Brevet FR2684756A1 — publié le 19930611

i 1 La présente invention concerne un dispositif de commande successive. Plus particulièrement, le dispositif a pour but de commander au moins une opération ou une fonction technique, à partir d'un cordeau pyrotechnique dont la mise à feu est obtenue par des moyens de déclenchement appropriés. A cet effet, le dispositif de commande successive, du type comportant au moins un cordeau pyrotechnique et des moyens pour déclencher le fonctionnement dudit cordeau pyrotechni- que, est remarquable, selon l'invention, en ce qu'il comprend au moins un élément réalisé en un alliage à mémoire de forme à deux états stables, et disposé le long dudit cordeau pyrotechnique, ledit élément étant susceptible de commander une opération subséquente lorsqu'il passe de l'un de ses deux états stables, pour lequel l'élément occupe une position neutre, vers son autre état stable pour lequel il occupe une position active, sous l'action de la chaleur dégagée par ledit cordeau pyrotechnique à la suite du déclenchement de ce dernier. Ainsi, on utilise l'énergie thermique engendrée par le cordeau pyrotechnique pour provoquer le changement d'état de l'élément réalisé en un alliage à mémoire de forme, et commander alors une opération subséquente qui peut être mécanique, électrique ou autre. En effet, on sait que les alliages à mémoire de forme présentent la particularité de posséder, à l'état solide, deux structures cristallines stables (l'une en phase austé- nitique, l'autre en phase martensitique) respectivement dans deux domaines de température différents, qui correspondent chacun à une phase spécifique de la structure cristalline de l'alliage et qui sont séparés par une zone intermédiaire dite de température de transition De la sorte, en fonction 1 de la température, la pièce réalisée en un tel alliage peut prendre deux configurations distinctes stables, de façon réversible A titre d'exemple, ces alliages sont métalli- ques, du type nickel-titane ou cuivre-zinc-aluminium, selon les applications. Pour obtenir une pièce ayant ces propriétés à partir d'un tel alliage, le procédé consiste, par exemple, à réaliser la pièce sous une première forme lorsque sa structure cristal- line est en phase austénitique, dans le domaine de tempéra- ture correspondant à cette phase, à refroidir la pièce, en franchissant la zone de température de transition, jusqu'à son domaine de température correspondant à sa phase marten- sitique, et à lui appliquer une contrainte spécifique pour lui donner une seconde forme Après le retour à la température ambiante, la pièce conserve cette seconde forme et ses caractéristiques mécaniques sont retrouvées Une augmentation de température au-delà de la zone de transition permet à la pièce de passer de sa seconde forme vers sa première forme initiale. Dans un premier exemple de réalisation, ledit élément réalisé en un alliage à mémoire de forme agit, lorsqu'il passe vers son état stable correspondant à sa position active, sur des moyens de contact électriques qui autorisent la commande de l'opération subséquente Ainsi, la déforma- tion de l'élément produite par son changement d'état peut servir, dans ce cas, à établir la liaison électrique dans un circuit approprié et déclencher ladite opération. Dans un second exemple de réalisation, ledit élément réalisé en un alliage à mémoire de forme agit, lorsqu'il passe vers son état stable correspondant à sa position active, sur des moyens mécaniques qui autorisent la commande de l'opération subséquente Dans ce cas, ledit élément peut libérer, suite à son changement d'état et donc de forme, un dispositif mécanique. 1 Avantageusement, une pluralité d'éléments en alliage à mémoire de forme sont disposés, de façon espacée, le long dudit cordeau pyrotechnique, pour commander chacun une opération subséquente, lorsqu'ils passent successivement vers leur position active sous l'action de la chaleur dégagée progressivement par ledit cordeau pyrotechnique On crée ainsi un dispositif permettant de commander, à partir d'un cordeau pyrotechnique, une réaction en chaîne d'opéra- tions techniques subséquentes, mécaniques, électriques, etc, à des instants précis, fonction de la nature de la composition chimique du cordeau et de la longueur de cordeau à utiliser depuis son origine jusqu'aux différents éléments. Dans un mode préféré de réalisation, ledit élément se présente sous la forme d'une barrette au contact dudit cordeau pyrotechnique En outre, la section transversale de ladite barrette est polygonale On remarque ainsi l'extrême simplicité de réalisation desdites barrettes. De préférence, ledit cordeau pyrotechnique est logé dans un évidement d'une pièce, dans lequel est également agencé ledit élément en alliage à mémoire de forme Plus particu- lièrement, ledit élément est disposé entre le fond dudit évidement et ledit cordeau pyrotechnique. Par ailleurs, lesdits moyens pour déclencher ledit cordeau pyrotechnique peuvent comprendre une alimentation électrique reliée à une composition chimique d'amorçage au contact d'une composition chimique chauffante reliée audit cordeau pyrotechnique Quant au cordeau pyrotechnique, il est du type retard et constitué par une composition chimique fusante lente, enveloppée dans une gaine métallique. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut atre réalisée Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. 1 La figure 1 représente une vue schématique du dispositif de commande conforme à l'invention. La figure 2 montre un exemple particulier de montage sur une pièce dudit dispositif, dont l'élément en alliage à mémoire de forme occupe une position neutre. La figure 3 est une coupe transversale selon la ligne III-III de la figure 2. La figure 4 est une vue analogue à la figure 2, mais dans laquelle l'élément du dispositif occupe une position active autorisant la commande d'une opération subséquente. La figure 5 est une coupe transversale selon la ligne V-V de la figure 4. Le dispositif de commande 1, illustré schématiquement sur la figure 1, comporte un cordeau pyrotechnique 2 et des moyens 3 pour déclencher le fonctionnement dudit cordeau Dans cet exemple particulier de réalisation dudit dispositif, le cordeau pyrotechnique 2 est du type "retard", de sorte qu'il est constitué par une composition chimique fusante lente 4 connue en soi, et entourée d'une gaine 5 Cette dernière est de préférence métallique, réalisée par exemple en étain ou en plomb ou en une matière analogue à bas point de fusion. Les moyens de déclenchement 3 sont notamment définis par une composition chimique d'amorçage 6 et par une composition chimique chauffante 7, disposées côte à côte à l'intérieur d'un boîtier 8 La composition d'amorçage 6 est traversée par ailleurs par un filament 9 A d'un circuit d'alimentation électrique 9 commandé extérieurement, tandis que l'extrémité amont 2 A du cordeau pyrotechnique 2 est engagée dans la composition chauffante 7. 1 Par conséquent, la mise sous tension du circuit d'alimenta- tion électrique 9 provoque le chauffage du filament 9 A, lequel entraîne la mise à feu de la composition d'amorçage 6 qui elle-même produit l'allumage de la composition chauffan- te 7 Cette dernière assure à son tour la mise à feu de la composition fusante lente 4 dudit cordeau pyrotechnique. Tout autre type de moyens 3 pourrait être bien entendu envisagé pour commander l'allumage dudit cordeau. Selon l'invention, le dispositif 1 comprend une pluralité d'éléments 10 réalisés en un alliage à mémoire de forme à deux états stables et disposés, de façon espacée les uns des autres, le long du cordeau pyrotechnique 2 A titre d'exemple, deux éléments 10 ont été représentés sur la figure 1, lesquels sont au contact de la gaine 5 dudit cordeau Ces éléments 10, réalisés en un alliage à mémoire de forme, ont pour but de commander respectivement et successivement des opérations subséquentes lorsqu'ils pas- sent d'un état stable vers l'autre, comme on l'a expliqué préalablement, sous l'action de la chaleur engendrée, dans le cas présent, par la combustion dudit cordeau pyrotechni- que 2. Plus particulièrement, comme le montrent les figures 2 et 3, chaque élément 10 se présente, dans ce mode de réalisation, sous la forme d'une barrette 11 ayant une section transver- sale polygonale, par exemple rectangulaire On voit sur ces figures que la barrette 11 représentée, réalisée en un alliage à mémoire de forme, est parallélépipédique et occupe, dans ce cas, une position neutre correspondant à l'un de ses deux états stables et pour laquelle l'opération subséquente ne peut être déclenchée, puisque le cordeau 2 n'est pas allumé. Dans cet exemple de montage particulier, le cordeau 2 et les barrettes 11, qui lui sont successivement rapportées de façon espacée, sont logés avantageusement dans un évidement 12 ménagé dans une pièce de structure 13, et ayant une 1 section transversale en U Ainsi, chaque barrette 11 alors en position neutre, droite, est engagée dans l'évidement 12 de la pièce, pour s'appliquer, par deux de ses faces longitudinales 1 IA et 1 IB perpendiculaires, respectivement contre le fond 12 A et l'aile correspondante 12 B de l'évide- ment en U On remarque par ailleurs sur les figures 2 et 3, que la face longitudinale 1 i C de la barrette illustrée 11, opposée à sa face 11 B au contact de l'aile 12 B, est distante de l'aile en regard 12 C dudit évidement, la distance séparant les faces 11 B et 11 C de chacune des barrettes étant inférieure à la largeur de l'évidement en U 12, séparant ses ailes. Le cordeau pyrotechnique 2 est ensuite inséré entre les ailes 12 B et 12 C de l'évidement 12, de façon que la périphérie externe 5 A de sa gaine 5 s'applique contre la face longitudinale 11 D des barrettes, opposée à celle 11 A en appui contre le fond 12 A de l'évidement Ainsi, le contact entre le cordeau et chaque barrette s'établit parfaitement, ce qui favorise le transfert de la chaleur vers les barrettes lorsque le cordeau est en ignition Le diamètre externe du cordeau 2 est de préférence au moins égal à la largeur de l'évidement 12, pour assurer son maintien dans ce dernier En outre, le caractère déformable du cordeau, inhérent à la nature de sa gaine, permet de l'adapter aisément à tout type de cheminement souhaité, prévu sur ladite pièce de structure et imposé dans ce cas par l'évidement. Aussi, pour commander au moyen de chaque barrette une opération ultérieure, on utilise dans cet exemple de réalisation du dispositif 1 des moyens de contact électri- ques 14 représentés schématiquement sur les figures 2 à 5. Ainsi, deux contacts électriques 14 A et 14 B sont prévus sur l'aile 12 B de l'évidement, sur lesquels reposent les extré- mités respectives 1 l B 1 et 11 B 2 de la face longitudinale 11 B de la barrette illustrée Un autre contact électrique 14 C 1 est quant à lui prévu sur l'aile opposée 12 C de l'évidement et il est sensiblement situé en regard et au milieu de la face longitudinale 11 C de la barrette, comme le montre notamment la figure 2 Ces contacts 14 A,14 B, 14 C font partie d'un circuit électrique définissant les moyens 14, et auquel est associé un organe 14 D, tel qu'un moteur, destiné à commander une opération subséquente, symbolisée par la flèche F sur les figures 2 et 4. On remarque sur les figures 2 et 3, que dans la position neutre occupée par la barrette 11 et correspondant à l'un de ses deux états stables, la liaison électrique entre les contacts n'est pas établie, puisque la barrette présente une configuration droite, sa face longitudinale correspondante 11 C étant alors distante de l'aile 12 C dudit évidement, sur laquelle est fixé le contact électrique 14 C. En revanche, sur les figures 4 et 5, on voit que dans la position active de la barrette, correspondant à l'autre de ses deux états stables, la liaison électrique entre les contacts est établie puisque la barrette présente une configuration arquée, sa face 11 C venant s'appliquer contre le contact 14 C. Pour obtenir une telle barrette à partir d'un alliage métallique à mémoire de forme, on procède par exemple de la façon suivante On réalise tout d'abord la barrette 11 sous sa forme représentée notamment sur la figure 4 Celle-ci est acquise alors que la structure cristalline constituant la barrette est dans sa phase austénitique correspondant à son premier état stable La barrette ainsi réalisée présente une forme arquée, de section rectangulaire Puis, on refroidit la barrette jusqu'à une température telle que sa structure cristalline soit dans la phase martensitique, et on la déforme pour lui faire prendre sa configuration parallélépi- pédique représentée sur la figure 2 A ce moment, la 1 barrette 11 est dans son second état stable correspondant à sa position neutre Après le retour à la température ambiante, cette nouvelle forme de la barrette est acquise et ses caractéristiques mécaniques retrouvées. Le fonctionnement du dispositif de commande successive 1 est le suivant Après la mise à feu de la composition fusante lente 4 du cordeau pyrotechnique 2 par l'intermédiaire des moyens de déclenchement 3, le front de combustion se propage progressivement à l'intérieur de la gaine 5 dudit cordeau à une vitesse de quelques millimètres par seconde, qui dépend de la nature chimique de la composition 4 Cette combustion dégage de la chaleur dont la température atteinte est suffisamment élevée pour faire fondre la gaine métallique 5 en étain ou en plomb, dont le point de fusion est relativement faible. Lorsque le front de combustion dudit cordeau pyrotechnique arrive au niveau de la première barrette 1 i dont la face longitudinale 11 D est au contact, sa température s'élève à son tour au-dessus de sa température de transition à cause de la chaleur dégagée et engendrée par la combustion du cordeau Par conséquent, la barrette passe de son état martensitique, correspondant à son second état stable, vers son état austénitique, correspondant à son premier état stable, pour lequel la barrette présente une configuration arquée Cette déformation produit un travail mécanique qui est utilisé dans cet exemple pour fermer le circuit électrique 14 en établissant la liaison électrique entre les contacts 14 A, 14 B, sur lesquels reposent les extrémités 11 B 1 et 11 B 2 de la face 11 B de la barrette, et le contact 14 C, contre lequel vient s'appliquer la zone médiane 11 C 1 de la face 11 C de la barrette 11 alors arquée, en position active. A ce moment, le moteur 14 D dudit circuit 14 peut déclencher l'opération ultérieure F On pourrait par ailleurs utiliser la déformation de la barrette 11 pour libérer, par exemple, un dispositif mécanique mû par un ressort ou analogue. 1 Simultanément au déclenchement de cette opération électri- que, mécanique ou autre, le front de combustion du cordeau pyrotechnique 2 poursuit sa progression pour provoquer successivement le changement d'état des barrettes aval 11, espacées les unes des autres le long du cordeau, et dont chacune peut commander, par l'intermédiaire des moyens de contact électriques 14, une opération spécifique. Grâce au dispositif de l'invention, on réalise par consé- quent une réaction en chaîne permettant, à partir d'un cordeau pyrotechnique déclenché par un ordre électrique unique, de commander successivement une pluralité d'opéra- tions ultérieures Bien évidemment, l'intervalle de temps entre l'instant d'allumage du cordeau pyrotechnique et la commande de l'opération subséquente engendrée par le change- ment d'état d'une des barrettes est fonction de la nature de la composition chimique fusante employée et de la longueur de cordeau à utiliser jusqu'à cette barrette. Bien que sur les représentations ci-dessus, on ait dessiné les barrettes 11 disposées à côté ou sur le cordeau pyrotechnique 2, il va de soi que, en variante, lesdites barrettes 11 pourraient être creuses et traversées par ledit cordeau. REVENDICATIONS 1 1 Dispositif de commande successive, du type comportant au moins un cordeau pyrotechnique ( 2) et des moyens ( 3) pour déclencher le fonctionnement dudit cordeau pyrotechnique, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un élément ( 10) réalisé en un alliage à mémoire de forme à deux états stables, et disposé le long dudit cordeau pyrotechnique ( 2), ledit élément étant susceptible de commander une opération subséquente lorsqu'il passe de l'un de ses deux états stables, pour lequel l'élément occupe une position neutre, vers son autre état stable pour lequel il occupe une position active, sous l'action de la chaleur dégagée par ledit cordeau pyrotechnique ( 2) à la suite du déclenchement de ce dernier. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément ( 10) réalisé en un alliage à mémoire de forme agit, lorsqu'il passe vers son état stable correspondant à sa position active, sur des moyens de contact électriques ( 14) qui autorisent la commande de l'opération subséquente. 3 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément ( 10) réalisé en un alliage à mémoire de forme agit, lorsqu'il passe vers son état stable correspondant à sa position active, sur des moyens mécaniques qui autorisent la commande de l'opération subséquente. 4 Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'une pluralité d'éléments ( 10) en alliage à mémoire de forme sont disposés, de façon espacée, le long dudit cordeau pyrotechnique ( 2), pour commander 1 1 1 chacun une opération subséquente, lorsqu'ils passent succes- sivement vers leur position active sous l'action de la chaleur dégagée progressivement par ledit cordeau pyro- technique ( 2). 5 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit élément ( 10) se présente sous la forme d'une barrette ( 11) au contact dudit cordeau pyrotech- nique ( 2). 6 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la section transversale de ladite barrette ( 11) est polygonale. 7 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit cordeau pyrotechnique ( 2) est logé dans un évidement ( 12) d'une pièce ( 13), dans lequel est également agencé ledit élément ( 10) en alliage à mémoire de forme. 8 Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit élément ( 10) est disposé entre le fond ( 12 A) dudit évidement ( 12) et ledit cordeau pyrotechnique ( 2). 9 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que lesdits moyens ( 3) pour déclencher ledit cordeau pyrotechnique comprennent une alimentation électrique ( 9) reliée à une composition chimique d'amorçage ( 6) au contact d'une composition chimique chauffante ( 7) reliée audit cordeau pyrotechnique ( 2). 1 10 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit cordeau pyrotechnique ( 2) est du type retard et constitué par une composition chimique fusante lente ( 4), enveloppée dans une gaine métallique ( 5).