WO2023111463A1 - Ensemble separable par decoupe pyrotechnique - Google Patents

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WO2023111463A1
WO2023111463A1 PCT/FR2022/052371 FR2022052371W WO2023111463A1 WO 2023111463 A1 WO2023111463 A1 WO 2023111463A1 FR 2022052371 W FR2022052371 W FR 2022052371W WO 2023111463 A1 WO2023111463 A1 WO 2023111463A1
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WO
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cut
detonating cord
holding element
separable
assembly according
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PCT/FR2022/052371
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English (en)
Inventor
Bertrand Haguenauer
Eric GIBAUD
Romain BAILLEUL
Raphaël GRAFF
Original Assignee
Pyroalliance
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Publication date
Application filed by Pyroalliance filed Critical Pyroalliance
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Publication of WO2023111463A1 publication Critical patent/WO2023111463A1/fr

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B15/00—Self-propelled projectiles or missiles, e.g. rockets; Guided missiles
    • F42B15/36—Means for interconnecting rocket-motor and body section; Multi-stage connectors; Disconnecting means
    • F42B15/38—Ring-shaped explosive elements for the separation of rocket parts

Definitions

  • the invention relates to pyrotechnic devices used to cut structures, and in particular to detonating cutting cords.
  • Detonating cords intended for cutting structures are generally in the form of a dihedral explosive hollow charge covered, at least in their hollow part, with a metal coating or a coating comprising metal particles. Such cords are for example described in the documents EP0263204 or US2006201373A1.
  • the liner is dihedral in shape, which means that its cross section forms a V.
  • the detonation of the explosive substance projects the two faces of the liner, i.e. the two inner faces of the dihedral, in the plane of symmetry said coating where their collision gives rise to a plane metal jet, in the form of a blade, animated by a high speed.
  • a plane metal jet in the form of a blade, animated by a high speed.
  • detonating cords consisting of a hollow charge with a metallic coating are very effective but suffer from being relatively undeformable, depending on the proportion of metallic particles present in the coating. These detonating cords are therefore not suitable for cutting structures annular rings of small diameter, or any other structure imposing a significant curvature.
  • the invention aims to avoid such drawbacks and proposes for this purpose an assembly separable by pyrotechnic cutting, comprising a structure to be cut, a holding element and a detonating cord comprising an explosive mixture surrounded by an envelope, said assembly being characterized in that that the detonating cord has a section of oblong shape whose axis of symmetry of shortest length extends between a first elongated surface and a second elongated surface opposite the first elongated surface of said detonating cord, the detonating cord being arranged in a cavity formed between the structure to be cut and the holding element so that the first elongated surface of the detonating cord is maintained in contact with the structure to be cut and that the second elongated surface of the detonating cord is maintained in contact with the holding element.
  • the detonating cord casing is configured to rupture upon activation of the detonating cord.
  • a shock wave propagates at very high speed in the detonating cord and causes the structure to be cut to break.
  • the rupture will be all the more facilitated and significant as the surface in direct contact with the structure to be cut is large.
  • a high-performance cut will be obtained in the direction perpendicular to the elongated surface of the cord, i.e. that is to say in the direction of the axis of symmetry of shortest length of the cord.
  • the flat shape and the reduced dimensions of the cord allow it to be easily integrated into a device, including in the case of a small-diameter annular device, while maintaining significant cutting power.
  • the cutting of the structure is not carried out by projection of a jet, which requires a recoil distance, the size associated with the pyrotechnic device is small.
  • no prior embrittlement of the structure to be cut is necessary.
  • the casing of the detonating cord is made of a metal whose Young's modulus is less than 90 MPa.
  • the casing of the detonating cord is more flexible and further improves the ability of the detonating cord to bend.
  • the casing of the detonating cord is made of aluminum.
  • the explosive mixture comprises octocire.
  • the explosive mixture includes octogen and wax.
  • the holding element is made of the same material as the structure to be cut.
  • the thickness of the holding element corresponds to between 90% and 110% of the thickness of the structure to be cut in the extension of the axis of symmetry of shortest length.
  • the walls of the cavity belonging to the holding element form a surface that can be derived at any point.
  • the walls of the cavity belonging to the holding element are not subjected to excessive stress concentrations which could weaken said holding element.
  • the walls of the cavity belonging to the structure to be cut form a surface which can be derived at any point.
  • the walls of the cavity belonging to the structure to be cut are not subjected to excessive stress concentrations which could weaken said structure to be cut.
  • the walls of the cavity form a surface which can be derived at any point.
  • Figure 1 is a partial view of an assembly separable by pyrotechnic cutting according to the invention.
  • Figure 2 is a sectional view of the separable assembly by pyrotechnic cutting shown in Figure 1.
  • Figure 3 is a sectional view of the assembly separable by pyrotechnic cutting shown in Figure 1 during the detonation of the detonating cord.
  • Figure 4 is a sectional view of the assembly separable by pyrotechnic cutting shown in Figure 1 after the detonation of the detonating cord.
  • Figure 5 is a photograph during a test of a separable assembly by pyrotechnic cutting according to the invention before detonation of the detonating cord.
  • Figure 6 is a photograph during a test of the assembly of Figure 5 after detonation of the detonating cord.
  • Figure 7 is a sectional view of an example of an assembly separable by pyrotechnic cutting according to the invention, the structure to be cut having a shoulder.
  • Figure 8 is a sectional view of another example of a separable assembly by pyrotechnic cutting according to the invention, the holding element having a geometry with low stress concentration.
  • Figure 9 is a sectional view of another example of a separable assembly by pyrotechnic cutting according to the invention, the geometry of the structure to be cut being modified.
  • Figure 10 is a sectional view of another example of an assembly separable by pyrotechnic cutting according to the invention, the geometry of the structure to be cut being modified and having a geometry with low stress concentration.
  • Figures 1 and 2 show an assembly separable by pyrotechnic cutting 1 according to the invention, comprising a structure 110 to be cut, a holding element 120 and a detonating cord 130.
  • the structure 110 illustrated in FIGS. 1 and 2 is an annular body of radius R and height H, intended to be cut according to a cutting plane D.
  • the structure to be cut 110 has a thickness zero at its intersection with the cutting plane D.
  • the structure to be cut has a different annular geometry or a planar geometry. More generally, the invention makes it possible to cut all sorts of structures having more or less straight or curved geometries.
  • the holding element 120 is arranged inside the structure 110 to be cut and adapts to the internal geometry of said structure 110, so as to provide a cavity between the structure to be cut 110 and the holding element 120
  • the cavity is in particular delimited by a holding surface 122 of the holding element 120 and a holding surface 111 of the structure to be cut 110, opposite to the holding surface 122 of the holding element 120.
  • the holding element is arranged outside the structure to be cut, and adapts to its external geometry.
  • the holding element 120 can be fixed to the structure to be cut 110 by screwing, welding or riveting.
  • the detonating cord 130 has an oblong section, that is to say that its section includes an axis of symmetry of shorter length a and an axis of symmetry of greater length b perpendicular to the axis of symmetry of shorter length To.
  • the axis of symmetry of shortest length a extends between a first elongated surface 131 and a second elongated surface 132, opposite to the first elongated surface 131.
  • the elongated surfaces 131 and 132 are parallel to the axis of symmetry of shortest length a.
  • elongated surfaces 131 and 132 are parallel to the longest axis of symmetry b.
  • the detonating cord 130 is present in the cavity delimited by the holding element 120 and to the structure to be cut 110, so that the first elongated surface 131 of the detonating cord 130 is kept in contact with the holding surface 111 of the structure. to be cut 110 and so that the second elongated surface 132 of the detonating cord 130 is maintained in contact with the holding surface 122 of the holding element 120.
  • the axis of symmetry of shortest length a extends in the same direction as the radius R of the structure to be cut 110 for each section of the cord detonating 130. Furthermore, the longest axis of symmetry b extends in the same direction as the height H of the structure to be cut 110, that is to say in the same direction as the axis of revolution of the structure to be cut 110.
  • the axis of symmetry of shortest length a extends between the first elongated surface and the second elongated surface of the detonating cord, the two elongated surfaces being parallel to each other.
  • the axis of symmetry of shortest length a is perpendicular to the surface of the structure to be cut, and the axis of symmetry of longest length b is parallel to the surface of the structure to be cut.
  • the holding element 120 may comprise an initiation interface 125 making it possible to activate, that is to say to ignite, the detonating cord 130, as illustrated in FIG. 1.
  • the oblong geometry of the detonating cord 130 as well as the maintenance of its elongated surface 131 directly in contact with the structure to be cut 110 by the holding element 120 makes it possible, during detonation, to concentrate the deformation forces in the direction of the axis of least symmetry a, that is to say in the direction of the thickness e to be cut.
  • the holding element 120 can be made of the same material as the structure to be cut 110 and have the same thickness as the structure to be cut 110 at the intersection with the cutting plane D.
  • the choice of material and the thickness of the holding element 120 must allow complete cutting of the structure to be cut 110 and of the holding element 120 according to the cutting plane D following the firing of the detonating cord 130.
  • the energy required to cut the structure 110 can be substantially equivalent to the energy required to cut the holding element 120 on either side of the detonating cord 130 in the direction of the smallest axis of symmetry a, in order to ensure the proper functioning of the pyrotechnic device.
  • the holding element can be a piece of adhesive tape.
  • the detonating cord 130 and the holding element can then be more easily integrated on an annular cutting structure of very small diameter.
  • the detonating cord 130 consists of an envelope, for example aluminum, delimiting an explosive mixture, comprising for example octocire.
  • the detonating cord 130 can comprise a linear charge of 11 g/m.
  • the linear charge of the detonating cord is between 10 g/m and 12 g/m.
  • the detonating cord 130 is able to cut a structure having a high mechanical strength.
  • the envelope of the detonating cord 130 can be made of a metallic material whose Young's modulus is less than 90 MPa, to guarantee a certain flexibility of the detonating cord 130.
  • the density of the octocire can be between 1.64 and 1 .74.
  • the ratio of the axis of symmetry of shortest length a to the axis of symmetry of longest length b is strictly greater than 30%.
  • the ratio of the axis of symmetry of shortest length a to the axis of symmetry of longest length b is strictly less than 45%.
  • the concentration of the forces at the level of the holding surfaces 111 and 122 of the structure to be cut 110 and of the holding element 120 will increase sufficiently under the effect of the shock wave to cut the structure to be cut 110 and the element of holding 120, as illustrated in FIGS. 3 and 4.
  • Bringing the elongated surface 131 of the detonating cord 130 into direct contact with the structure to be cut 110 thus makes it possible to generate a direct transmission of the detonation.
  • the structure 110 is cut along a single cut line, without generating fragmentation into more than two pieces of the structure 110.
  • Such a detonating cord 130 and such a configuration make it possible to cut the structure 110 without performing any prior structural weakening or prior primer to facilitate the cutting.
  • the structure to be cut 110 is thus more resistant, and will only break during the activation of the detonating cord 130. This prevents accidental breaking of the structure to be cut 110 before the activation of the detonating cord 130.
  • the geometry of the holding plate 120 makes it possible to optimize the size of the assembly 1.
  • the holding plate 210 also makes it possible to channel and direct the energy released by the detonating cord 130, in order to cut the structure 110 to the desired location.
  • FIGS. 1 to 4 describes a cutout taking place according to a cutting plane D.
  • this does not depart from the scope of the invention if the cutout of the structure to be cut is not carried out according to a plan, for example by bending the detonating cord in the height of the structure to be cut during its installation.
  • detonating cords currently used in the context of a separable assembly according to the invention make it possible, for example, to cut an annular structure whose internal diameter is less than 400 mm along a cutting plane perpendicular to the axis of revolution.
  • FIGs 5 and 6 are photographs of a test carried out on a structure to be cut in maraging steel.
  • the maraging steel structure used for the test has a breaking strength of about 1400 MPa and a cutting thickness of about 2.6 mm.
  • the detonating cord used is of the octocira/aluminum type.
  • Figure 6 clearly illustrates the clean and continuous cut made on the cut structure following the detonation of the detonating cord, without fragmentation.
  • Figures 7 to 10 show other possible configurations for positioning the detonating cord and the holding element with respect to the structure to be cut.
  • the relative configuration of the retaining plate and the structure to be cut may vary depending on the thickness to be cut.
  • the detonating cord can be placed judiciously at particular locations in the geometry of the structure to be cut, for example at the level of a groove, a shoulder or a recess.
  • FIG. 7 shows an assembly separable by pyrotechnic cutting 2 in which the detonating cord 130 and the holding element 220 are placed so as to use the geometry of the structure to be cut 210.
  • the thickness of the support 220 is preferably chosen so as to correspond to the thickness of the structure 210 to be cut.
  • the walls of the cavity belonging to the holding element 320 form a surface that can be derived at any point.
  • FIG. 9 shows an assembly separable by pyrotechnic cutting 4 in which the structure to be cut 410 has been grooved to the dimensions of the detonating cord 130.
  • the thickness of the holding element 420 is preferably chosen so as to correspond to the thickness of the structure 410 to be cut after grooving.
  • the walls of the cavity belonging to the structure to be cut 510 form a surface which can be derived at any point.
  • the junction between the holding element 520 and the structure to be cut 510 can also be rounded to limit stress concentrations.
  • the walls of the entire cavity delimited by the holding element 520 and the structure to be cut 510 form a closed surface derivable at any point, as illustrated in FIG. 10.
  • the expression “included between .. . and ...” must be understood as including the terminals.

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Abstract

L'invention concerne un ensemble séparable par découpe pyrotechnique (1), comprenant une structure à découper (110), un élément de maintien (120) et un cordeau détonant (130), ledit ensemble (1) étant caractérisé en ce que le cordeau détonant (130) présente une section oblongue dont l'axe de symétrie de plus petite longueur (a) s'étend entre une première surface allongée (131) et une deuxième surface allongée (132) dudit cordeau détonant (130), le cordeau détonant (130) étant disposé dans une cavité formée entre la structure à découper (110) et l'élément de maintien (120) de sorte à ce que la première surface allongée (131) du cordeau détonant (130) soit maintenue en contact avec la structure à découper (110) et que la deuxième surface allongée (132) du cordeau détonant (130) soit maintenue en contact avec l'élément de maintien (120).

Description

Description
Titre de l'invention : ENSEMBLE SEPARABLE PAR DECOUPE PYROTECHNIQUE
Domaine Technique
L'invention concerne les dispositifs pyrotechniques utilisés pour découper des structures, et notamment les cordeaux détonants de découpage.
Technique antérieure
Il est connu d'utiliser des dispositifs de rupture pyrotechnique pour découper une structure de façon irréversible, en un temps très bref et au moyen d'une commande à distance.
Les cordeaux détonants destinés à la découpe de structures se présentent généralement sous la forme de charge creuse explosive diédrique recouverte, au moins dans leur partie creuse, d'un revêtement en métal ou d'un revêtement comprenant des particules métalliques. De tels cordeaux sont par exemple décrits dans les documents EP0263204 ou US2006201373A1.
Le revêtement est de forme diédrique, ce qui signifie que sa section transversale forme un V. La détonation de la substance explosive projette les deux faces du revêtement, c'est-à-dire les deux faces intérieures du dièdre, dans le plan de symétrie dudit revêtement où leur collision donne naissance à un jet métallique plan, en forme de lame, animé d’une grande vitesse. Lorsque le jet rencontre un matériau placé à proximité, il y creuse un sillon, ce qui entraîne la découpe. La pénétration du jet dans le matériau dépend de la distance d'écartement entre le cordeau détonant et le matériau à découper, distance dite de « stand off ». Par conséquent, une distance minimum de « recul » du cordeau détonant par rapport au matériau à découper est nécessaire.
Ces cordeaux détonants constitués d’une charge creuse avec un revêtement métallique sont très efficaces mais souffrent d’être relativement peu déformables, selon la proportion de particules métalliques présentes dans le revêtement. Ces cordeaux détonants ne sont donc pas adaptés pour la découpe de structures annulaires de faible diamètre, ou de toute autre structure imposant une courbure importante.
Afin d'augmenter la souplesse du cordeau détonant, il est possible d'éviter l'utilisation de métal dans le revêtement en utilisant des charges explosives très denses pour obtenir un jet de puissance similaire, comme décrit dans le document W02010040947A1. Toutefois, la forme diédrique encombrante du cordeau détonant et son épaisseur relativement élevée due à la nécessité de maintenir une distance minimale de « stand off » avec le matériau à découper limitent tout de même sa souplesse et ses possibilités d'intégration dans un système pyrotechnique. Ainsi, ces cordeaux détonants sont encombrants et difficiles à intégrer dans un système pyrotechnique, tout particulièrement lorsqu'il manque de l'espace pour les disposer à une distance suffisante de la cible.
Il est également connu d'utiliser des cordeaux détonants oblongs avec confinement, tels que ceux divulgués dans les documents DE3833698 et FR2888925. De tels cordeaux détonants provoquent la découpe en passant d'une forme oblongue à une forme circulaire lors du passage de l'onde de choc, la déformation venant « pousser » contre la structure à découper pour la faire céder. La charge explosive reste confinée à l'intérieur de l'enveloppe du cordeau détonant même après l'activation dudit cordeau. Toutefois, les efforts générés par de tels cordeaux restent limités et une fragilisation structurelle préalable de la structure à découper est nécessaire pour garantir la rupture de la pièce à découper.
Exposé de l'invention
L'invention vise à éviter de tels inconvénients et propose à cet effet un ensemble séparable par découpe pyrotechnique, comprenant une structure à découper, un élément de maintien et un cordeau détonant comportant un mélange explosif entouré par une enveloppe, ledit ensemble étant caractérisé en ce que le cordeau détonant présente une section de forme oblongue dont l'axe de symétrie de plus petite longueur s'étend entre une première surface allongée et une deuxième surface allongée opposée à la première surface allongée dudit cordeau détonant, le cordeau détonant étant disposé dans une cavité formée entre la structure à découper et l'élément de maintien de sorte à ce que la première surface allongée du cordeau détonant soit maintenue en contact avec la structure à découper et que la deuxième surface allongée du cordeau détonant soit maintenue en contact avec l'élément de maintien.
L'enveloppe du cordeau détonant est configurée pour se rompre lors de l'activation dudit cordeau détonant.
Lorsque le cordeau détonant est activé, une onde de choc se propage à très grande vitesse dans le cordeau détonant et provoque la rupture de la structure à découper. La rupture sera d'autant plus facilitée et importante que la surface au contact direct de la structure à découper est grande. Ainsi, du fait de la forme oblongue du cordeau et du maintien de l'une de ses surfaces allongées au contact intime de la structure à découper, on obtiendra une découpe performante dans la direction perpendiculaire à la surface allongée du cordeau, c'est-à-dire dans le sens de l'axe de symétrie de plus petite longueur du cordeau.
Ainsi, la forme plate et les dimensions réduites du cordeau permettent de l'intégrer facilement à un dispositif, y compris dans le cas d'un dispositif annulaire de faible diamètre, tout en conservant une puissance de découpe importante. Comme la découpe de la structure ne s'effectue pas par projection d'un jet, qui nécessite une distance de recul, l'encombrement lié au dispositif pyrotechnique est faible. En outre, aucune fragilisation préalable de la structure à découper n'est nécessaire.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, l'enveloppe du cordeau détonant est réalisée dans un métal dont le module d'Young est inférieur à 90 MPa.
Ainsi, l'enveloppe du cordeau détonant est plus souple et améliore encore la capacité du cordeau détonant à être courbée.
Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, l'enveloppe du cordeau détonant est réalisée en aluminium.
Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, le mélange explosif comprend de l'octocire.
Ainsi, le mélange explosif comprend de l'octogène et de la cire. Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, l'élément de maintien est réalisé dans le même matériau que la structure à découper.
Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, l'épaisseur de l'élément de maintien correspond à entre 90% et 110% de l'épaisseur de la structure à découper dans le prolongement de l'axe de symétrie de plus petite longueur.
Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, les parois de la cavité appartenant à l'élément de maintien forment une surface dérivable en tout point.
Ainsi, les parois de la cavité appartenant à l'élément de maintien ne sont pas soumises à des concentrations de contraintes trop importantes qui pourraient fragiliser ledit élément de maintien.
Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, les parois de la cavité appartenant à la structure à découper forment une surface dérivable en tout point.
Ainsi, les parois de la cavité appartenant à la structure à découper ne sont pas soumises à des concentrations de contraintes trop importantes qui pourraient fragiliser ladite structure à découper.
Selon une autre caractéristique particulière de l'invention, les parois de la cavité forment une surface dérivable en tout point.
Ainsi, la totalité des parois de la cavité délimitée par la plaque de maintien et la structure à découper n'est pas soumise à des concentrations de contraintes trop importantes qui pourraient fragiliser l'ensemble, en particulier à la jonction entre la plaque de maintien et la structure à découper.
Brève description des dessins
[Fig. 1] La figure 1 est une vue partielle d'un ensemble séparable par découpe pyrotechnique selon l'invention.
[Fig. 2] La figure 2 est une vue en coupe de l'ensemble séparable par découpe pyrotechnique présenté sur la figure 1.
[Fig. 3] La figure 3 est une vue en coupe de l'ensemble séparable par découpe pyrotechnique présenté sur la figure 1 pendant la détonation du cordeau détonant. [Fig. 4] La figure 4 est une vue en coupe de l'ensemble séparable par découpe pyrotechnique présenté sur la figure 1 après la détonation du cordeau détonant.
[Fig. 5] La figure 5 est une photographie pendant un essai d'un ensemble séparable par découpe pyrotechnique selon l'invention avant détonation du cordeau détonant.
[Fig. 6] La figure 6 est une photographie pendant un essai de l'ensemble de la figure 5 après détonation du cordeau détonant.
[Fig. 7] La figure 7 est une vue en coupe d'un exemple d'ensemble séparable par découpe pyrotechnique selon l'invention, la structure à découper présentant un épaulement.
[Fig. 8] La figure 8 est une vue en coupe d'un autre exemple d'ensemble séparable par découpe pyrotechnique selon l'invention, l'élément de maintien présentant une géométrie à faible concentration de contraintes.
[Fig. 9] La figure 9 est une vue en coupe d'un autre exemple d'ensemble séparable par découpe pyrotechnique selon l'invention, la géométrie de la structure à découper étant modifiée.
[Fig. 10] La figure 10 est une vue en coupe d'un autre exemple d'ensemble séparable par découpe pyrotechnique selon l'invention, la géométrie de la structure à découper étant modifiée et présentant une géométrie à faible concentration des contraintes.
Description des modes de réalisation
Les figures 1 et 2 représentent un ensemble séparable par découpe pyrotechnique 1 selon l'invention, comprenant une structure 110 à découper, un élément de maintien 120 et un cordeau détonant 130.
La structure 110 illustrée sur les figures 1 et 2 est un corps annulaire de rayon R et de hauteur H, destinée à être découpée selon un plan de découpe D. La structure à découper 110 présente une épaisseur e à son intersection avec le plan de découpe D. On ne sort bien entendu pas du cadre de l'invention si la structure à découper présente une géométrie annulaire différente ou une géométrie plane. Plus généralement, l'invention permet de découper toutes sortes de structures présentant des géométries plus ou moins droites ou courbées.
L'élément de maintien 120 est disposé à l'intérieur de la structure 110 à découper et s'adapte à la géométrie interne de ladite structure 110, de sorte à ménager une cavité entre la structure à découper 110 et l'élément de maintien 120. La cavité est notamment délimitée par une surface de maintien 122 de l'élément de maintien 120 et une surface de maintien 111 de la structure à découper 110, opposée à la surface de maintien 122 de l'élément de maintien 120. On ne sort bien entendu pas du cadre de l'invention si l'élément de maintien est disposé à l'extérieur de la structure à découper, et s'adapte à sa géométrie externe. L'élément de maintien 120 peut être fixé à la structure à découper 110 par vissage, soudage ou rivetage.
Le cordeau détonant 130 présente une section oblongue, c'est-à-dire que sa section comprend un axe de symétrie de plus petite longueur a et un axe de symétrie de plus grande longueur b perpendiculaire à l'axe de symétrie de plus petite longueur a. Sur toute la longueur du cordeau détonant 130, l'axe de symétrie de plus petite longueur a s'étend entre une première surface allongée 131 et une deuxième surface allongée 132, opposée à la première surface allongée 131. Pour chaque section oblongue du cordeau détonant 130, les surfaces allongées 131 et 132 sont parallèles à l'axe de symétrie de plus petite longueur a. Pour chaque section oblongue du cordeau détonant 130, les surfaces allongées 131 et 132 sont parallèles à l'axe de symétrie de plus grande longueur b.
Le cordeau détonant 130 est présent dans la cavité délimitée par l'élément de maintien 120 et à la structure à découper 110, de sorte que la première surface allongée 131 du cordeau détonant 130 soit maintenue en contact avec la surface de maintien 111 de la structure à découper 110 et de sorte que la deuxième surface allongée 132 du cordeau détonant 130 soit maintenue en contact avec la surface de maintien 122 de l'élément de maintien 120.
Dans le cas d'une structure à découper 110 annulaire comme illustrée sur la figure 1, l'axe de symétrie de plus petite longueur a s'étend dans la même direction que le rayon R de la structure à découper 110 pour chaque section du cordeau détonant 130. En outre, l'axe de symétrie de plus grande longueur b s'étend dans la même direction que la hauteur H de la structure à découper 110, c'est-à-dire dans la même direction que l'axe de révolution de la structure à découper 110.
Dans le cas d'une structure à découper plane, l'axe de symétrie de plus petite longueur a s'étend entre la première surface allongée et la deuxième surface allongée du cordeau détonant, les deux surfaces allongées étant parallèles entre elles. L'axe de symétrie de plus petite longueur a est perpendiculaire à la surface de la structure à découper, et l'axe de symétrie de plus grande longueur b est parallèle à la surface de la structure à découper.
L'élément de maintien 120 peut comprendre une interface d'initiation 125 permettant d'activer, c'est-à-dire de mettre à feu, le cordeau détonant 130, comme illustré sur la figure 1.
La géométrie oblongue du cordeau détonant 130 ainsi que le maintien de sa surface allongée 131 directement au contact de la structure à découper 110 par l'élément de maintien 120 permet, lors de la détonation, de concentrer les efforts de déformation dans la direction de l'axe de plus petite symétrie a, c'est-à-dire dans le sens de l'épaisseur e à découper.
De préférence, l'élément de maintien 120 peut être réalisé dans le même matériau que la structure à découper 110 et présenter la même épaisseur que la structure à découper 110 à l'intersection avec le plan de découpe D. Le choix du matériau et de l'épaisseur de l'élément de maintien 120 doit permettre une découpe complète de la structure à découper 110 et de l'élément de maintien 120 selon le plan de découpe D suite à la mise à feu du cordeau détonant 130. En effet, l'énergie nécessaire pour découper la structure 110 peut être sensiblement équivalente à l'énergie nécessaire pour découper l'élément de maintien 120 de part et d'autre du cordeau détonant 130 dans la direction du plus petit axe de symétrie a, afin d'assurer le bon fonctionnement du dispositif pyrotechnique.
Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, l'élément de maintien peut être un morceau de ruban adhésif. Le cordeau détonant 130 et l'élément de maintien peuvent alors être plus facilement intégrés sur une structure à découper annulaire de très faible diamètre. Le cordeau détonant 130 est constitué d'une enveloppe, par exemple en aluminium, délimitant un mélange explosif, comprenant par exemple de l'octocire. Le cordeau détonant 130 peut comprend une charge linéaire de 11 g/m. De préférence, la charge linéaire du cordeau détonant est comprise entre 10 g/m et 12 g/m. Ainsi, le cordeau détonant 130 est capable de découper une structure présentant une haute résistance mécanique. L'enveloppe du cordeau détonant 130 peut être réalisée dans un matériau métallique dont le module d'Young est inférieur à 90MPa, pour garantir une certaine souplesse du cordeau détonant 130. La densité de l'octocire peut être comprise entre 1,64 et 1,74.
De préférence, le rapport de l'axe de symétrie de plus petite longueur a par l'axe de symétrie de plus grande longueur b est strictement supérieur à 30%. De préférence, le rapport de l'axe de symétrie de plus petite longueur a par l'axe de symétrie de plus grande longueur b est strictement inférieur à 45%. Ainsi, l'enveloppe du cordeau détonant se rompt plus facilement et permet une meilleure projection de la charge explosive sur la structure à découper 110.
Lors de la mise à feu de la charge explosive du cordeau détonant 130 depuis l'interface d'initiation 125, une onde de choc ou de détonation se déplace dans le cordeau détonant 130. Ladite onde de choc et le positionnement du cordeau détonant 130 provoque la rupture de l'enveloppe dudit cordeau détonant 130, entraînant ainsi la projection de la charge explosive vers la structure à découper 110. De la charge explosive est également projetée vers l'élément de maintien 120.
Du fait de la section de forme oblongue du cordeau détonant 130, et comme les surfaces allongées 131 et 132 sont plaquées respectivement contre les surfaces de maintien 111 et 122 de la structure à découper 110 et de l'élément de maintien 120, la concentration d'efforts au niveau des surfaces de maintien 111 et 122 de la structure à découper 110 et de l'élément de maintien 120 va augmenter suffisamment sous l'effet de l'onde de choc pour découper la structure à découper 110 et l'élément de maintien 120, comme illustré sur les figures 3 et 4. La mise au contact directe de la surface allongée 131 du cordeau détonant 130 avec la structure à découper 110 permet ainsi de générer une transmission directe de la détonation. Ainsi, la structure 110 est découpée selon une ligne de découpe unique, sans générer une fragmentation en plus de deux morceaux de la structure 110.
Un tel cordeau détonant 130 et une telle configuration permettent de découper la structure 110 sans réaliser de fragilisation structurelle préalable ou d'amorce préalable pour faciliter la découpe. La structure à découper 110 est ainsi plus résistante, et ne se rompra que lors de l'activation du cordeau détonant 130. On évite ainsi une rupture accidentelle de la structure à découper 110 avant l'activation du cordeau détonant 130.
La géométrie de la plaque de maintien 120 permet d'optimiser l'encombrement de l'ensemble 1. La plaque de maintien 210 permet en outre de canaliser et diriger l'énergie libérée par le cordeau détonant 130, afin de découper la structure 110 à l'endroit souhaité.
L'exemple présenté sur les figures 1 à 4 décrit une découpe s'effectuant selon un plan de découpe D. On ne sort bien entendu pas du cadre de l'invention si la découpe de la structure à découper n'est pas réalisée selon un plan, par exemple en courbant le cordeau détonant dans la hauteur de la structure à découper lors de sa mise en place.
Les cordeaux détonants utilisés actuellement dans le cadre d'un ensemble séparable selon l'invention permettent par exemple de découper une structure annulaire dont le diamètre intérieur est inférieur à 400 mm selon un plan de découpe perpendiculaire à l'axe de révolution.
Les cordeaux détonants utilisés actuellement dans le cadre d'un ensemble séparable selon l'invention permettent la découpe de structures de haute résistance. Les figures 5 et 6 sont des photographies d'un essai réalisé sur une structure à découper en acier maraging. La structure en acier maraging utilisée pour l'essai présente une résistance à la rupture d'environ 1400 MPa et une épaisseur à découper d'environ 2,6 mm. Le cordeau détonant utilisé est de type octocire/aluminium. La figure 6 illustre bien la découpe nette et continue réalisée sur la structure découpée suite à la détonation du cordeau détonant, sans fragmentation. Les figures 7 à 10 présentent d'autres exemples configurations possibles pour la mise en place du cordeau détonant et de l'élément de maintien par rapport à la structure à découper. La configuration relative de la plaque de maintien et de la structure à découper peut varier selon l'épaisseur à découper.
Le cordeau détonant peut être placé de manière judicieuse à des endroits particuliers de la géométrie de la structure à découper, par exemple au niveau d'une rainure, d'un épaulement ou d'un retrait. Par exemple, la figure 7 présente un ensemble séparable par découpe pyrotechnique 2 dans lequel le cordeau détonant 130 et l'élément de maintien 220 sont placés de sorte à utiliser la géométrie de la structure à découper 210. L'épaisseur de l'élément de maintien 220 est de préférence choisie de sorte à correspondre à l'épaisseur de la structure 210 à découper.
Comme illustré sur la figure 8, afin d'éviter des concentrations de contraintes trop importantes dans l'élément de maintien 320, qui auraient pour conséquence de le fragiliser, on peut opter pour une géométrie interne de l'élément de maintien 320 ne comportant pas d'angles saillants ou d'arêtes au niveau de la cavité accueillant le cordeau détonant 130. Ainsi, les parois de la cavité appartenant à l'élément de maintien 320 forment une surface dérivable en tout point.
Il est également possible de modifier la géométrie de la structure à découper au niveau de l'épaisseur à découper. Par exemple, la figure 9 présente un ensemble séparable par découpe pyrotechnique 4 dans lequel la structure à découper 410 a été rainurée aux dimensions du cordeau détonant 130. L'épaisseur de l'élément de maintien 420 est de préférence choisie de sorte à correspondre à l'épaisseur de la structure 410 à découper après rainurage.
Comme illustré sur la figure 10, afin d'éviter des concentrations de contraintes trop importantes dans la structure à découper 510, qui auraient pour conséquence de la fragiliser, on peut opter pour une modification de la géométrie de la structure à découper 510 ne comportant pas d'angles saillants ou d'arêtes au niveau de la cavité accueillant le cordeau détonant 130. Ainsi, les parois de la cavité appartenant à la structure à découper 510 forment une surface dérivable en tout point. La jonction entre l'élément de maintien 520 et la structure à découper 510 peut également être arrondie pour limiter les concentrations de contraintes. De préférence, les parois de la cavité entière délimitée par l'élément de maintien 520 et la structure à découper 510 forment une surface fermée dérivable en tout point, comme illustré sur la figure 10. L'expression « compris(e) entre ... et ... » doit se comprendre comme incluant les bornes.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Ensemble séparable par découpe pyrotechnique (1 ; 2 ; 3 ; 4 ; 5), comprenant une structure à découper (110 ; 210 ; 310 ; 410 ; 510), un élément de maintien (120 ; 220 ; 320 ; 420 ; 520) et un cordeau détonant (130) comportant un mélange explosif entouré par une enveloppe, ledit ensemble (1 ; 2 ; 3 ; 4 ; 5) étant caractérisé en ce que le cordeau détonant (130) présente une section de forme oblongue dont l'axe de symétrie de plus petite longueur (a) s'étend entre une première surface allongée (131) et une deuxième surface allongée (132) opposée à la première surface allongée (131) dudit cordeau détonant (130), le cordeau détonant (130) étant disposé dans une cavité formée entre la structure à découper (110 ; 210 ; 310 ; 410 ; 510) et l'élément de maintien (120 ; 220 ; 320 ; 420 ; 520) de sorte à ce que la première surface allongée (131) du cordeau détonant (130) soit maintenue en contact avec la structure à découper (110 ; 210 ; 310 ; 410 ; 510) et que la deuxième surface allongée (132) du cordeau détonant (130) soit maintenue en contact avec l'élément de maintien (120 ; 220 ; 320 ; 420 ; 520), l'enveloppe du cordeau détonant (130) étant configurée pour se rompre lors de l'activation dudit cordeau détonant (130).
[Revendication 2] Ensemble séparable selon la revendication 1, dans lequel l'enveloppe du cordeau détonant (130) est réalisée dans un métal dont le module d'Young est inférieur à 90 MPa.
[Revendication 3] Ensemble séparable selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'enveloppe du cordeau détonant (130) est réalisée en aluminium.
[Revendication 4] Ensemble séparable selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le mélange explosif comprend de l'octocire.
[Revendication 5] Ensemble séparable selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'élément de maintien (120 ; 220 ; 320 ; 420 ; 520) est réalisé dans le même matériau que la structure à découper (110 ; 210 ; 310 ; 410 ; 510).
[Revendication 6] Ensemble séparable selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel l'épaisseur de l'élément de maintien (120 ; 220 ; 320 ; 420 ; 520) correspond à entre 90% et 110% de l'épaisseur (e) de la structure à découper (110 ; 210 ; 310 ; 410 ; 510) dans le prolongement de l'axe de symétrie de plus petite longueur (a).
[Revendication 7] Ensemble séparable selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel les parois de la cavité appartenant à l'élément de maintien (120 ;
220 ; 320 ; 420 ; 520) forment une surface dérivable en tout point.
[Revendication 8] Ensemble séparable selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel les parois de la cavité appartenant à la structure à découper (110 ; 210 ; 310 ; 410 ; 510) forment une surface dérivable en tout point. [Revendication 9] Ensemble séparable selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel les parois de la cavité forment une surface dérivable en tout point.
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