De façon générale, l'homme du métier saura déterminer le volume optimal de la chambre de retardement en fonction de la section d'écoulement respective de l'orifice d'entrée et de l'orifice de sortie de la chambre de retardement, afin d'assurer une pression suffisante dans la chambre de combustion. En particulier, si l'orifice d'entrée de la chambre de retardement, de section suffisamment faible, forme une tuyère, le volume de la chambre de retardement pourra être important. Si, au contraire, l'orifice d'entrée de la chambre de retardement présente une section importante, le volume de la chambre de retardement sera de préférence limité, de même que la section de son orifice de sortie, afin d'éviter l'extinction de la combustion du chargement pyrotechnique principal.
Le chargement pyrotechnique principal peut présenter des configurations et notamment des formes et dimensions très diverses. Il peut par exemple se présenter sous la forme de grains, de pastille(s), ou encore de disque(s) ou de bloc(s) pleins, à canal/canaux et/ou lobés. La forme de ces éléments peut par exemple être sphérique, ovoïde ou cylindrique. Les grains ont généralement une masse de quelques milligrammes, les pastilles une masse de quelques dixièmes de grammes à quelques grammes, et les disques et les blocs, de quelques dizaines de grammes à une centaine de grammes.
Le chargement pyrotechnique principal peut par exemple présenter une composition du type décrit dans les demandes de brevets WO 2006/134 311 et WO 2007/042 735, notamment une composition constituée majoritairement de nitrate de guanidine et de nitrate basique de cuivre.
L'homme du métier pourra aisément régler la vitesse de combustion de ces composés et dimensionner le chargement pyrotechnique principal de façon à obtenir les séquences de pressurisation adéquate.
Selon un exemple de réalisation de l'invention, une partie de la surface de combustion du chargement pyrotechnique principal peut être recouverte d'un revêtement de protection inhibiteur de combustion.
Généralement, la partie inhibée en combustion est recouverte d'une couche de matériau inhibiteur de combustion se présentant sous la forme d'un vernis (non combustible). Ce procédé, de même que des exemples de matériaux inhibiteurs pouvant être mis en œuvre, sont décrits notamment dans la demande de brevet FR 2 275 425 et le brevet US 5,682,013.
Dans le cas d'un chargement de type courant à surface entièrement libre, le débit de gaz est très élevé à l'allumage, ce qui permet une montée en pression rapide de la chambre de combustion puis de la chambre de retardement, entraînant la rupture rapide de l'opercule en sortie de la chambre de retardement. Mais à mesure que le chargement se consume, la surface de combustion diminue et le débit de gaz générés décroît. Dans certains cas, la quantité de gaz générés après ouverture de l'orifice de sortie de la chambre de retardement n'est plus suffisante, par exemple pour déplacer efficacement un piston situé en sortie du générateur de gaz ou_ pour maintenir une pression suffisante en amont d'un tel piston pour assurer son amortissement.
L'utilisation d'un chargement pyrotechnique principal ayant une partie de sa surface recouverte d'un revêtement inhibiteur de combustion permet d'adapter la surface de combustion et donc le débit de gaz, de façon à optimiser l'allumage, les conditions (durée notamment) de pressurisation des chambres de combustion et de retardement, et les conditions de délivrance des gaz de combustion en dehors du générateur de gaz.
Parmi les chargements pyrotechniques convenant pour générer, par combustion, un temps long de combustion et un débit de gaz quasi constant, on peut, à titre non limitatif, citer un chargement pyrotechnique présentant une forme sensiblement cylindrique, notamment en forme de cylindre droit, par exemple de type bloc monolithe plein ou de type empilement de disques, définie par une première et une deuxième face d'extrémité et une surface latérale s'étendant entre lesdites faces d'extrémités, la première face d'extrémité étant recouverte d'un revêtement de protection inhibiteur de combustion, la deuxième face d'extrémité étant libre et la surface latérale étant recouverte d'un revêtement inhibiteur de combustion sur une partie de sa longueur à partir de ladite première face d'extrémité et étant libre sur le reste de sa longueur. Dans ce cas, le chargement pyrotechnique présente un premier tronçon avec une surface libre (i.e. non inhibée) de dimensions suffisantes pour assurer l'allumage et une mise en combustion rapide et reproductible du chargement, puis un second tronçon inhibé assurant une progression axiale du front de combustion et donc un temps long de fonctionnement, de préférence à débit quasi constant.
Selon un autre exemple de réalisation, la première face d'extrémité du chargement et toute sa surface latérale sont recouvertes d'un revêtement inhibiteur de combustion tandis que la deuxième face d'extrémité est libre. La surface latérale du chargement est donc inhibée en combustion sur toute sa longueur (i.e. de sa première à sa deuxième face d'extrémité axiale).
L'homme du métier saura aussi appliquer les principes précités sur un chargement pyrotechnique principal sous forme de bloc cylindrique à canal central cylindrique droit ou étoilé, en inhibant en combustion une partie de sa surface pour répondre aux spécifications d'allumage. Dans ce cas, généralement, le revêtement inhibiteur de combustion est réparti conformément aux exemples précités, la surface interne du bloc restant libre.
L'invention concerne également un ensemble comprenant un vérin muni d'un corps de vérin abritant un ensemble mobile comportant un piston et une tige faisant saillie à une extrémité dudit corps, et un générateur de gaz pyrotechnique tel que décrit précédemment, dans lequel la chambre de retardement du générateur de gaz est agencée par rapport au piston du vérin de sorte que la pression des gaz s'échappant par l'orifice d'échappement applique un effort sur le piston.
Selon un exemple de réalisation, le vérin et le générateur de gaz sont reliés l'un à l'autre de sorte que le ou les orifices de sortie de la chambre de retardement sont positionnés en regard du piston.
Selon un exemple de réalisation, une chambre d'actionnement est définie entre la chambre de retardement et le piston, la chambre de retardement communiquant avec ladite chambre d'actionnement par l'orifice de sortie. Par exemple, la chambre d'actionnement est délimitée par la chambre de retardement et le piston d'une part, par le corps du générateur et/ou par le corps du vérin d'autre part.
L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages propres à celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'un ensemble formé par un générateur de gaz pyrotechnique et un vérin selon l'invention, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue en perspective, partiellement arrachée, d'un ensemble selon l'invention comprenant un générateur de gaz pyrotechnique et un vérin actionnable par ledit générateur de gaz ;
- la figure 2 est une section du générateur de gaz selon le plan II-II de la figure 2,
- la figure 3 est une section du générateur de gaz selon le plan III-III de la figure 2, illustrant une variante de positionnement du chargement pyrotechnique principal à l'intérieur de la chambre de combustion ;
- la figure 4 est une section du générateur de gaz selon le plan IV-IV de la figure 2, illustrant encore une autre variante de configuration du chargement pyrotechnique principal à l'intérieur de la chambre de combustion ;
- la figure 5 est un graphique illustrant la séquence de pressurisation des différentes sections de l'ensemble de la figure 1, après déclenchement du générateur de gaz.
- La figure 6 est une vue en coupe axiale montrant un exemple particulier de chargement pyrotechnique pouvant être utilisé dans le générateur de gaz selon l'invention ;
- La figure 7 est une vue en coupe axiale montrant un autre exemple de chargement pyrotechnique pouvant être utilisé.
La figure 1 montre un ensemble comprenant un vérin 100 et un générateur de gaz 10 selon l'invention coopérant avec ledit vérin 100 pour l'actionner sous l'effet d'une commande de déclenchement.
Le vérin 100 comprend un corps cylindrique creux 102 d'axe X, dans lequel est disposé un ensemble mobile formé par un piston 104 monté coulissant le long de la paroi radiale interne du corps 102 et par une tige 106 solidaire du piston 104 et faisant saillie à l'extrémité aval du corps 102.
Bien que cela ne soit pas représenté, l'extrémité aval de la tige 106 est reliée directement ou indirectement à une structure à actionner, par exemple une porte, notamment une porte d'avion.
Le générateur de gaz 10 comprend, lui, un corps de générateur 60, de forme générale cylindrique (d'axe X), dont l'extrémité aval est reliée, par des moyens adaptés, à l'extrémité amont du corps de vérin 102.
Le corps de générateur 60 abrite une chambre de combustion 12 dans laquelle est logé un chargement pyrotechnique principal 14, une chambre d'allumage 32 qui communique avec la chambre de combustion 12 et contient un allumeur destiné à initier la combustion du chargement pyrotechnique principal 14, et une chambre de retardement 22 communiquant avec la chambre de combustion 12.
Dans l'exemple, la chambre d'allumage 32, la chambre de combustion 12 et la chambre de retardement 22 sont disposées, dans cet ordre, de l'amont vers l'aval le long de l'axe X.
Chacune de ces chambres 32, 12, 22 est délimitée, en direction radiale, par le corps 60 et en direction axiale, par des parois respectivement amont et aval s'étendant transversalement à la direction longitudinale X du corps 60.
Un orifice d'entrée 61 de la chambre de combustion 12, formé ici dans sa paroi amont 40, permet la communication de ladite chambre 12 avec la chambre d'allumage 32.
Comme il ressort de la figure 1, la chambre de retardement 22 communique avec la chambre de combustion 12 par le biais d'un orifice d'entrée 62 formé ici dans la paroi amont 42 de la chambre de retardement 22. La chambre de retardement 22 est par ailleurs pourvue d'un orifice de sortie 63 formé dans sa paroi aval 44 et qui constitue un orifice de sortie vers l'extérieur du générateur de gaz 10.
Dans l'exemple, l'orifice d'entrée 61 de la chambre de combustion 12 et les orifices amont et aval 62, 63 de la chambre de retardement 22 sont tous obturés par un opercule détachable ou cassable, respectivement 71, 72 et 73. Chaque opercule 71, 72, 73 est adapté à passer d'un état fermé dans lequel l'orifice respectivement 61, 62, 63 avec lequel il coopère est fermé, à un état ouvert dans lequel l'orifice est ouvert, lorsqu'une pression limite de rupture lui est appliquée. A noter que l'opercule 73 adapté à obturer l'orifice de sortie de la chambre de retardement est de préférence non fragmentable pour éviter l'introduction de pièces, notamment de pièces métalliques si l'opercule est en métal, dans le corps du vérin.
L'allumeur comprend ici un initiateur pyrotechnique 16, des moyens de déclenchement 15 de cet initiateur pyrotechnique 16 et un relais d'allumage 18 formé d'un chargement pyrotechnique intermédiaire.
L'initiateur pyrotechnique 16, de type connu, comprend par exemple un élément résistif chauffant (non représenté) placé au contact d'un matériau pyrotechnique formant un chargement dit d'initiation.
Les moyens de déclenchement 15 peuvent par exemple être constitués d'une amenée de courant reliée à un boîtier de commande 17 d'une part et à l'élément résistif chauffant (non représenté) de l'initiateur d'autre part.
Un tel initiateur électro-pyrotechnique 16 est adapté à initier la combustion du relais d'allumage 18, ladite combustion engendrant des gaz adaptés à initier la combustion du chargement pyrotechnique principal 14 comme il sera décrit plus en détail dans la suite.
Dans l'exemple des figures 1 et 2, le chargement pyrotechnique principal 14 présente une forme de bloc cylindrique creux en matériau pyrotechnique, bordant la paroi périphérique de la chambre de combustion 12. L'espace libre de la chambre de combustion 12 est noté F sur la figure 2.
Selon une variante de réalisation illustrée sur la figure 3, le chargement pyrotechnique principal 114 peut aussi prendre la forme d'un bloc cylindrique, plein ou creux. Dans ce cas, afin de préserver un espace libre F' pour l'expansion et le passage des gaz dans la chambre de combustion 12, le chargement 114 est maintenu espacé de la paroi périphérique de la chambre 12, de préférence sur toute sa circonférence, par des moyens d'espacement 50. Dans l'exemple illustré, plus particulièrement, le bloc de chargement pyrotechnique principal est un bloc plein lobé, en particulier trilobé, et les moyens d'espacement sont des tiges de centrage, par exemple fixées aux parois amont et aval de la chambre 12, et coopérant avec des rainures axiales formées à la périphérie du chargement 114, à la jonction entre les lobes du bloc.
Selon une autre variante de réalisation illustrée sur la figure 4, le chargement pyrotechnique 214 est un bloc plein pourvu de nervures longitudinales 13, de préférence réparties régulièrement sur sa périphérie. Chaque nervure 13 vient en appui contre la paroi périphérique de la chambre de combustion 12. Entre chaque nervure, la périphérie du bloc est ainsi éloignée de la paroi de la chambre de combustion, formant un espace F" permettant le passage des gaz jusqu'à l'orifice de sortie de la chambre. Les nervures 13 sont obtenues facilement lors de l'opération de moulage du bloc, et permettent de limiter le nombre de pièces du générateur de gaz.
Dans certains cas nécessitant la génération de gaz durant une période longue et avec un débit sensiblement constant, il peut être envisagé de traiter une partie de la surface du chargement pyrotechnique principal avec un revêtement de protection inhibiteur de combustion, ce qui permet de privilégier un sens de propagation du front de combustion au cours du temps. On dit alors que le chargement pyrotechnique est inhibé en combustion sur une partie de sa surface.
La figure 6 illustre de façon schématique, à l'intérieur de la chambre de combustion, un chargement pyrotechnique principal 314 du type décrit en liaison avec la figure 3, recouvert, sur une partie de sa surface, d'un vernis inhibiteur de combustion 90.
Dans l'exemple, la surface latérale 319 du chargement pyrotechnique 314 est recouverte d'un revêtement de protection anticombustion sur toute sa longueur Ll, c'est-à-dire depuis l'une jusqu'à l'autre de ses faces d'extrémité, sur l'ensemble de sa circonférence. L'une des faces d'extrémité 311a, 311b (ici celle 311a orientée vers l'allumeur) est libre (i.e. non inhibée en combustion) tandis que sa face d'extrémité opposée 311b est, elle, recouverte du revêtement inhibiteur de combustion.
Avec un tel agencement, le front de combustion se propage axialement dans le chargement 314, et la surface de combustion, qui correspond sensiblement à la section radiale du chargement, reste relativement constante tout au long de la combustion. Le débit de gaz générés dans la chambre de combustion 12 est modéré du fait de la faible surface de combustion, mais reste ainsi sensiblement constant.
La figure 7 illustre une variante de réalisation de la figure 6, dans laquelle sont inhibées une face d'extrémité 411b du chargement pyrotechnique 414 et la surface latérale 419b d'un premier tronçon axial dudit chargement 414 s'étendant depuis ladite face d'extrémité inhibée 411b, sur une longueur limitée L2 du chargement. La surface latérale 419a n'est pas inhibée en combustion sur un second tronçon du chargement s'étendant à partir de l'autre de ses faces d'extrémité 411a non-inhibée. La surface de combustion initiale du chargement, correspondant à toute la surface non inhibée du cylindre (une de ses faces d'extrémité et une partie de sa surface latérale à partir de ladite face d'extrémité) décroit ensuite pour être limitée à la surface frontale de la partie du cylindre inhibée.
Selon une variante (non illustrée), le chargement pyrotechnique pourra aussi se présenter sous la forme d'un bloc cylindrique à canal central de section circulaire ou en étoile, notamment un bloc à canal étoilé comportant au moins cinq branches, inhibé en combustion sur tout ou partie de la longueur de sa face latérale externe, la paroi dudit canal restant libre, et les autres caractéristiques décrites précédemment en liaison avec les figures 6 et 7 restant applicables.
Dans les modes de réalisation des figures 3, 4, 6 et 7, on prendra soin d'espacer axialement le chargement pyrotechnique des parois d'extrémités axiales de la chambre de combustion.
Tout au moins, plus généralement, on veillera à libérer les orifices de la chambre de combustion formés dans ces parois et destinés au passage des gaz.
Le principe de fonctionnement du générateur de gaz pyrotechnique 10 ainsi décrit, lors de l'actionnement d'un vérin 100 du type précité, va à présent être explicité en référence aux figures 1 et 5.
A un instant T=T0, un opérateur initie une commande de déclenchement, par laquelle un courant est transmis à l'élément résistif de l'initiateur pyrotechnique 16. Sous l'effet du courant, l'élément résistif chauffe par effet joule, initiant la combustion du chargement d'initiation.
La combustion du chargement d'initiation initie rapidement en combustion le chargement intermédiaire du relais d'allumage 18. En brûlant, le relais d'allumage 18 entraîne la libération de gaz dans la chambre d'allumage 32, de sorte que la pression à l'intérieur de ladite chambre augmente rapidement (phase PHI sur la figure 3).
Le volume libre de la chambre d'allumage 32 (i.e. le volume pouvant être occupé par des gaz) est très faible. La montée en pression à l'intérieur de cette chambre 32 (phase PHI sur la figure 5) et ainsi la transmission du signal d'amorçage de l'initiateur pyrotechnique 16 au chargement pyrotechnique principal 14 est ainsi rapide et fiable.
A un instant T=TA, la pression à l'intérieur de la chambre d'allumage 32 atteint la pression limite de rupture PI de l'obturateur 71, de sorte que celui-ci passe de son état fermé à son état ouvert, permettant le passage des gaz depuis la chambre d'allumage 32 jusque dans la chambre de combustion 12.
A cet instant TA, la pression dans la chambre d'allumage 32 connaît une chute rapide et simultanément, la pression augmente dans la chambre de combustion 12 jusqu'à l'équilibre des pressions dans les deux chambres (instant TB sur la courbe de la figure 5).
Dans le même temps, les gaz issus du chargement intermédiaire 18 initient en combustion le chargement pyrotechnique principal 14, qui libère à son tour une quantité importante de gaz dans la chambre de combustion 12.
Au fur et à mesure que la combustion s'effectue, la pression à l'intérieur de la chambre de combustion 12 et de la chambre d'allumage 32 augmente (phase PH2 sur la figure 5).
La chambre de combustion 12 présentant un volume libre faible, par exemple compris entre 1 et 20 centimètres cubes, sa mise en pression est rapide et la combustion du chargement pyrotechnique principal 14, stable.
Lorsque la pression atteint la pression limite de rupture P2 de l'obturateur 72, celui-ci passe dans son état ouvert, permettant le passage des gaz depuis la chambre de combustion 12 jusque dans la chambre de retardement 22. A cet instant T=TC, la pression chute très rapidement dans la chambre de combustion 12 et dans la chambre d'allumage 32 et dans le même temps, augmente très rapidement dans la chambre de retardement 22. A un instant T=TD, les pressions dans les trois chambres 12, 22, 32 sont sensiblement équilibrées. Le chargement pyrotechnique principal 14 continuant cependant à émettre des gaz, la pression à l'intérieur du générateur de gaz 10 continue à augmenter progressivement.
Selon une disposition préférentielle, le volume libre de la chambre de retardement 22 est supérieur à 4 fois, de préférence supérieure à 20 fois, celui de la chambre de combustion 12. La durée de mise en pression de la chambre de retardement 22 est donc augmentée par rapport à celle de la chambre de combustion 12 (phase PH3 plus longue que PH2 sur la figure 5).
A un instant TE, la pression à l'intérieur du générateur de gaz atteint la pression limite de rupture P3 de l'obturateur 73, de sorte que celui-ci passe dans son état ouvert, permettant le passage des gaz hors de la chambre de retardement 22. A cet instant T=TE, les gaz sont transmis au piston 104 pour l'actionnement du vérin 100.
Dans l'exemple, l'orifice de sortie 63 de la chambre de retardement 22 est situé directement en regard de la face amont du piston 104.
Comme il ressort de la figure 1, le piston 602 et la paroi aval 44 de la chambre de retardement 22 délimitent avec le corps de vérin 102 une chambre d'actionnement 80 du vérin recevant les gaz provenant de ladite chambre 22 une fois l'opercule 73 à l'état ouvert. Les gaz contenus dans la chambre d'actionnement 80 exercent sur le piston un effort proportionnel à la pression régnant cette chambre 80. Pour une pression prédéterminée, le piston est finalement déplacé vers l'aval, actionnant le vérin 100.
On comprend que la phase PH3 de montée en pression de la chambre de retardement 22, depuis l'ouverture de l'orifice d'entrée 62 jusqu'à l'obtention d'une pression suffisante et l'ouverture de l'orifice de sortie 63 de la chambre, permet de retarder la sortie des gaz hors du générateur 10, et donc l'actionnement du vérin 100, par rapport aux générateurs de gaz pyrotechniques connus de l'art antérieur.
A noter que le générateur de gaz selon l'invention utilisé pour l'acquisition de la courbe illustrée sur la figure 5 présentait les caractéristiques non limitatives suivantes: un volume libre de la chambre d'allumage de 2 centimètres cube, un volume libre de la chambre de combustion de 12 centimètres cube, un volume libre de la chambre de retardement de 48 centimètres cube, un chargement pyrotechnique de masse égale à 33 grammes, une pression limite de rupture de l'opercule 71 obturant l'orifice d'entrée 61 de la chambre de combustion 12 de 150 bars, une pression limite de rupture de l'opercule 72 obturant l'orifice d'entrée 62 de la chambre de retardement 22 de 90 bars et une pression limite de rupture de l'opercule 73 obturant l'orifice de sortie 63 de la chambre de retardement 22 de 80 bars.

Claims

REVENDICATIONS
1. Générateur de gaz pyrotechnique (10) pour actionner un vérin (100), comprenant un corps (60) délimitant une chambre de combustion (12) abritant un chargement pyrotechnique principal (14), et un allumeur (16, 18) pour initier la combustion dudit chargement pyrotechnique principal (14), caractérisé en ce que ledit générateur de gaz pyrotechnique (10) comprend au moins une chambre de retardement (22), n'abritant aucun chargement pyrotechnique, délimitée par des parois fixes les unes par rapport aux autres et adaptée pour communiquer avec ladite chambre de combustion (12) par l'intermédiaire d'au moins un orifice d'entrée (62) et en ce que ladite chambre de retardement (22) est munie d'au moins un orifice de sortie (63) pour le passage des gaz hors dudit générateur de gaz, ledit au moins un orifice de sortie étant muni d'un opercule (73) adapté pour passer d'un état fermé à un état ouvert lorsque la pression à l'intérieur de la chambre de retardement atteint une pression limite de rupture (PI).
2. Générateur de gaz (10) selon la revendication 1, dans lequel le corps de générateur (60) est allongé selon une direction principale (X), la chambre de combustion (12) et la chambre de retardement (22) étant disposées l'une à la suite de l'autre à l'intérieur dudit corps (60) dans ladite direction principale (X).
3. Générateur de gaz (10) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la chambre de retardement (22) est délimitée, dans la direction principale (X), par une paroi amont (42) et une paroi aval (44), l'orifice d'entrée (62) étant ménagé dans ladite paroi amont (42) et l'orifice de sortie (63) étant ménagé dans ladite paroi aval (44).
4. Générateur de gaz (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le corps (60) est cylindrique.
5. Générateur de gaz (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le chargement pyrotechnique principal (114, 214, 314, 414) est agencé à l'intérieur de la chambre de combustion de telle sorte qu'un espace formant passage pour les gaz est défini radialement entre la paroi de la chambre de combustion (12) et ledit chargement (114, 214, 314, 414).
6. Générateur de gaz (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le chargement pyrotechnique (114) est espacé de la paroi de la chambre de combustion (12) par des moyens d'espacement (50), notamment des tiges de centrage.
7. Générateur de gaz (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le chargement pyrotechnique (214) comprend localement, sur sa périphérie, au moins une partie en saillie (13) adaptée à venir en appui contre la paroi de la chambre de combustion (12).
8. Générateur de gaz (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel une partie de la surface du chargement pyrotechnique principal (314, 414) est recouverte d'un revêtement de protection inhibiteur de combustion.
9. Générateur de gaz (10) selon la revendication 8, dans lequel le chargement pyrotechnique principal (414) présente une forme sensiblement cylindrique définie par une première et une deuxième face d'extrémité (411a, 411b) et une surface latérale (419) s'étendant entre lesdites faces d'extrémités, la première face d'extrémité (411b) étant recouverte d'un revêtement de protection inhibiteur de combustion, la deuxième face d'extrémité (411a) étant libre et la surface latérale (419) étant recouverte d'un revêtement inhibiteur de combustion sur une partie de sa longueur à partir de ladite première face d'extrémité (411b) et libre sur le reste de sa longueur.
10. Générateur de gaz (10) selon la revendication 8, dans lequel le chargement pyrotechnique principal (314) présente une forme sensiblement cylindrique définie par une première et une deuxième face d'extrémité (311a, 311b) et une surface latérale (319) s'étendant entre lesdites faces d'extrémités, la première face d'extrémité (311b) et toute sa surface latérale (319) étant recouvertes d'un revêtement inhibiteur de combustion tandis que la deuxième face d'extrémité (311a) est libre.
11. Générateur de gaz (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel le volume libre de la chambre de retardement (22) est supérieur à 4 fois, de préférence supérieur à 20 fois le volume libre de la chambre de combustion (12).
12. Générateur de gaz (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel l'orifice d'entrée (62) de la chambre de retardement (22) est muni d'un opercule (72) adapté pour passer d'un état fermé à un état ouvert lorsque la pression des gaz à l'intérieur de la chambre de combustion atteint une deuxième pression limite de rupture (P2).
13. Générateur de gaz (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel l'allumeur comprend un initiateur pyrotechnique (16).
14. Générateur de gaz (10) selon la revendication 13, dans lequel l'allumeur comprend des moyens de déclenchement (15) mécaniques de l'initiateur pyrotechnique (16).
15. Générateur de gaz (10) selon la revendication 13 ou 14, dans lequel l'allumeur comprend des moyens de déclenchement (15) électriques de l'initiateur pyrotechnique (16).
16. Générateur de gaz (10) selon l'une quelconque des revendications 13 à 15, dans lequel l'allumeur comprend en outre un relais d'allumage (18).
17. Générateur de gaz (10) selon la revendication 16, comprenant en outre une chambre d'allumage (32) adaptée pour communiquer avec la chambre de combustion (12) par l'intermédiaire d'au moins un orifice d'entrée (61) de la chambre de combustion, l'initiateur pyrotechnique (16) et le relais d'allumage (18) étant logés dans ladite chambre d'allumage (32).
18. Ensemble comprenant un vérin (100) muni d'un corps de vérin (102) abritant un ensemble mobile comportant un piston (104) et une tige (106) faisant saillie à une extrémité dudit corps (102), et un générateur de gaz pyrotechnique (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, dans lequel la chambre de retardement (22) du générateur de gaz est agencée par rapport au piston (104) du vérin (100) de sorte que la pression des gaz s'échappant par l'orifice de sortie (63) applique un effort sur le piston (104).
19. Ensemble selon la revendication 18, dans lequel une chambre d'actionnement (80) est définie entre la chambre de retardement (22) et le piston (104), la chambre de retardement communiquant avec ladite chambre d'actionnement par l'orifice de sortie (63).
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