Brevet FR2322353A1 — publié le 19770325

La presente invention a pour objet un dispositif de sécurité et d'armement pour l'initiation de chaînes pyrotechniques, charge nes comportant un initiateurssuivi d'une charge susceptible d'être allumée par les gaz produits par l'-initiateur, ce dispositif comportant un élément dit d'armement susceptible d'occuper une premiere position dite sécurité dans laquelle il empêche l'allumage de la charge et une seconde position dite "armé" dans laquelle il permet cet allumage. Dans les dispositifs -connus de ce type, I'élément d'armement est généralement un verrou mécanique qui, en position "sécurité" empêche l'écoulement des gaz entre l'initiateur et la charge et, en position "armé" permet cet écoulement Ce verrou mécanique peut être un boisseau pouvant être déplace en rotation, par exemple au moyen d'un moteur électrique, pour ouvrir un chemin aux gaz entre l'initiateur et la charge ; ou un piston pouvant être déplacé en translation par exemple au moyen d'un moteur ou par le mouvement d'un organe mécanique relié au piston.Ces verrous mécaniques connus dol- vent comporter des- joints d'étanchéité solidaires du baisseau ou du piston et devant donc être deplacés lors de l'armement. Or ces joints ont tendance a se degrader dans le temps, ce qui â plus ou moins long terme, nuit a leur étanchéité et donc à la fonction sécurité en cas de fonctionnement intempestif de l'initiateur, le verrou ayant alors a supporter la pression des gaz. Par ailleurs, ces joints risquent de se détQriorer lors de manoeuvres d'armement-désarmement effectuées dans un but de vérification et maintenance du materill, et ces verrous nécessitent un effet moteur important pour vaincre les frottements des joints lors de l'armement. Pour pallier a ce dernier inconvenient, il a été proposé des dispositifs de sécurité et d'armement a deux étages comportant un élément obturateur -tel qu'un piston interposé sur le chemin des gaz entre l'initiateur et la charge et un élement de verrouillage de ce piston. En position "sécurité", l'element de verrouillage forme butez ou clavette pour s'opposer au déplacement du piston même en cas de fonctionnement intempestif de l'initiateur alors qufen position "arme" l'élément de verrouillage est effacé et permet au piston d'être chasse sous l'effet de la pression des gaz produits par l'initiateur.Dans un tel dispositif, la manoeuvre de l'élément de verrouillage nécessite simplement un effort suffisant pour vaincre son inertie et donc un moyen d'entraînement de puissance limitée. Or, en cas de fonctionnement intempestif de l'initiateur, le piston, soumis a la pression des gaz, exerce un effort tel sur l'élément de verrouillage que ce dernier ne peut alors être manoeuvre en vue notamment de l'utilisation d'un second initiateur lorsque, comme c'est fréquemment le cas, ltinitiateur est doublé dans un but de redondance. Aussi, la présente invention a-t-elle pour but de fournir un dispositif de sécurité et d'armement qui évite les inconvénients précités des dispositifs connus, dispositif qui soit d'une grande sureté de fonctionnement, qui ne nécessite aucun effort important pour la manoeuvre d'armement et pour lequel le fonctionnement intempestif d'un initiateur ne présente aucun caractère critique tant sur le plan de l'étanchéité aux gaz entre l'initiateur et la charge que pour le déclenchement normal d'un second initiateur doublant le premier. Ce but est atteint par un dispositif comportant un initiateur suivi d'au moins une charge, ce dispositif comportant un premier élément, dit d'obturation, interposé sur le chemin des gaz entre l'initiateur et la charge et susceptible d'être déplacé par la pression des gaz produits par l'initiateur pour libérer le passage de ces gaz vers la charge, et un second élément, dit d'armement, relié à des moyens d'entrainement et susceptible d'occuper une première position, dite "sécurité", dans laquelle il empêche l'allumage de la charge au moyen des gaz produits par l'initiateur et une seconde position, dite "arme", dans laquelle il permet cet allumage, dispositif dans lequel, conformément à l'invention, ledit élément d'obturation est maintenu en position au moyen d'un organe de verrouillage susceptible de libérer l'élement d'obturation lorsque la pression exercée sur ce dernier dépasse une valeur déterminée et l'élément d'armement comporte un organe obturateur mobile qui, en position "armé", offre en regard de l'initiateur un premier espace libre faisant communiquer l'initiateur avec l'élément d'obturation, et qui, en position "sécurité" offre en regard de l'initiateur un second espace libre de volume supérieur au premier de manière que la pression susceptible d'y régner en cas de fonctionnement intempestif de l'initiateur soit nettement inférieure à ladite valeur prédétermiSe. Ainsi lorsque l'élément d'armement est en position "sécuri té, la pression des gaz produits à la suite d'un fonctionnement in tempestif de l'initiateur est faible, insuffisantepour SIOpposer au déplacement de l'élément d'armement en position "arme" et pour rendre critique l'etanchéité ux gaz dé l'élément obturateur dans le cas ou ces gaz parviennent Jusqu'à ce dernier. Selon une premièr-e particularité avantageuse du dispositif conforme a l'invention, Leditelement d'armement mobile, en position "armé" isole un passage prevu pour les gaz-entre l'initiateur et ledit élément d'obturation et, en position "sécurité" obture ce passage en aval de l'initiateuret met en communication ce dernier avec ledit second- espace. Ainsi les gaz resultant d'un fonctionnement intempestif de l'initiateur sont déviés et ne viennent pas au contact de l'élément d'obturation. L'élément d'armement mobile peut être un organe a tiroir, soupape, clapet, valve ou autre dispositif semblable qui, en position fermée, correspondant à la position "sécurité1,, interdit le passage des gaz vers l'élément d'obturation. Selon une autre particularité avantageuse du dispositif conforme a l'invention, ce dernier est loge dans un bottier étanche dans lequel sont disposés ledit élément d'obturation, le dit élément d'armement et les moyens d'entrainement de ce dernier, la paroi dudit bottier n'étant travers par aucune pièce mobile. La commande et le contrôle électrique ou optique de l'initiateur et des moyens d'entraînement de l'-élément-d'armement est réalisée par des traversées étanches et il n'est donc pas nécessaire de prévoir des pie ces mobiles qui devraient être munies de joints d'é- tanchéité aux gaz produits par l'initiateur et(ouAla charge allumer D'autres particularités et avantages du dispositif conforme a l'invention ressortiront à la lecture de la description d'un mode particulier de réalisation, description faite ci-apres, à titre vindicatif mais non limitatif en référence aux figures du dessin joint qui illustrent - figure 1 : une vue en coupe très schématique d'un dispositif de sécurité et d'armement conforme à l'invention, et - figure 2 : une vue en coupe partielle et à plus grande échelle d'un mode de réalisation du dispositif illustré par la figure 1. Le dispositif conforme à l'invention, tel qutillustré très schématiquement par la figure 1, comporte,logés dans un boîtier étanche ion un initiateur 11, un élément d'armement 20 relié a des moyens d'entraînement 21 et un élément d'obturation tel qu'un piston 30 obturant un conduit 12 menant a une charge 13 destinée à à être allumée par les gaz produits. par l'initiateur. La charge 13 peut-être une ch-arge principale, ou bien une charge amplificatrice, ou relais, suivie d'une charge principale L'initiateur Il produit, en réponse à un ordre d'allumage transmis par exemple électriquement ou optiquement, un effet pyrotechnique primaire se traduisant par la production de gaz susceptibles d'allumer la charge 13. L'élément d'armement 20 est, dans l'exemple illustré réalisé sous forme d'une soupape comportant une tête 22 et une tige 23 reliée aux moyens a |entraînement 21. Ces derniers consistent par exemple en un moteur électrique 24 suivi d'un convertisseur 25-de mouvementde rotation en mouvement de Ces moyens d'entratnement pourraient être autrement réalisés, par exemple au moyen d'un électro-aimant. Par les moyens d'entrainement 21, la soupape 20 peut donc être déplacée de la position "sécurité" (représentée en traits pleins & la figure 1) à la position "arme" (représentée en traits interrompus). Le piston 30 est immobilisé dans un logement cylindrique au moyen d'une goupille 31 susceptible d'être cisaillée. Un ou plusieurs joints d'étanchéité 32 sont montés sur le piston 30. Lorsque la soupape 20 est en position "sécurité" la face avant 22a de la tête de soupape 22 est appliquée sur un siège 26 et la soupape 20 obture un passage 15 menant au piston 30. L'espace libre de volume V1 offert en regard de l'initiateur 11, est alors sensiblement celui d'un compartiment 10a du bottier 10, oû sont notamment logés les moyens d'entrainement 21. Lorsque la soupape 20 est placée en position "arme" le tête de soupape 22 est levée de son siège 26 et vient s'appliquer par sa face arrière 225 sur un siège 27 de manière a libérer le passage 15 et obturer la communication entre l'initiateur Il et le compartiment 10a. L'espace libre de volume V2, offert en regard de l'initiateur est alors limité a celui du passage 15. Lorsque la soupape 20 étant en position "armé", le fonctionnement de l'initiateur ll est déclenché, la pression des gaz,produits par l'initiateur et confinés dans l'espace de de volume V2, est appliquée sur la face 30a du piston 30. Lorsque cette pression atteint une valeur déterminée, la goupille 31 est cisaillée, le piston 3o est chassé, libérant le conduit 12, et les gaz chauds et sous pression allument la charge 13. De préférence, pour provoquer un allumage de la charge 13 dans de bonnes conditions, la goupille 31 est dimensionnée pour etre cisaillée lorsqu'au moins 50 % des gaz produits par l'initiateur 11 ont été émis. En cas de fonctionnement intempestif de l'initiateur 11, alors que la soupape 20 est en position "sécurité", les gaz produits p-ar l'initiateur sont déviés par la soupape 20 dans l'espace de volume libre V1. Ce volume sera choisi très supérieur à V2 de manière que ces gaz y engendrent une pression et une température faibles, en particulier une pression nettement inférieure à celle nécessaire pour cisailler la goupille 31. En effet au cas ou latte de soupape 22 nrest pas appliquee de façon parfaitement etanche sur le siege 26, les gaz resultant du fonctionnement intempestif de l'initiateur pourraient atteindre la face 30a du piston 30. On notera à ce propos que l'obturation par la tête de soupape 22 du passage 15 menant au piston 30 n'est pas nécessaire pour la fonction "sécurFté", l'espace libre offert en regard de l'initiateur ayant alors un volume V1 + V2 lorsque la soupape est en position sécurité. Toutefois, cette obturation présente l'avantage d'éviter, en cas de fonctionnement intempestif de l'initiateur, une possible détérioration des joints d'étanchéité 32 par les gaz ou,si ces joints sont défectueux, une possible pollution de la charge 13 par ces gaz. A titre de protection supplémentaire, on pourra disposer, en sortie du conduit 12, une membrane étanche 16 qui s'oppose a tout passage éventuel, vers la charge 13, de gaz provenant d'un fonctionnement intempestif de l'initiateur.Lorsque, la soupape 20 étant en position "armé", 1'initiateur fonctionne normalement et provoque l'expulsion du piston 30, les gaz déchirent immédiatement la membrane 16. Le rapport entre les volumes Vl(ou V1 + vu) et V2, des espaces libres offerts en regard de l'initiateur respectivement pour les positions "securitenet "armé" de la- soupape 20 est choisi de manière que la pression P2 régnant dans le volume V1 (ou V1 + V2) en cas de fonctionnement intempestif de l'initia- teur soit nettement inférieure a la pression Po nécessaire au cisaillement de la goupille 31. Pour un volume V2 donné, la pression Po est choisie égale à la pression regnant dans le volume V2 lorsqu'un pourcentage déterminé, supérieur de préférence à 50 % des gaz produits par l'initiateur~sont émis.Le volume V1 peut alors être déterminé en fonction des caracteristiques de l'initiateur notamment à partir des variations mesurées de volume et de température des gaz produits pendant le 3rnctionne- ment de l'initiateur. Pour des raisons de sécurité on choisit un rapport V1/V2 nettement supérieur à 1, par exemple égal à 50. Ceci est aisément obtenu du fait que le volume V2 est seulement constitué d'un passagè menant au piston 30 tandis que le volume V1 est pratiquement le reste du volume libre interne du bottier. La figure 2 illustre en détail une partie du dispositif d'armement t de sécurité conforme à l'invention. La tête 22 de la soupape 20 est mobile dans un espace 14 entre les deux butees 26, 27 formant siège pour les faces avant 22a et arrière 22b de la tête 22 la > butée 27 est formée par un épaul.ement interne du bottier 10 tandis que la butée 26 est de forme,conique et est formee dans une partie de la paroi du boitier 10 dans laquelle-débouche le passage 15 menant au piston 30. La tête 22 est guide en translation par une surface cylindrique 17 contre laquelle s'appuient les faces ex,terieures d'aillettes 23a portées par la tige de soupape 23 et ménageant entre elles des passages vers le compartiment 10a. Sur la figure 2 la soupape 20 est représentée en position "sécurité" avec sa face avant 22 a portant sur le siege 26. Comme on peut le constater, en cas de fonctionnement intempestif de l'initiateur 11, les gaz émis sont dirigés dans le compartiment lOa, leur passage vers le piston 30 étant obturé par la soupape 20. De plus, les gaz émis par l'initiateur exercent une pression sur la face arriere 22b de la tête de soupape 22 et tendent donc à bien appliquer cette dernière sur le siège 26. Si toutefois, la tête de soupape 22 n'offre pas une étanchéité absolue aux gaz ces derniers ne pourraient parvenir que froids et à fa-ible pression au piston 30. L'effort mécanique pouvant alors être exercé sur le piston serait limité et largement insuffisant pour cisailler la goupille 31. Par ailleurs, les gaz ne pourraient endommager gravement les joints 32. Si, à la foisj ltetancheite de la tête de soupape 22 sur son siège 26 et cell-e des joints 32 sont défectueux, une quantité réduite de gaz pourrat parvenir jusqu'à la charge.La pression et la température de ces gaz seraient insuffisantes pour allumer cette charge mais cette derniere pourrait être polluée.Aussi le conduit 12 est muni à sa sortie de la membrane etanche 16 susceptible d'entre déchirée lorsque la pression de gaz qui lui est appliquée dépasse un seuil déterminé, seuil qui sera choisi inférieur à celui nécessaire pour cisailler la goupille 31 et supérieur a la valeur de pression délivrée dans le volume loa par le fonctionnement de l'initiateur ll Lorsque la soupape 20 est amenee en position "arme" par traction exercée sur sa tige 23, la face arrière 22b de la tête de soupape 22 vient en butée sur le siege 27 obstruant ainsi le passage entre l'initiateur 11 et le compartiement l0a et libérant le passage 15. La tige de soupape 23 est reliée aux moyens d'entrainement 21 par un manchon tubulaire 24 qui est solidaire a son extrémité arriere 24a des moyens d'entraMnement 21 et qui est muni d'un orifice a son autre extrémité 24b pour le passage de la tige due soupape 23. Deux ressorts a boudins 25, 38 sont enfilés sur la tige 23. Le ressort 25 est disposé à l'intérieur du manchon 24 entre l'extrémité 24b de ce dernier et une plaque d'arrêt 37 fixée a l'extrémité arrière de la tige 23. Le ressort 38 est disposé a l'extérieur du manchon 24 entre ltextremite 24b de ce dernier et la face de raccordement entre la tige 23 et la tête 22 de la soupape 20. ainsi, on pourra confe- rer aux moyens d'entraqnement 21 une course de translation supérieure a celle de la soupape 20, ce montage evitant d'avoir a effectuer un réglage tres precis de la course de la soupape et de ses moyens d'entratnement. De plus, les ressorts. 25 et 38 peuvent être tarés afin d'être comprimés lorsque la soupape 20 est très respectivement en position "securité" et en position "arme" et exercer ainsi sur la tête 22 un effort tendant a appliquer cette tete sur son siege dans chaque position On notera qu'au lieu de prévoir le montage à ressorts ci-avant décrit, on peut éviter d'avoir à effectuer des réglages délicats de course en montant par exemple les sièges 26 et 27 sur des supports souples et élastiques, par exemple en caoutchouc. L'a soupape 20étant en position "arme" et le fonctionnement de l'initiateur 11 étant 'commandé, la pression des gaz produits par ce dernier est appliquée sur la face 30a du piston 30. La goupille 31 est dimensionnée pour être cisaillée sous l'effet de cette pression lorsque de préférence au moins la moitie des gaz a été emise, et lorsque la goupille 31 est cisaillée, le piston 30 est chassé par les gaz libérant ainsi le passage 12 aux gaz. Ces derniers crevent la membrane 16 et parviennent jusqu'à la charge pour l'allumer. Pour éviter un rebondissement du piston lorsqu'il est-chassé, la face 30b du piston opposée à la face 30a porte un organe d'amortissement de fin de course constitué par exemple par une saillie axiale conique métallique qui vient s'emmancher par déformation, dans un logement conique correspondant 34 du boîtier 10. Le bo'ltier 10 est étanche. , les soudures telles que 35 étant réalisées par soudage par bombardement électronique. Les moyens d'entraïnement de la soupape 20 étant logés à l'intérieur du boitier 10, ce dernier n'est traversé par aucun organe mobile qui nécessiterait la présence de joints. Les liaisons électriques ou optiques, entre l'extérieur et l'intérieur du bottier 10 nécessaires à l'alimentation des moyens d'entrainement 21 et à la commande du fonctionnement de l'initiateur 11 sont réalisées par des traversées étanches 36. L'étanchéité du bottier 10 est parfaitement complétez par la membrane 16.Cette etancheite permet un stockage prolongé du dispositif de securite et d'armement conforme à l'invention, sans risques pour sonfonctionnemenq même en milieu corrosif par exemple en atmosphère humide ou marine. La longévité du dispositif peut être de plus assuree en faisant régner une atmosphère contrôlée, constituée par exemple par le vide ou par un gaz neutre à l'intérieur du boitier 10. Bien entendu, le dispositif conforme à l'invention est muni de moyens de signalisation, électriques ou optiques, renseignant notamment sur la position de la soupape, "sécurité" ou "ar me" et sur le- fonctionnement de l'initiateur. Ces moyens de -. signalisation sont connus en soi et comportent, par exemple, des microrupteurs susceptibles d'être actionnés par des cames solidaires de la soupape pour renseigner sur la position de cette dernière, et un capteur de température pour signaler le fonctionnement de l'initiateur. Bien entendu diverses modifications ou adjonctions peuvent être apportées au mode de réalisation ci-avant decrit du dispositif conforme à l'invention sans pour cela sortir du cadre de protection défini par les revendications annexées. Ainsi, organe obturateur d l'element d'armement peut être, constitue par un tiroir relié aux moyens d'entraînement 21 et monte mobile dans une chemise munie de lumieres reliées à l'initiateur 11, et aux deux espaces constitués par le compartiment 10a et le passage 15. De cette façon le tiroir et la chemise munie de lumières jouent le même rôle pour la soupape 20. REVENDICATIONS 1. Dispositif de sécurité et d'armement pour l'initiation de chaînes pyrotechniques, chaînes comportant un initiateur suivi d'au moins une charge, ce dispositif comportant un premier élément, dit d'obturation, interposé sur le chemin des gaz entre l'initiateur et la charge et susceptible d'être déplacé par la pression des gaz produits par l'initiateur pour libérer le passage de ces gaz vers la charge et un second élément, dit d'armement relié à des moyens d'entratnement et susceptible d'occuper une première position, dite "sécurité" dans laquelle il empêche l'allumage de la charge au moyen des gaz produits par l'initiateur et une seconde position, dite "armé", dans laquelle il permet cet allumage, caractérisé en ce que ledit cément d'obturation est maintenu en position au moyen d'un organe de verrouillage susceptible de libérer l'élément d'obturation lorsque la pression exercée sur ce dernier dépasse une valeur déterminée et en ce que l'élément d'armement comporte un organe obturateur mobile qui, en position "armé", offre en regard de l'initiateur un premier espace libre faisant communiquer l'initiateur avec l'élément d'obturation, et qui, en position "sécurité", offre en regard de l'initiateur un second espace libre de volume supérieur au premier de maniere que.la pression susceptible d'y régner en cas de fonctionnement intempestif de l'initiateur soit nettement inférieure à ladite valeur prédéterminée. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérise en ce que ledit premier espace est inclus dans ledit second espace et a un volume nettement inférieur à celui de ce dernier. 3. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit organe obturateur mobile, en position "armé" isole un passage prévu pour les gaz entre l'initiateur et ledit élement d'obturation et, en position "Sécurité'obtur:e ce passage en aval de l'initiateur et met en communication ce dernier avec ledit second espace. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications precedentes caractérisé en ce que ledit organe obturateur mobile est une soupape dont la tige est reliée auxdits moyens d'entratnement et dont la tête comporte une première surface de butée susceptible d'être appliquée sur un premier siege de manière à isoler en position "arme", ledit premier espace. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 a 3 caractérisé en ce que ledit organe obturateur mobile est un tiroir mobile dans une chemise munie de lumières, raccordées au premier et au second espaces libres. 6. Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que ladite tête de soupape comporte un-e seconde surface de butée susceptible d'être appliquée sur un second siège de manière à obstruer, en position "s8curité, ledit passage pour les gaz entre l'initiateur et l'élément d'obturation. 7. Dispositif selon l'une des revendications 4 et 6 caractérise en ce que chaque siège de soupape et/ou ladite soupape est muni d'organes déformables élastiquement lorsque la tête de la soupape est appliquée sur ce siège. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé én ce que ledit élément d'obturation est un piston maintenu en position dans un logement cylindrique au moyen d'une goupille susceptible d'etre cisaillée. 9. Dispositif selon la revendication 8 caracterise en ce que ledit piston comporte sur sa face, opposée à celle sur laquelle la pression des gaz est susceptible d'être appliquée, un organe d'amortissement de fin de course. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'organè d'amortissement de fin de course est constitué par une saillie conique métallique susceptible de-s'emmancher par déformation dans un logement conique lorsque le piston est chassé par ladite pression des gaz, de manière a éviter un rebondissement du piston. Il. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit passage des gaz vers la charge est obturé, en aval du piston, par une membrane étanche susceptible dletre déchirée par la pression des gaz apres déplace- ment du piston. 12. Dispositif selon 1'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier étanche dans lequel sont disposés ledit éiement d'obturation, ledit élément d'armement, les moyens d'entraînement de ce dernier et les moyens de signalisation, la. paroi dudit bottier n'étant traversée par aucune piece mobile et étant munie d'au moins une traversée étanche pour la commande et le centrale, effectués notamment électriquement et/ou optiquement, du fonctionnement de l'initiateur et de l'élément d'armement. 13. Dispositif selon la revendication 12 caractérisé en ce qu'il règne dans le volume delimité par le boîtier etanche une atmosphère contrôlée constitué par le vide ou par un gaz neutre.