Brevet FR2583391A1 — publié le 19861219

1. La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif d'ouverture d'un conteneur de structure gonflable notamment tel qu'un toboggan d'évacuation d'avion et autres systèmes analogues (canot pneumatique, coussins antichocs, etc...). Dans un but de clarté, la description suivante se réfère à un toboggan d'avion. Mais on comprendra que le principe, et les moyens, aussi bien le moyen général que le moyen particulier sont utilisables pour d'autres applications. On connaît de nombreuses réalisations de conte- neurs de toboggans utilisés dans l'Aviation Civile pour répondre aux exigences de la sécurité aéronautique. Les conteneurs intégrés dans le Karman de voilu- re, à l'intersection de l'aile et du fuselage de l'avion, forment un logement dont l'ouverture est assurée par la rotation vers l'extérieur, d'une porte qui en position fermée doit être verrouillée sans possibilité de déver- rouillage intempestif. En cas d'utilisation du toboggan, l'ouverture commandée de cette porte doit être réalisée avec un haut niveau de fiabilité. 2. Généralement, et jusqu'à présent, cette fonc- tion de fermeture/ouverture de ce type de conteneur est assurée par une ligne de verrous mécaniques disposés en série. Cette technologie usuelle présente l'inconvé- nient de la mobilité fonctionnelle des verrous: - leur translation comTandée soit mécaniquement ou soit électriquement, exige la mise en oeuvre de dispo- sitifs spécifiques pénalisant les bilans massique et économi- que de l'installation; - leur déplacementpotentiel, sous l'effet de cau- ses extérieures aléatoires,peut être la source de déver- rouillages intempestifs, ce qui impose de recourir à des organes palliatifs qui désavantagent d'autant les bilans susvisés. La présente invention a pour objet essentiel d'éviter toutes ces contraintes en assurant simplement et avec un haut niveau de fiabilité: le verrouillage absolu de la porte de fermeture du conteneur, - et son ouverture instantanée intégrée dans la séquence de gonflement du toboggan. Conformément à la présente invention, le procé- dé de libération d'un système gonflable, incluant une source de fluide de gonflage, le plus souvent une bouteille de gaz comprimé, est remarquable notamment en ce qu'on comman- de l'ouverture de la bouteille de façon à alimenter en gaz sous pression la structure du toboggan, et que l'on utili- se la pression de ce gaz pour commander le fonctionnement d'un relais, pour déclencher un organe pyrotechnique,dont la mise en oeuvre brise des moyens de retenue de la porte du conteneur du toboggan avant que celui-ci n'ait commen- cé à se gonfler. La porte obturant le conteneur renfermant le tobog- gan est ainsi retenue fermée par des moyens brisables 3. (pièces à casser) qui peuvent avoir une résistance très supérieure à ce qui est nécessaire pour maintenir la por- te fermée pendant l'exploitation normale. Par contre, en cas d'urgence, un organe pyrotechnique peut fournir un ef- fort de rupture aussi élevé que l'on voudra pour briser sans délai, et sans risque d'échec les moyens de retenue. Le dispositif selon l'invention, pour la mise en oeuvre du procédé cidessus, comprenant une conduite d'alimentation en fluide sous pression du système gonfla- ble, est remarquable notamment en ce qu'une dérivation est prévue sur ladite canalisation, cette dérivation étant branchée sur un percuteur à commande pneumatique,le percuteur commandant la mise à feu d'un organe pyrotechni- que disposé de façon que sa mise en oeuvre brise les moyens de retenue de la porte du conteneur du système gonflable Selon la présente invention, on utilise comme organe pyrotechnique un tube rempli de poudre ou analogue, et dont au moins certaines zones sont aplaties. Un tel or- gane pyrotechnique est connu en soi. L'explosion de la poudre provoque l'expansion des zones aplaties, cette expansion étant utilisée pour briser les moyens de retenue de la porte du conteneur du système gonflable. Selon une autre caractéristique de l'invention,les moyens de retenue comportent au moins un élément dit pièce à casser, cette pièce comportant une partie de section con- formée de façon à y localiser une rupture. Cette partie - peut en particulier comporter une saignée dont le fond est constitué par un angle (dièdre). Avantageusement, une se- conde saignée peut être prévue au voisinage de la premiè- re, pour favoriser une déformation de la pièce à casser au voisinage de la zone de rupture. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, en 4. regard des dessins ci-joints, et qui fera bien compren- dre comment l'invention peut être réalisée. Sur les dessins: La figure 1 est un schéma d'un dispositif selon l'invention; La figure 2 est une vue en coupe schématique d'un exemple de réalisation d'un moyen de retenue de la porte d'un conteneur renfermant un système gonflable;et La figure 3 est une vue de profil d'un élément de la figure 2, après mise en oeuvre du procédé de l'inven- tion. Le dispositif représenté schématiquement sur la figure 1 comporte un système gonflable tel qu'un toboggan 11 d'évacuation de secours pour avion, une bouteille de gaz comprimé 12 pour assurer le gonflage du toboggan, avec un ro- binet 13, et une canalisation 14 reliant la bouteille au toboggan. Il suffit d'ouvrir le robinet 13 pour provoquer le gonflage du toboggan, pourvu que celui-ci soit libre de se déployer. On a représenté en 15 la porte d'un conteneur renfermant le toboggan replié, cette porte étant maintenue en position fermée par des pièces 16, dites pièces à cas- ser, et qui seront décrites plus en détail ci-après. La rup- ture des pièces 16 permet à la porte 15 de s'ouvrir, ce qui laisse le toboggan 11 sortir, avec la liberté de se dé- ployer et se gonfler. Comme on l'a déjà indiqué, il apparaît à l'éviden- ce que l'invention peut recevoir d'autres applications,tel- les que pour un canot de sauvetage gonflable, coussin anti- choc de voiture, etc... Les adaptations à apporter dans chaque cas seront simples et évidentes à l'homme de l'art, pour autant qu'il y ait à adapter. Conformément à la pré- sente invention,les pièces à casser 16 sont disposées sur un tube ou cordon 17 rempli de poudre ou autre cordeau détonant analogue. La poudre peut être mise à feu par une amorce disposée dans un relais 18. L'amorce est frappée par un 5. percuteur déclenché par une pression de fluide parvenant dans le relais. A cette fin, il est prévu une dérivation 19 connectant le relais 18 à la canalisation 14. Le procédé de l'invention se déroule de la façon suivante. Si l'on désire libérer et gonfler le toboggan, on ouvre la bouteille d'air comprimé 12, en actionnant le robinet 13, ce qui est représenté par la flèche F. Le gaz comprimé se détend dans la canalisation 14 vers le tobog- gan 11 et, par la dérivation 19, le relais 18. La pression actionne le percuteur qui peut par exemple être réglé par une goupille à cisailler.La poudre est mise à feu. Le cordon 17 propage une onde de choc qui vient modifier sa section, ce qui brise les pièces à casser 16,et oe, avant même que le toboggan n'ait commencé à se gonfler. La porte 25 n'est plus retenue. Le toboggan peut alors, sous l'effet de la pression de son gaz de remplissage, se déployer et se gonfler sans entrave. Les figures 2 et 3 représentent plus en détail un mode de réalisation d'une partie de l'invention. Le toboggan 11 est placé dans un conteneur obturé par une por- te 25 articulée à sa partie inférieure en 26. La partie supérieure de la porte est appliquée contre la structure 27 du conteneur et est maintenue dans cette position de ferme- ture par une ou plusieurs pièces à casser. (Il y en a trois sur le schéma de la figure 1, mais ce n'est pas limi- tatif). La pièce 16 est avantageusement constituée de deux éléments: une plaquette 28 de protection et d'obturation, et une entretoise 29 constituée de deux noix séparées par une zone cassable: une première noix 29a rendue solidai- re de la structure 27 du coffre, par exemple par au moins un boulon, et une deuxième noix 29b rendue solidaire de la porte 25 du coffre, par exemple par au moins une vis 32. De cette façon, quand l'entretoise 29 n'est pas cassée,la porte 25 est solidaire de la structure 27 et ne peut être ouverte. 6. La zone cassable peut être formée par un amincis- sement dans lequel est formée une rainure 33 dont le fond est angulaire (par exemple dièdre de 45 à 90 ). L'amincisse- ment forme un pont 34, définissant entre les noix 29a et 29b un canal 35 délimité sur une face par la plaquette 28. Dans le canal ainsi formé est disposé un cordon 17 consti- tué par un tube de section aplatie (au moins dans la par- tie qui traverse la pièce à casser 16) rempli de poudre. L'emploi d'un tel tube à expansion est un procédé connu. La plaquette 28 sert à obturer le canal, et à protéger la structure 27. L'entretoise 29 pourrait en effet être appli- quée directement contre la structure, mais le fonctionne- ment du dispositif pourrait détériorer la structure 27.De préférence la rainure 33 à fond angulaire est disposée à une extrémité du pont 34 et une rainure 38, moins profonde, et à fond arrondi est disposée à l'autre extrémité du pont 34. De cette façon, quand la poudre explose dans le tube 17 et quand celui-ci se gonfle ou tout au moins s'arrondit, le pont se brise au droit de la rainure 33 et se plie autour de la rainure 38, comme représenté sur la figure 3. Le pont 34 reste solidaire du système et ne risque pas d'être proje- té violemment dans une direction aléatoire. La rainure 33 est plus profonde que la rainure 38, et a une forme angulai- re pour déterminer sans aucun risque l'emplacement de la for- mation de la cassure. La rainure 38 a pour objet de permet- tre le soulèvement du pont et l'écartement l'un de l'autre des deux bords de la cassure, de façon à libérer la seconde noix de la première de façon sre, sans risque d'accrochage après la rupture. En variante, on pourrait prévoir par exemple une rainure à fond angulaire au milieu du pont, et une rainure à fond arrondi à chaque extrémité. L'épaisseur du pont 34 entre les deux noix, et la profondeur de la rainure 33 sont choisies de façon à obtenir une résistance en traction de l'entretoise 29, -_ 2583391 7. d'une noix vers l'autre, suffisante pour résister sans risque de rupture aux efforts auxquels sera soumise en service l'entretoise (et qui peuvent être au niveau de plusieurs centaines de décanewtons). Le cordon 17 sera choisi pour obtenir lors de sa mise à feu une rupture sans risque et sans délai du pont ainsi déterminé. On a représenté une entretoise 29 dont la noix 29b solidaire de la porte 25 est repliée sous la plaquette 28. C'est une facilité-d'assemblage. D'autres configurations sont possibles. Les pièces à casser sont normalement sollici- tées en traction, et sont cassées par cisaillement.Elles ne peuvent former de petits morceaux brisés qui devien- draient de véritables shrapnels, dangereux pour les per- sonnes et les matériels environnants. Le système de mise en oeuvre pneumatique est initié par une pression très élevée (au niveau par exemple de 10 bars) en regard des pressions parasites possibles; cette pression d'initiation est faible en re- gard des pressions régulées au sortir de la tête de la bouteille de stockage du gaz comprimé (au niveau de 30 bars par exemple); l'effort de cisaillement engendré par l'expansion du tube pyrotechnique est très supérieur à la résistance des pièces à casser; la résistance en traction des pièces à casser est très supérieure aux efforts de succion aérodynamique appliqués sur la porte du conteneur; le système est intégral, présente une immunité au gel et ne requiert aucune maintenance. On obtient un séquencement très fiable en utilisant des phénomènes physiques répé- titifs: - rupture de la goupille du percuteur, - propagation d'une onde de choc (vingt fois la vitesse du son), - écoulement des gaz. 2583391 - 8. L'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté et peut être modifiée de toutes façons à la portée de l'homme de l'art, notamment par substitution d'équivalents techniques. 9. REVENDICATIONS 1 - Procédé d'ouverture d'un conteneur de structu- re gonflable notamment, tel qu'un toboggan d'évacuation de secours d'avion, caractérisé en ce que l'on utilise la pression du fluide de gonflage pour commander un relais (18) déclenchant un organe pyrotechnique (17) dont la mise en oeu- vre brise les moyens de retenue (16) de la porte du conte- neur du système gonflable. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système gonflable est renfennm dans un volume obturé par une porte (25), maintenue en position fermée par des moyens de retenue brisables(16). 3 - Dispositif d'ouverture d'un conteneur de structure gonflable notamment, tel qu'un toboggan d'évacua- tion de secours d'avion, pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, comprenant une condui- te (14) d'alimentation en fluide sous pression du système gonflable, caractérisé en ce qu'il comporte une dérivation (19) sur ladite canalisation, cette dérivation étant bran- chée sur un relais (18) d'actionnement d'un percuteur,mon- té pour la mise à feu d'un organe pyrotechnique (17) orga- nisé pour briser les moyens de retenue de la porte du con- teneur de la structure gonflable. 4 - Dispositif selon la revendication 3, dans lequel le système gonflable est logé dans une structure (27) obturée par une porte (25),caractérisé en ce que les moyens de retenue comprennent au moins une entretoise (29), dont une première partie (29a) est rendue solidaire de la- dite structure (27) et une seconde partie (29b) est rendue solidaire de la porte (25), une partie cassable étant pré- vue entre lesdites première et seconde parties. - Dispositif selon la revendication 4, caracté- risé en ce que la partie cassable est constituée par un pont aminci (34) reliant lesdites première et seconde parties (29a, 29b) et déterminant entre ces parties un 10. canal (35) pour recevoir un cordon du type formé par un tube aplati chargé d'explosif, ledit pont comportant une rainure de cisaillement (33). 6 - Dispositif selon la revendication 5, carac- térisé en ce que le pont (33) comporte à une de ses ex- trémités une rainure de cisaillement (33) et à l'autre ex- trémité une rainure de pliage (38). 7 - Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que les moyens de retenue (16) comportent en outre une plaquette de protection (28), disposée entre ladite entretoise (29) et la structure (27).