Brevet FR2685644A1 — publié le 19930702

I L'invention concerne un dispositif de protection mécanique et thermique et elle s'applique tout particulièrement à la protection des enregistreurs de données installés à bord des aéronefs ou similaires pour conserver en mémoire les circonstances du vol et qui doivent pouvoir résister aux chocs mécaniques et aux chocs thermiques intervenus en vol ou à la suite de la chute de l'aéronef ("boîte noire"). Il est connu d'obtenir cette protection en disposant les éléments enregistreurs dans une boîte interne placée à l'intérieur d'une boîte externe, métallique et à parois épaisses, qui assure la protection mécanique, l'espace entre les deux boîtes étant remplis par un ou plusieurs matériaux de protection thermique. Le brevet GB l 498 677 décrit ainsi un dispositif de ce type dans lequel les matériaux de protection thermique comprennent un sel contenant de l'eau de cristallisation et susceptible de libérer cette eau sous l'action de la chaleur, ce sel étant placé à l'intérieur de la boîte interne (ou autour de cette boîte) et étant entouré par une matière d'isolation thermique stable vendue dans le commerce sous la marque MICROTHERM. L'utilisation d'un tel sel présente l'inconvénient que, sous l'action du froid, par exemple en cas de stockage ou d'exposition accidentelle à basse température (de 00 C à -650 C), le sel se dilate et exerce des contraintes mécaniques qui tendent à faire éclater les boîtes interne et externe, à moins que l'on ne prévoit des vides tampons, lesquels réduisent le volume utile, la résistance mécanique et l'isolement thermique. La présente invention vise à éviter ces inconvénients On y parvient, selon l'invention, au moyen d'un dispositif qui comprend une boîte interne qui contient les éléments à protéger, par exemple un enregistreur à mémoires statiques, une boîte externe placée autour de la boîte interne et qui est résistante aux chocs mécaniques et, dans l'espace entre ces deux boîtes, un remplissage d'un matériau réservoir constituant un solide doué de résistance mécanique, contenant de l'eau susceptible d'être libérée sous l'action de la chaleur et comportant de multiples cavités suffisantes pour éviter la dilation du matériau sous l'effet du froid, entouré par un remplissage d'un isolant thermique stable, ces deux remplissages étant séparés par une couche apte à réfléchir une partie du flux calorifique qui traverserait l'isolant thermique stable en cas d'incendie. Le mot isolant thermique stable signifie que cet isolant ne change pas d'état lors d'une variation de température. On décrira ci-après un exemple de réalisation d'un dispositif de protection conforme à l'invention, en référence à la figure unique du dessin joint qui est une coupe verticale du dispositif. Le dispositif est constitué d'une boîte extérieure, une boîte intérieure et de remplissages entre ces deux boîtes. La boîte externe est constituée d'un corps de boîte 1 ouvert sur une face, en l'espèce la face supérieure, et d'un couvercle 2 qui ferme la face ouverte Le couvercle est démontable pour pouvoir accéder à l'intérieur de la boîte Le matériau et l'épaisseur des parois de cette boîte sont choisis, de façon connue en soi, pour éviter une déformation des parois en cas de chute de l'avion On utilise par exemple des parois en acier à très haute résistance d'une épaisseur de 3 à 6 mm, de préférence 4 à 5 mm, encore mieux voisine de 4,5 mm. La boîte interne est, dans cet exemple, une boîte étanche constituée d'un corps de boîte 3 ouvert à sa face supérieure et d'un couvercle amovible 4 qui ferme cette ouverture Cette boîte interne peut également être métallique mais, de préférence, elle est en matière plastique composite choisie pour avoir une meilleure conductivité thermique dans le plan de la paroi que transversalement à la paroi, par exemple les parois de la boîte interne sont constituées par un empilement de renforts à fibres longues de carbone liées par une matrice On obtient ainsi que le flux thermique qui atteint la boîte interne a plus tendance à se répartir sur le pourtour de la boîte que de traverser la paroi de la boîte. Ces deux boîtes déterminent entre elles un intervalle qui entoure complètement la boîte interne et qui contient une boîte intermédiaire dont la paroi constitue un réflecteur thermique apte à réfléchir vers la boîte externe une partie du flux de chaleur qui atteindrait la boîte intermédiaire en cas d'incendie. Cette boîte intermédiaire est par exemple constituée par un corps de boîte 5 en acier inoxydable d'une épaisseur comprise entre 0,1 et 0,20 mm, par exemple voisine de 0,15 mm, ce corps de boîte étant ouvert sur un côté et ce côté étant fermé par un couvercle 6 constitué du même matériau que le corps de boîte 5. L'intervalle entre la boîte intermédiaire et la boîte externe dont l'épaisseur est de préférence de l'ordre de 2 à 3 mm, est rempli par un matériau d'isolation ( 7,7 ') ayant de bonnes propriétés d'isolation thermique et, par exemple, par une masse alvéolaire à alvéoles fermés, notamment une structure cellulaire en silice ayant des cavités extrêmement petites et comprenant des oxydes métalliques comme réflecteur (par exemple Ti O 2 ou Fe 20) Pour la clarté de la figure, cette masse n'a été représentée que partiellement par des petits cercles 7. Si on le désire, on peut remplacer la boîte intermédiaire par une couche réfléchissante appliquée sur la face de la masse 7,7 ' qui est tournée vers la boîte interne. Il est notamment préconisé d'utiliser comme masse 7,7 v le matériau "MICROTHERM" de MICROPORE INTERNATIONAL LIMITED, constitué approximativement de 65 % de silice et de 30 % d'oxyde de titane en poudre, compacté en cellules de diamètre avoisinant 0,1 micromètre, créant ainsi environ 90 % de vide sans mouvement de convection possible. Le MICROTHERM est disponible habituellement à l'état de feuille et est appliqué contre la face interne de la boîte extérieure avant la mise en place de la boîte intermédiaire et en tant que couvercle. Entre la boîte intermédiaire et la boîte interne, il existe un intervalle ayant, de préférence, une épaisseur de 8 à 15 mm et encore mieux de 10 à 13,5 mm, intimement rempli d'un matériau réservoir 8,8 ' constituant un solide doué de résistance mécanique, contenant de l'eau susceptible d'être libérée sous l'action de la chaleur et comportant de multiples cavités suffisantes pour éviter la dilatation du matériau sous l'effet du froid Un matériau particulièrement approprié est une masse zéolithique, notamment une masse obtenue par polycondensation in situ d'aluminosilicates de sodium ou de potassium La polycondensation d'aluminosilicates de sodium ou de potassium, en milieu alcalin, est décrite dans diverses publications, par exemple dans les publications de brevets telles que le brevet français 2 464 227 et différents articles de Mr. J DAVIDOVITS, notamment "Synthesis of new high-temperature geopolymers for reinforced plastics/composites" (Society of Plastics Engineers, Inc, PACTEC'79), "Processing and applications of ultra-high température, inorganic matrix resin for cast composite structure " (PACTEC'83). Selon l'invention, on supprime l'étape de séchage habituellement préconisée pour stabiliser le matériau après polycondensation, afin de conserver dans le matériau suffisamment d'eau de polycondensation, en sorte qu'en cas d'incendie on dispose d'une protection thermique suffisante. Cette eau libre se trouve à l'état suffisamment fractionnée pour ne pas engendrer de dilatation du matériau exposé au froid. De tels produits sont vendus sous la marque GEOPOLYMITE par la société GEOPOLYMERE-France et permettent d'obtenir des solides moulés ayant une résistance mécanique suffisante. On a constaté qu'avec une telle matière la présence du réflecteur ( 5,6) et de l'isolant thermique stable sont particulièrement utile car, en limitant la température à laquelle est soumise la matière 8,8 ' en cas d'incendie, elle permet d'éviter que cette matière présente des phénomènes de réaction exothermique D'autre part, la boîte intermédiaire présente également l'avantage d'empêcher un contact direct entre l'isolant MICROTHERM et la matière 8,8 ', ce qui permet de réaliser in situ la polycondensation en milieu alcalin donnant naissance à la matière 8,8 '. L'isolant thermique stable en effet serait attaqué par ce milieu alcalin en cas d'un contact direct avec la matière 8,8 ' pendant la polycondensation. L'invention permet donc de remplir l'espace entre la boîte interne et la boîte intermédiaire avec le mélange qui donnera naissance au matériau 8,8 ', ce qui assurera un contact intime entre le matériau 8,8 ' et la boîte intermédiaire Il est en effet important d'éviter la création de vide entre ce matériau et la boîte intermédiaire. On notera que les masses solides 7 et 8 amovibles peuvent être considérées comme constituant elles-mêmes des boîtes ayant des couvercles 7 ',8 ', en sorte que dans cette conception le dispositif est en fait constitué d'un ensemble de boîtes gigognes. Les boîtes peuvent avoir toute forme de section droite horizontale désirée et, par exemple, une section droite horizontale carrée, rectangu- laire ou circulaire. L'invention s'applique à la protection de tout objet pour lequel on reherche à la fois une protection thermique et une protection mécanique aux chocs. REVENDICATIONS 1 Dispositif de protection mécanique et thermique, notamment pour la protection des enregistreurs de données des circonstances de vol d'un aéronef, qui comprend une boîte interne ( 3,4) qui contient les éléments à protéger, une boîte externe ( 1,2) placée autour de la boîte interne et qui est résistante aux chocs mécaniques et, dans l'espace entre ces deux boîtes, un remplissage ( 8,8 ') d'un matériau réservoir constituant un solide doué de résistance mécanique, contenant de l'eau susceptible d'être libérée sous l'action de la chaleur et comportant de multiples cavités suffisantes pour éviter la dilation du matériau sous l'effet du froid, ce remplissage étant entouré par un remplissage ( 7,7 ') d'un isolant thermique stable, ces deux remplissages étant séparés par une couche ( 5,6) apte à réfléchir une partie du flux calorifique qui traverserait l'isolant thermique stable. 2 Dispositif de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite couche ( 5,6) interposée entre les deux remplissages est constituée par une paroi dont une face au moins est réfléchissante et tournée du côté du remplissage en isolant thermique stable. 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite couche ( 5,6) est la paroi d'une boîte intermédiaire entre les boîtes interne et externe. 4 Dispositif selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le matériau réservoir ( 8,8 ') est un matériau de structure Néolithique. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le matériau réservoir est obtenu par polycondensation, en milieu alcalin, d'alumino- silicates de sodium ou de potassium, réalisée in situ. 6 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit matériau réservoir ( 8,8 ') occupe un espace dont l'épaisseur est de 8 à 15 mm, de préférence 10 à 13,5 mm. 7 Dispositif de protection selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit isolant thermique stable ( 7,7 ') remplit un espace dont l'épaisseur est de 2 à 3 mm. 8 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite couche ( 5,6) interposée entre les deux remplissages a une épaisseur comprise entre 0,1 et 0,20 mm. 9 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite boîte interne est en matière plastique composite choisie pour avoir une meilleure conductivité thermique dans le plan de la paroi de la boîte que transversalement à cette paroi. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite boîte interne a sa paroi constituée par un empilement de renfort à fibres de carbone longues liées par une matrice. 11 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la boîte externe a des parois en acier d'une épaisseur de 3 à 6 mm, de préférence 4 à 5 mm. 12 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'isolant thermique stable ( 7,7 ') est une masse alvéolaire à alvéoles fermés. 13 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'isolant termique stable ( 7,7 ') et le matériau réservoir ( 8,8 ') constituent des boîtes interposées entre la boîte interne ( 3,4) et la boîte externe ( 1,2).