Brevet FR2743860A1 — publié le 19970725

La présente invention se rapporte à un dispositif de liaison mécanique à comportement modifiable. Des engins tels que des propulseurs de missiles à propergol solide comportent une structure généralement métallique résistant à ia pression produite en particulier par des gaz engendrés par la combustion de leur contenu. Ce contenu est la charge "utile" pyrotechnique (propergol) qui est solidaire de la structure à l'aide d'un lieur inerte. Des élévations de la température ou des incendies peuvent survenir dans les lieux où sont entreposés ces engins, ce qui peut avoir des conséquences catastrophiques si l'on n'intervient pas très rapidement, en particulier si les lieux d'entreposage sont des véhicules, par exemple des porte-avions ou des aéronefs. Les causes d'initiation des composants pyrotechniques sont l'échauffement par conduction thermique de la structure métallique vers ces composants et l'accumulation des produits de décomposition dans la zone la plus atteinte par l'échauffement. Le délai entre l'apparition du phénomène (incendie, exposition à une source thermique, ...) et l'événement pyrotechnique (explosion ou inflammation intense) donne la mesure du niveau de vulnérabilité des engins en question. Les niveaux de vulnérabilité sont codifiés et évalués par durée de tenue à un incendie normalisé (essais en cuve de fuel). Par exemple, une résistance de 5 minutes peut permettre d'effectuer une intervention de première urgence. Par conséquent, toute augmentation de ce délai au-delà de ces cinq minutes signifie un gain appréciable en termes de sécurité. Dans les propulseurs, I'optimisation du critère masse de propergol embarqué maximalelvolume externe minimal conduit les motoristes à disposer une mince couche de matériau inerte ("lieur") qui assure, entre autres, le rôle de protection thermique. Des matériaux spécifiques de protection thermique peuvent également être interposés. Un échauffement local est suffisant pour initier le processus de dégradation violente s'il engendre une température supérieure aux conditions d'inflammation. Toutefois, les différents matériaux de protection thermique couramment employés ont des comportements similaires en fonction de la température (comportement linéaire, comme précisé ci-dessous), et ne permettant pas d'améliorer, à épaisseur donnée, la sécurité des matières pyrotechniques de façon notable. Principalement, ce lieur peut empêcher la circulation desdits produits de décomposition et favoriser ainsi leur accumulation dans certaines zones à l'intérieur de l'enveloppe, en augmentant donc les risques d'explosion. Par ailleurs, certains assemblages mécaniques de composants disposés dans des enceintes sous vide ou dans lesquelles se produisent des rayonnements dangereux ne peuvent être désassemblés qu'à l'aide de robots coûteux et complexes, qui ne peuvent pas être récupérés après utilisation dans la plupart des cas. La présente invention a pour objet un dispositif de liaison mécanique pouvant améliorer notablement la sécurité dans des applications pyrotechniques, ou bien permettant un désassemblage facile dans des endroits inaccessibles, tout en étant facile à mettre en place et de faible prix de revient. Le dispositif de liaison mécanique conforme à l'invention est une couche de matériau fusible, de préférence un matériau eutectique métallique. De façon avantageuse, le point de fusion du matériau eutectique est compris entre 100 et 200"C environ. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation, pris à titre d'exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé, sur lequel - la figure 1 est une vue partielle et simplifiée en coupe d'un propulseur muni d'un dispositif de liaison mécanique conforme à l'invention, et - la figure 2 est un diagramme montrant le comportement en température d'une couche isolante classique et d'une couche de matériau eutectique. La présente invention est décrite ci-dessous, dans l'application de l'amélioration de la sécurité de matériaux pyrotechniques, en référence à un propulseur à propergol solide, mais il est bien entendu qu'elle n'est pas limitée à cette application, et qu'elle peut être mise en oeuvre dans de nombreux domaines, dans lesquels on recherche une bonne protection thermique sous un volume minimal. Le propulseur 1 représenté en figure 1 a une forme cylindrique. II comporte, au centre, une charge 2 de propergol solide. Cette charge 2 est entourée d'un lieur 3 adhérant au propergol, qui est par exemple en caoutchouc, en silicone ou en matière plastique. Le lieur 3 est entouré d'une couche 4 de matériau isolant conforme à l'invention, et le tout est disposé dans une structure métallique cylindrique creuse 5 résistant à la pression (pression engendrée par la combustion du propergol 2). La couche 4 est une couche de matériau eutectique métallique, ayant une épaisseur d'environ 0,2 mm dans le cas présent. Ce matériau est par exemple un alliage à base de plomb et d'étain. Cet alliage est choisi pour avoir un bas point de fusion. Dans le cas présent, son point de fusion est précis et adaptable à une plage de températures, comprises par exemple entre 100 et 200"C environ, et d'environ 1500C pour l'application à des propulseurs de missiles. De façon avantageuse, la couche 4 peut être associée à une couche 6 d'isolant thermique classique l'entourant ou sousjacente. Grâce au fait que la couche 4 est de nature métallique, elle facilite la conduction de la chaleur provenant de la structure 5 vers la totalité de la paroi latérale de la charge 2, même lorsque l'échauffement est local. Comme représenté en figure 2, un matériau isolant classique transmet la chaleur qu'il reçoit de façon sensiblement proportionnelle en fonction de son échauffement Oi ( û2 étant la: température de sa face opposée à la face chauffée). Par contre, un matériau eutectique ne transmet proportionnellement l'échauffement que pour de faibles valeurs (jusqu'à T1), puis marque un palier sensiblement horizontal jusqu'à une valeur T2. Après ce palier, sa conduction thermique redevient proportionnelle. Ce palier compris entre T1 et T2 correspond à une absorption thermique par le matériau eutectique lui permettant de changer d'état et passer en phase liquide. C'est cette chaleur latente de fusion qui est utilisée comme barrière thermique temporaire, et qui permet donc d'améliorer le niveau de vulnérabilité de la charge 2 en retardant l'inflammation etlou l'explosion de cette charge. De plus, la fusion de la couche 4 crée un passage nécessaire à l'évacuation des gaz produits par les matériaux plastiques environnants. Cette caractéristique permet à elle seule de diminuer les risques de prise de régime détonant des matières pyrotechniques. Dans le cas d'ensembles mécaniques disposés dans des endroits inaccessibles (enceintes soumises à des rayonnements dangereux, ..), les assemblages susceptibles d'être désassemblés (et, éventuellement réassemblés) peuvent être constitués par un matériau à point de fusion nettement plus bas que celui des matériaux environnants, par exemple un matériau eutectique. La fusion de ce matériau de liaison peut être obtenue par tout moyen approprié (induction, faisceau laser, ...). La liaison peut être rétablie lorsque le matériau fondu reste en place, après sa solidification. REVENDICATIONS 1. - Dispositif de liaison à comportement modifiable, assurant la liaison mécanique entre deux matériaux (5, 3), caractérisé en ce qu'il comporte une couche de matériau fusible (4). 2. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau fusible est un matériau eutectique métallique. 3. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il présente un point de fusion précis et adaptable à une plage de températures. 4. - Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le matériau eutectique est un alliage à base de plomb et d'étain. 5. - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est associé à un matériau isolant thermique classique (6). 6. - Système pyrotechnique, caractérisé en ce qu'il comporte entre sa structure métallique extérieure (5) et sa charge pyrotechnique un dispositif de liaison selon l'une des revendications 1 à 5. 7. - Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que le point de fusion du matériau fusible est compris entre 100"C et 200"C environ. 8. Système selon la revendication 7, pour l'application à un propulseur de missile, caractérisé en ce que le point de fusion est d'environ 150"C. 9. - Assemblage mécanique, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de liaison selon l'une des revendications 1 à 5.