Brevet FR2809366A1 — publié le 20011130

DISPOSITIF DE MISE EN #UVRE D'UN ÉLÉMENT DE SÉCURITÉ La présente invention se rapporte au domaine des dispositifs de mise en aeuvre d'un élément de sécurité pour la protection de biens et/ou de personnes. La présente invention se rapporte plus particulièrement à un dispositif de mise en oeuvre d'un élément de sécurité pour la protection de biens et/ou de personnes et notamment pour la protection d'au moins un occupant d'un véhicule, du type comportant un système de génération de gaz raccordé audit élément de sécurité [par exemple à un coussin gonflable de sécurité] et comportant une charge explosible formée par au moins un composé pyrotechnique. L'art antérieur connaît déjà de tels dispositifs de mise en ceuvre d'un élément de sécurité pour la' protection de biens et/ou de personnes. Les inconvénients majeurs des dispositifs de l'art antérieur résident dans le fait que pour atteindre la vitesse de combustion requise, le composé pyrotechnique doit être conditionné dans des structures métalliques qui doivent résister à des pressions de plusieurs centaines de Bar. En outre, certains générateurs de gaz de l'art antérieur font appel à des gaz comprimés en complément du générateur pyrotechnique pour maintenir la pressurisation des sacs du type rideau plusieurs secondes. Ces systèmes ont pour inconvénient d'être lourds et relativement encombrant et agressif pour le sac lors du déploiement. La présente invention entend remédier aux inconvénients de l'art antérieur en proposant un générateur à masse et dimensions réduites ne nécessitant pas de surdimensionnement de structure car ne subissant pas de fortes pressions lors de sa mise en #uvre et permettant d'assurer un maintien de la pressurisation si cela est nécessaire à la fonction. Pour ce faire, la présente invention est du type décrit ci-dessus et elle est remarquable, dans son acception la plus large, en ce que ledit système de génération de gaz comporte au moins un volume de combustion non confiné ou faiblement confiné. La charge explosible comporte de préférence au " moins un composé pyrotechnique primaire à combustion rapide et au moins un composé pyrotechnique secondaire à combustion lente. Le composé pyrotechnique primaire à combustion rapide constitue de préférence un composé pyrotechnique vecteur capable de piloter la combustion dudit composé pyrotechnique secondaire. La charge explosible est de préférence constituée d'environ 30% à 50% de composé pyrotechnique primaire à combustion rapide et d'environ 50% à 70% de composé pyrotechnique secondaire. Avantageusement, la présente invention permet de maîtriser la température des gaz ainsi que leur cinétique d'expulsion hors du système de génération de gaz pour la mise en #uvre de l'élément de sécurité et notamment pour le gonflement du coussin gonflable de sécurité. De plus, la combustion d'au moins un des composés pyrotechniques étant réalisée sous faible confinement, le générateur de gaz n'est pas ou peu propulsif et les effets d'une surpression dans la structure du générateur de gaz selon l'invention sont donc beaucoup moins dangereux que les effets d'une telle surpression dans les générateurs de gaz de l'art antérieur. Un autre avantage est la sécurité d'un tel système notamment en fin de vie, lors d'une opération de destruction, la rupture de la structure se faisant à pression modérée, les effets ainsi créés sont faibles par rapport à ceux des solutions de l'art antérieur. Un autre avantage important de l'invention est de permettre de placer le générateur de gaz à l'intérieur du coussin gonflable de sécurité. Cet avantage trouve des applications dans la réalisation des coussins gonflable thorax et rideau pour véhicule. De par sa souplesse, il peut également être imaginé que l'invention soit positionnée sur des éléments particuliers, comme par exemple, sur une ceinture de sécurité. on comprendra mieux l'invention à l'aide de la description, faite ci-après à titre purement explicatif, d'un mode de réalisation de l'invention, en référence aux figures annexées - la figure 1 illustre une vue en coupe longitudinale du dispositif selon l'invention ; et - la figure 2 illustre une vue en coupe transversale du dispositif de la figure 1 ; - les figures 3 et 4 illustrent des vues en coupe transversale de composés pyrotechniques monolithes hétérogènes ; - la figure 5 illustre une vue en coupe longitudinale d'une variante du dispositif selon l'invention dans laquelle le composé pyrotechnique primaire est confiné ; et - la figure 6 illustre une vue en coupe transversale du dispositif de la figure 5. Le dispositif (1) selon l'invention, illustré figure 1, est un dispositif de mise en #uvre d'un élément de sécurité pour la protection de biens et/ou de personnes et notamment pour la protection d'au moins un occupant d'un véhicule et plus particulièrement un dispositif d'absorption de choc pour la protection d'au moins un occupant d'un véhicule automobile. Il est du type comportant un système de génération de gaz (3) raccordé audit élément de sécurité [par exemple à un coussin gonflable de sécurité (2)] et comportant une charge explosible (4) formée par au moins un composé pyrotechnique (5). Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que ledit système de génération de gaz (3) comporte au moins un volume de combustion (7), non confiné ou faiblement confiné. La charge explosible (4) selon l'invention comporte de préférence plusieurs composés pyrotechniques (5) présentant éventuellement des vitesses de combustion différentes. La charge explosible (4) comporte au moins un composé pyrotechnique primaire (5') à combustion rapide et au moins un composé pyrotechnique secondaire (5") à combustion lente. Les notions de combustion rapide et de combustion lente sont bien sûr à interpréter en fonction des natures et formes des composés pyrotechniques et de leur confinement. En effet, lorsque les composés pyrotechniques (5) subissent une combustion, ils forment des gaz qui vont participer à la mise en #uvre de l'élément de sécurité, c'est à dire, dans le cas du coussin gonflable de sécurité, au gonflement du coussin gonflable de sécurité. Les gaz émis par ledit ou lesdits composés pyrotechniques primaires (5') assurent alors le gonflement du coussin gonflable de sécurité et les gaz émis par ledit ou lesdits composés pyrotechniques secondaires (511) assurent alors le maintien d'une certaine pression adéquate à l'intérieur du coussin gonflable de sécurité, pendant tout le temps nécessaire à la protection du ou des occupants du véhicule. Dans une version de l'invention, ledit composé pyrotechnique primaire (5') à combustion rapide constitue un composé pyrotechnique vecteur, comme par exemple un propergol rapide, ce propergol rapide étant capable de piloter la combustion du composé pyrotechnique secondaire (5") à vitesse de combustion plus faible, comme par exemple un nitrate d'ammonium pur ou de préférence associé à un liant organique, énergétique ou non et des additifs balistiques. La charge explosible (4) est constituée d'environ 30% à 50% de composé pyrotechnique primaire (5') à combustion rapide et d'environ 50 à 70% de composé pyrotechnique secondaire (5"). Ces valeurs sont données de 5 à 10% près. Au moins l'un des constituants de ladite charge explosible (4) peut en outre comporter des additifs balistiques pour faciliter la ou les réactions, tels que des oxydes minéraux, comme par exemple des oxydes de chrome ou de cuivre, des nitrates alcalins ou alcalino-terreux, des liants organiques énergétiques ou non, comme par exemple la nitrocellulose ou les résines époxy. Ainsi, la température des gaz formés et leur cinétique d'expulsion hors du système de génération de gaz (3) pour le gonflement du coussin gonflable de sécurité (2) sont parfaitement maîtrisées pendant toute la durée du gonflage. La présente invention permet ainsi de pressuriser rapidement le coussin gonflable de sécurité (2) et de le maintenir pressurisé de 0,1 seconde pour une protection au niveau du thorax à plusieurs secondes pour des réalisations de type rideau . Ledit ou lesdits composés pyrotechniques (5) formant ladite charge explosible (4) sont positionnés dans au moins un tube de réaction (20) cylindrique et ledit volume non confiné (7) ou faiblement confiné est constitué par ledit tube de réaction (20). Le tube de réaction (20) est du type haute pression dont la souplesse et la tenue mécanique assurent une ouverture après la combustion des composés pyrotechniques (5). L'ouverture du tube de réaction (20) est de préférence programmée par des amorces de ruptures (21). Le tube de réaction (20) peut être aussi constitué par un tube métallique muni d'une multitude d'opercules ou d'amorces de ruptures, qui par déformation va s'ouvrir et par-là, limiter la pression interné à la valeur désirée. Le tube de réaction (20) est de préférence positionné dans ledit coussin gonflable de sécurité (2). Le tube de réaction (20) peut être positionné dans un tube secondaire de réaction (22), poreux, au moins partiellement résistant à la réaction, comme illustré figure 2. Le tube de réaction (20) comporte de préférence un initiateur (24) qui peut éventuellement être muni d'une charge renforcatrice (25). Le tube de réaction (20) peut en outre comporter. une chambre de stabilisation (23) cylindrique, réalisée, par exemple avec un autre tube ou un sac en tissus. Lesdits composés pyrotechniques (5) peuvent former une charge explosible (4) monolithe homogène ou hétérogène. Lorsque lesdits composés pyrotechniques (5) forment une charge explosible (4) monolithe hétérogène, lesdits composés pyrotechniques (5) se présentent alors en vrac ou pastillé ou sous la forme d'au moins une feuille (8), plate ou enroulée, ou d'au moins un brin (9). La figure 2 illustre une pluralité de brins (9) de composé pyrotechnique (5) positionnée à l'intérieur du tube de réaction (20). La charge explosible (4) constituée par les composés pyrotechniques (5) peut se présenter sous la forme d'un sandwich plat, comme illustré figure 3 ou d'un sandwich enroulé, comme illustré figure 4. La charge explosible (4) peut également être réalisée sous forme d'une pluralité de brins présentant des diamètres différents. Pour plus de clarté, le tube secondaire de réaction (22) et la chambre de stabilisation (23) ne sont pas représentés sur les figures 1, 3, 4 et 5. Dans une version préférée de l'invention, lesdits composés pyrotechniques primaires (5') sont constitués par des propergols du type de ceux qui sont utilisés dans les systèmes de coussin gonflable de sécurité automobile, et lesdits composés pyrotechniques secondaires (5") sont constitués par des composés pyrotechniques constitués en particulier de nitrate d'ammonium pur ou de préférence associé à un liant organique, énergétique ou non comme par exemple la nitrocellulose ou les résines époxy, et des additifs balistiques pour faciliter la ou les réactions, tels que des oxydes minéraux, comme par exemple des oxydes de chrome ou de cuivre, des nitrates alcalins ou alcalino-terreux. Le nitrate d'ammonium peut en outre jouer le rôle de refroidisseur des gaz de combustion des composés pyrotechniques primaires (5'). Ces propergols peuvent être extrudés, par exemple, en brin de 3 mm de diamètre et de 10 cm de longueur. Ces brins sont conditionnés dans un tube muni éventuellement d'un relais d'allumage. Le système d'allumage principal allume les brins sur leurs surfaces latérales de manière telle que la combustion des brins se développe de façon radiale. Selon les applications, une partie de cette surface peut être inhibée pour ralentir le développement de la pression dans la phase initiale. Lors de la mise en #uvre, l'augmentation de pression ouvre le tube de réaction à partir de ses amorces de rupture et le tube secondaire de réaction permet néanmoins de maintenir une pression modérée. Cette variation de pression lors de l'ouverture a pour effet de diminuer la vitesse de combustion et permettre de poursuivre la génération de gaz pour maintenir la pressurisation du coussin. Par exemple, pour un générateur de gaz à coussin gonflable de sécurité rideau d'un volume de 18 litres présentant une durée d'efficacité supérieure à 3 secondes, le propergol est conditionné en 15 brins de 10 cm de long environ et d'environ 3 mm de diamètre. Ces brins sont partagés en deux fagots répartis de part et d'autre de l'allumeur. Dans une variante de l'invention, illustrée figure 5, au moins un composé pyrotechnique (5) est conditionné dans une enceinte (30) permettant un confinement dudit composé et une diffusion essentiellement radiale des produits de combustion. Ce composé pyrotechnique est constitué de préférence par le composé pyrotechnique primaire (5'). Le composé pyrotechnique primaire (5'), par exemple un propergol rapide, est conditionné dans un tube cylindrique de petit diamètre muni d'évidements et qui assure un confinement adapté. Le composé pyrotechnique secondaire (5") est conditionné autour de ce tube dans le tube de réaction (20) cylindrique. Cette configuration permet, en particulier d'utiliser comme composé secondaire du nitrate d'ammonium pur ou de préférence associé à un liant organique, énergétique ou non et à des additifs balistiques. Cette configuration permet de séparer la charge principale en 2 charges Pour le double effet, une simple cloison dans l'enceinte (30) permet le fractionnement des charges de propergol rapide. En effet ce sont les gaz de ces derniers qui pilotent la décomposition du composé pyrotechnique secondaire (511) et il n'est donc pas nécessaire de le fractionner rigoureusement. L'initiation est réalisée par deux initiateurs placés de part et d'autre de, l'enceinte (30). Le composé pyrotechnique primaire (5') peut aussi être fractionné en deux charges, l'une vive de pressurisation et l'autre plus lente de maintien de cette pression. Dans ce cas, une simple ouverture dans la cloison de séparation, éventuellement équipée d'un retard permet d'assurer le gonflage d'un sac gonflable de type rideau. Pour la réalisation d'un générateur de type passager de 100 litres, environ 16 g de propergol sont conditionné dans le tube primaire et environ 16 g de nitrate d'ammonium pur ou de préférence associé à un liant organique, énergétique ou non et à des additifs balistiques dans le tube de réaction. Pour la réalisation d'un générateur de type rideau de 18 litres, environ 8 g de propergol sont conditionnés dans le tube primaire en deux charges de durée de combustion ajustée et environ 8 g de nitrate d'ammonium pur ou de préférence associés à un liant organique, énergétique ou non et à des additifs balistiques dans le tube de réaction. Cette invention permet de maîtriser parfaitement le temps pendant lequel le coussin gonflable de sécurité (2) reste gonflé. Cette invention permet en outre de réaliser un dispositif de protection présentant une forme essentiellement longiligne qui peut être placé, par exemple, au-dessus d'une portière. La présente invention peut également être utilisée pour la mise en #uvre d'un dispositif d'apport de flottabilité, ou de création de flottabilité Dans ce dernier cas, l'effet thermique est utilisé pour permettre la remontée à la surface d'un objet situé sous l'eau et sa récupération. Par exemple, un générateur contenant 15 g de matériau pyrotechnique et fournissant l'équivalent de 10 litres de gaz ramené dans les conditions ordinaires, permet de pressuriser une structure de 10 litres par 300 m de fond et provoquer ainsi la remontée du bien qui y est associé. L'invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemple. Il est entendu que l'homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de l'invention sans pour autant sortir du cadre du brevet. REVENDICATIONS 1. Dispositif (1) de mise en oeuvre d'un élément de sécurité pour la protection de biens et/ou de personnes et notamment pour la protection d'au moins un occupant d'un véhicule, du type comportant un système de génération de gaz (3) raccordé audit élément de sécurité [par exemple à un coussin gonflable de sécurité (2)] et comportant une charge explosible (4) formée par au moins un composé pyrotechnique (5), caractérisé en ce ledit système de génération de gaz (3) comporte au moins un volume de combustion (7), non confiné ou faiblement confiné. 2. Dispositif (1) de mise en oeuvre d'un élément de sécurité selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite charge explosible (4) comporte au moins un composé pyrotechnique primaire (5') à combustion rapide et au moins un composé pyrotechnique secondaire (5") à combustion lente. 3. Dispositif (1) de mise en oeuvre d'un élément de sécurité selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit composé pyrotechnique primaire (5') à combustion rapide constitue un composé pyrotechnique vecteur capable de piloter la combustion dudit composé pyrotechnique secondaire (5"). 4. Dispositif (1) de mise en oeuvre d'un élément de sécurité selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite charge explosible (4) est constituée d'environ 30% à 50% de composé pyrotechnique primaire (5') à combustion rapide et d'environ 50% à 70% de composé pyrotechnique secondaire (5''). 5. Dispositif (1) de mise en #uvre d'un élément de sécurité selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits composés pyrotechniques (5) forment une charge explosible (4) monolithe homogène. 6. Dispositif (1) de mise en #uvre d'un élément de sécurité selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits composés pyrotechniques (5) forment une charge explosible (4) monolithe hétérogène et en ce que lesdits composés pyrotechniques (5) se présentent en vrac ou pastillé, ou sous la forme d'au moins une feuille (8), plate ou enroulée, ou d'au moins un brin (9). 7. Dispositif (1) de mise en #uvre d'un élément de sécurité selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit ou lesdits composés pyrotechniques (5) sont positionnés dans au moins un tube de réaction (20) cylindrique et en ce que ledit volume de combustion (7) non confiné ou faiblement confiné est constitué par ledit tube de réaction (20). 8. Dispositif (1) de mise en #uvre d'un élément de sécurité selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, 6 et 7, caractérisé en ce qu'au moins un composé pyrotechnique (5) est conditionné dans une enceinte (30) permettant un confinement dudit composé et une diffusion essentiellement radiale des produits de combustion. 9. Dispositif (1) de mise en ceuvre d'un élément de sécurité selon la revendication 7 ou la revendication 8, caractérisé en ce que ledit tube de réaction (20) peut être positionné dans un tube secondaire de réaction (22), poreux, au moins partiellement résistant à la réaction. 1 0 . Dispositif (1) de mise en #uvre d'un élément de sécurité selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que ledit tube de réaction (20) comporte une chambre de stabilisation (23). 11 . Dispositif (1) de mise en oeuvre d'un élément de sécurité selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'au moins l'un des constituants de ladite charge explosible (4) comporte des additifs balistiques pour faciliter la ou les réactions, tels que des oxydes minéraux, comme par exemple des oxydes de chrome ou de cuivre, des nitrates alcalins ou alcalino-terreux, des liants organiques énergétiques ou non, comme par exemple la nitrocellulose ou les résines époxy.