Brevet FR2805323A1 — publié le 20010824

Les systèmes amortisseurs de chocs, en particulier les tampons amortisseurs pour le matériel ferroviaire, sont en particulier constitués d'un élément amortisseur réversible et d'un amortisseur de sécurité consommable. En cas de petits chocs, par exemple d'attelage ou de butée à faible énergie, l'amortissement est assuré par le sous-ensemble réversible. En cas de chocs plus importants dont l'énergie à absorber est supérieur à la capacité du système réversible, c'est l'amortisseur de sécurité qui assure la protection du matériel. Cet amortisseur est le plus souvent soit un tube métallique plus ou moins fragilisé ou ajouré à fin d'amorce et de diriger la compression déformation, soit un matériau compressible. Ces éléments sont lourds, parfois encombrants et coûteux si l'on veut assurer un minimum de constance de la force d'écrasement. De plus la dispersion de la vitesse d'impact engendre des variations importantes des efforts de réaction. Le dispositif amortisseur pyrotechnique objet de la présente invention permet d'assurer un amortissement de très haut niveau d'énergie tout en restant à la fois hautement sécuritaire, léger, régulier, adaptable, reproductible et économique. L'amortisseur pyrotechnique objet de la présente invention est un dispositif de retenue, d'amortissement et d'absorption d'énergie réalisé à l'aide d'un piston sur lequel on applique une pression à l'aide de gaz issus d'un générateur pyrotechnique. Cette pression est pilotée au fur et à mesure de l'enfoncement du piston pour obtenir le maximum d'efficacité tout en évitant les excès de contraintes sur l'équipement à protéger. Selon l'invention ce contrôle de la pression se fait par l'ouverture contrôlée d'orifices d'éjection des gaz. Selon l'invention ce dispositif amortisseur pyrotechnique peut être à demeure dans sa configuration de fonctionnement d'amortisseur ou pour des raisons d'encombrement ou d'a5élioration des performances être déployé par génération de gaz pyrotechnique quelques millisecondes avant le choc. L'allumage du générateur de gaz étant initié par une détection adaptée. L'originalité de la conception et de la construction de cet amortisseur pyrotechnique ressortira de la description ci après qui prend pour exemple un tampon amortisseur ferroviaire. Cette description est illustratrice et non limitative. Les figures 1a et 1b présentent le dispositif amortisseur pyrotechnique ei son module amortisseur réversible dans la configuration avant fonctionnement et en cours de fonctionnement . La figure 2 présente l'obturateur d'ouies de régulation de pression dans sa version de désobturation non réversible. Les figures 3 a et 3b présentent l'obturateur d'ouïes de régulation de pression dans sa version à ouverture pilotée par une pression de régulation délivrée par un générateur de gaz pyrotechnique annexe. Les figures 4a, 4b et 4c présentent le dispositif amortisseur pyrotechnique dans sa version mise en place par déploiement pyrotechnique et ce dans les trois configurations fonctionnelles, avant déploiement , en fin de déploiement , en cours de fonctionnement . - Le dispositif amortisseur pyrotechnique est fixé sur la structure (1) de l'équipement à protéger. II est associé à un module amortisseur réversible qui est composé préférentiellement d'un tampon (2) de contact, de l'amortisseur réversible (3) proprement dit ; celui ci est en appui sur le piston (4) du dispositif d'amortissement pyrotechnique. - Le dispositif amortisseur pyrotechnique est selon l'invention préférentiellement et principalement composé de - Un corps d'amortissement (5) en appui sur la structure (1) à protéger. - Un piston (4) maintenu en place avant fonctionnement par une série de goupilles (8) ou par un listel de cisaillement circulaire (7). - Une fermeture arrière (9) qui comporte un logement (11) pour le générateur de gaz pyrotechnique (12) et son bouchon (10). La fermeture arrière (9) est aussi percée d'ouïes (13)d'échappement de gaz régulant la pression dans la chambre (8). - Les obturateurs (15) des ouïes (13) qui sont fixées sur chaque ouïe (13). - Le déplacement du piston (14) dans le corps de l'amortisseur (5) entraîne l'allumage du générateur de gaz (12) qui remplit la chambre (8) de la pression recherchée. Poussé par la force appliquée sur le tampon (2) le piston (4) avance ; il est en partie retenu par la force exercée sur lui par la pression contenue dans la chambre (8). Du fait de l'avancée du piston (4), le volume de la chambre (8) diminue et la pression dans cette chambre (8) augmente ; dès qu'elle atteint le seuil de pression de régulation Pr, un ou plusieurs obturateurs (15) d'ouïes (13) s'ouvrent et laissent échapper une partie des gaz contenus dans la chambre (8) afin de limiter la croissance de la pression et donc de la force de retenue sur le tampon et d'appui sur la structure à protéger. Un logiciel de calcul thermopyrotechnique et thermodynamique permet de calculer les caractéristiques des générateurs de gaz (12) débit, durée de combustion, masse de propergol ) et celle des ouïes (13) ( surfaces, pression de rupture ou de régulation) afin d'obtenir sur le piston et la structure les forces souhaitées. Selon l'invention, les obturateurs (15) d'ouïes (13) peuvent être à désobturation non réversible tel que le représente la figure 2. Une gorge de rupture calibrée (16) permet cette rupture et l'ouverture de l'ouïe (13) à la pression de régulation souhaitée. Selon l'invention les obturateurs (15) d'ouïes (13) peuvent aussi être à régulation réversible par pression pyrotechnique. Les figures 3a et 3b présentent la construction originale de ces obturateurs à régulation pyrotechnique. II sont selon l'invention composés préférentiellement - d'un corps d'obturateur (17) comportant des lumières latérales (18). - d'un piston obturant (19) maintenu en place avant fonctionnement par une goupille (20). - d'un générateur de gaz (12) monte surfa fermeture (23) de la chambre de régulation (21). Concomitamment à l'allumage du générateur de gaz (12)de l'amortisseur pyrotechnique, on allume le générateur de gaz de régulation (22) qui délivre dans la chambre de régulation (21) la pression de régulation souhaitée. Dès que la pression P(t) dans la chambre (8) de l'amortisseur devient supérieure à Pr, le piston (19) se déplace et laisse échapper le gaz depuis la chambre (8) afin de limiter la pression P(t) à cette valeur Pr. Si - du fait de l'éjection des gaz et du mouvement du piston amortisseur (4), la pression P(t) dans la chambre (8) devient inférieur à la pression Pr de régulation, le piston (19) referme partiellement ou totalement les lumières (18) afin de permettre la remontée de la pression P(t) dans la chambre (8)et ainsi le maintien de l'efficacité du dispositif amortisseur pyrotechnique. Pour améliorer les performances d'amortissement et d'absorption d'énergie, on peut selon l'invention augmenter la course d'amortissement en mettant en place le dispositif amortisseur pyrotechnique par déploiement pyrotechnique d'une rallonge du corps d'amortisseur (5). Le dispositif amortisseur pyrotechnique est alors selon l'invention complété par un tube coulissant (5bis) dans le corps d'amortisseur (5). Le corps d'amortisseur (5) présente une butée d'arrêt (25) pour bloquer le déploiement du tube coulissant (5bis). Le tube coulissant (5bis) présente de son coté une butée de course (26) du piston (4). Selon l'invention, le générateur de gaz (12) contient à la fois le propergol nécessaire au déploiement du dispositif et celui nécessaire à l'amortissement. Ce générateur de gaz (12) est préférentiellement mono-chambre de combustion et mono-régime de combustion mais sans sortir de l'invention, il peut aussi être mono-chambre et bi- régime ou bi-chambre. On peut aussi sans sortir de l'invention utiliser deux générateurs de gaz distincts. Grâce à un signal donné par un capteur de déclenchement lors de la détection d'un choc nécessitant l'amortisseur pyrotechnique, on initie l'allumage du générateur (12). Les gaz envoyés dans la chambre (8) pousse le tube coulissant (5bis) et son piston (4) jusqu'à ce que le talon du tube coulissant (5bis) vienne en appui sur la butée (25) du corps d'amortisseur (5). Le générateur de gaz (12) continue à débiter des gaz dans la chambre de pression (8) afin d'obtenir la pression correspondant à la force de retenue souhaitée sur le piston(4). Le piston (4) se déplace dans le tube coulissant (5bis) ; en fin de course, il vient en appui sur la butée de course (26) du tube coulissant (5bis), c'est alors l'ensemble piston et tube coulissant (5bis) qui se déplace dans le corps amortisseur (5). Cet ensemble est à son tour retenue par la pression des gaz contenus dans la chambre (8). Selon l'invention, l'allumage du générateur de gaz est préférentiellement éléctrique mais il peut,s'en sortir de l'invention, être mécanique à percussion. Revendications 1. Dispositif amortisseur et absorbeur d'énergie caractérisé en ce que la force assurant l'amortissement est due à la pression de gaz émise par un générateur de gaz pyrotechnique (12) sur un piston (14) ; Cette pression étant régulée au fur et à mesure de l'avancement du piston (14) dans le corps d'amortisseur (5) par des ouies (13) d'éjection des gaz désobturables. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'obturateur (15) des ouies (13) d'éjection des gaz se désobture par cisaillement d'une gorge de rupture calibrée. 3. Dispositif selon la revendication 1 caractérisée en ce que l'obturateur (15) des ouies (13) d'éjection de gaz régule la pression dans la chambre amortisseur par l'ouverture pilotée des lumières (18) ; Le pilotage de l'ouverture de cE!s lumières (18) étant assuréE@ par un piston (19) sur lequel s'applique une pression de régulation Pr créée par un générateur de gaz pyrotechnique(22). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce qu'il est mis en position opérationnelle par déploiement d'un tube coulissant (5bis)dans le corps d'amortissement (5) à l'aide de la pression générée dans la chambre (8) par un générateur de gaz pyrotechnique (12).