Brevet FR2825766A1 — publié le 20021213

La présente invention concerne le domaine des mécanismes à libération contrôlée par un effet thermique. La présente invention concerne en particulier, mais non exclusivement, les pyromécanismes, c'est à dire le domaine des mécanismes commandés par un effet pyrotechnique. De nombreux mécanismes à libération contrôlée par un effet thermique ont déjà été proposés. La présente invention a maintenant pour but de proposer un dispositif présentant des propriétés supérieures à celles des dispositifs antérieurs 1 0 connus. La présente invention a en particulier pour but de proposer un dispositif présentant au repos une tenue mécanique élevée. Les buts précités sont atteints dans le cadre de la présente invention grâce à un dispositif comprenant: 15. deux éléments de structure susceptibles de déplacement relatif, et un moyen de blocage apte à interdire initialement le déplacement relatif entre les deux éléments de structure, dans lequel le moyen de blocage comprend en combinaison: au moins un ensemble comprenant d'une part des filets et d'autre part un taraudage complémentaire, liés respectivement aux deux éléments de structure, et un matériau à bas point de fusion disposé au moins sur une partie de l'interface entre deux pièces liées respectivement aux deux éléments de structure pour interdire la libération du moyen de blocage, et par conséquent des éléments de structure, avant fusion dudit matériau. Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, le matériau à bas point de fusion est disposé au moins sur une partie de l'interface entre les filets et le taraudage complémentaire pour interdire la libération du moyen de blocage, et par conséquent des éléments de structure, avant fusion dudit matériau. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention appara'^tront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels: Ia figure 1 représente une vue schématique, en coupe axiale longitudinale, d'un dispositif conforme à un mode de réalisation préférentiel de la présente invention, Ia figure 2 représente une vue partielle similaire, en coupe axiale longitudinale, d'une variante de réalisation conforme à la présente invention, et Ies figures 3, 4, et 5 représentent trois variantes de réalisation conformes à la présente invention. On aperçoit sur la figure 1 annexée un dispositif conforme à la présente invention, qui comprend: un premier élément de structure 100, un deuxième élément de structure 200 et 15. un moyen de blocage 300. Le moyen de blocage 300 est formé par la combinaison d'au moins un ensemble comprenant d'une part des filets 310 et d'autre part un taraudoge complémentaire 320, liés respectivement aux deux éléments de structure 100 et 200, et 20. d'un matériau 330 à bas point de fusion disposé au moins sur une partie de l'interface entre les filets 310 et le taraudage complémentaire 320 pour interdire la libération du moyen de blocage 300, et par conséquent des éléments de structure 100 et 200, avant fusion dudit matériau 330. Les éléments de structure 100 et 200 peuvent faire l'objet de nombreux modes de réalisation. Selon le mode de réalisation particulier illustré sur la figure 1 annexée, ces deux éléments 100 et 200 sont formés giobalement de structures cyiindriques concentriques centrces sur un axe O-O et ils sont par ailleurs susceptibles de translation relative selon l'axe O-O après libération du moyen de blocage 300. Plus précisément l'élément 100 a la forme générale d'une tige centrale, tandis que l'élément 200 a la forme générale d'une chemise cylindrique qui entoure partiellement la tige 100. Selon la figure 1, i'élément 200 est formé par assemblage de différentes pièces 202, 204, 206, 208, 210. Cependant l'invention n'est pas limitée à cette géométrie particulière. Lesdites pièces 202 à 210 ne seront donc pas décrites plus en détail par la suite. On notera simplement que de préférence les pièces 202 à 210 définissent une chambre fermée 220 sur l'une des extrémités de la tige 100. La structure ainsi formée peut constituer un ensemble de type vérin dans lequel la tige 100 forme un piston susceptible de translation relative contrôlée par rapport à la chemise 200 qui forme corps de vérin. Des moyens d'étanchéité, tels que des joints toriques, peuvent être insérés entre les deux éléments 100 et 200. De tels moyens d'étanchétité peuvent être logés par exemple dans des gorges annulaires 130, 230, 232 formées dans l'un ou l'autre des deux éléments 100, 200 et débouchant sur l'interface entre ceux-ci. L'invention n'est cependant pas limitée à des dispositifs dans lesquels les deux éléments de structure sont uniquement susceptibles de translation relative. Ainsi par exemple le mouvement de translation de la tige 100 peut être remplacé ou transformé en tout autre mouvement approprié, par exemple un mouvement oblique ou un mouvement relatif à rotation par rapport à l'élément 200, à l'aide d'un système vis/écrou ou équivalent. Selon la représentation donnée sur la figure 1, les filets 310 sont prévus sur la surface extérieure d'un tronçon de la tige 100. Le taraudage 320 est prévu sur la surface interne d'un écrou 340. Et l'élément 200 est en appui contre l'écrou 340, par l'intermédiaire d'une entretoise 240. L'entretoise 240 est formée d'une douille centrée sur l'axe O-O. Le matériau à bas point de fusion 330 peut faire l'objet de nombreux modes de réalisation. Il peut s'agir d'un métal. Dans ce contexte, de préférence, le matériau 330 est choisi dans le groupe comprenant: - Bi50/Pb28/Sn22 (pour une température de fusion de l'ordre de 95-110 C) ou - In (pour une température de fusion de l'ordre de 156 C) ou - Sn ou Sn85/Zn15 (pour une température de fusion de l'ordre de 200 250 C) ou - Pb82,5/Cd17,5 ou - Pb96/Sb4 (pour une température de fusion de l'ordre de 250-300 C). L'utilisation d'un métal pour former le matériau 330 conduit à une brasure de l'écrou 340. Cependant l'invention n'est pas limitée à un métal. Le matériau 330 peut être formé de tout autre matériau thermo-fusible susceptible de remplir la méme fonction, par exemple un matériau à base de paraffine ou un alliage eutectique. Les filets 310 et le taraudage complémentaire 320 sont de préférence formés de filets réversibles, c'est à dire de filets possédant un pas suffisant pour qu'une traction exercée sur l'écrou 340 eVou sur la tige 100 soit motrice. A titre d'exemple non limitatif, pour un diamètre interne d'écrou de 17,5 mm, on peut prévoir 15 filets au pas de 15 mm. L'élément de chauffage susceptible d'opérer la fusion sur demande du matériau 330 peut faire l'objet de nombreux modes de réalisation. Selon un mode de réalisation préférentiel, il s'agit d'un bloc de matériau pyrotechnique 150 intégré dans la structure. Plus précisément encore selon le mode de réalisation préférentiel illustré sur la figure 1 annexée, le matériau pyrotechnique 150 est placé dans une chambre borgne axiale 152 formée dans la tige 100 et qui débouche dans la chambre 220. La composition pyrotechnique 150 peut ainsi être formée de: - Al + Fe2O3 ou - Mg + Fe203 ou -Al+CuOou -Mg+CuO. Le fonctionnement du dispositif conforme à la présente invention, qui vient d'être décrit, est essentiellement le suivant. s Au repos, l'écrou 340 est bloqué sur la tige 100 par le matériau 330. La chemise 200 est en appui contre l'entretoise 240, elle méme en appui contre l'écrou 340. De ce fait la tige 100 ne peut étre sollicitée vers l'extérieur de la chemise 200, soit vers la gauche, par rapport à la chemise 200, selon l'illustration donnée sur la figure 1. Pour libérer le dispositif, il suffit de mettre en _uvre la composition pyrotechnique 150 ou tout moyen de chauffage équivalent. Après fusion du matériau 330, I'écrou 340 est libéré. Un déplacement de la tige 100 par rapport à l'écrou 340 et à la chemise 200 est alors possible sous l'effet d'une force motrice adéquate. Celle-ci peut être formée par les gaz développés par la composition pyrotechnique 150 elle même dans la chambre 220. On notera que lors de ce déplacement, si le jeu entre les filets 310 et le taraudage 320 le permet, le matériau 330 est laminé au niveau de l'interface entre les filets 310 et le taraudage 320. Ce laminage permet de freiner le déplacement relatif entre les éléments 100 et 200. On obtient ainsi une libération contrôlée des contraintes mécanique de la structure. On a illustré sur la figure 3 une variante de réalisation conçue spécifiquement pour renforcer un effet de freinage par laminage du matériau 330, lors de la fusion de ce dernier. On retrouve sur la figure 3 la tige 100 en prise, par un filetage 310/320 initialement bloqué par un matériau 330 noyant les filets, avec l'écrou 340. Cependant l'écrou illustré sur la figure 3 définit un logement 342 apte à loger une réserve 331 de matériau 330, lequel logement 342 débouche sur l'extérieur par un passage de section calibrée 343. Le logement 342 est défini en partie par un décrochement formé sur la tige 100. Ainsi, après fusion du matériau 330, un déplacement relatif entre les éléments 100 et 200 impose une réduction du volume du logement 342 qui entrane un laminage du matériau 330 par le passage 343. On notera que l'entretoise permet d'isoler thermiquement la chemise extérieure 200 par rapport à la zone de la composition pyrotechnique 150 susceptible d'être portée à température élevée. La présente invention trouve notamment, mais non exclusivement application dans le domaine de l'industrie spatiale, par exemple sur les lanceurs ou ies satellites. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation particulier qui vient d'être décrit, mais s'étend à toutes variantes conformes à son esprit. En particulier selon une variante avantageuse de la présente invention, il peut être prévu des moyens évitant une rotation relative entre l'entretoise 240 et l'écrou 340 lors de la mise en _uvre du dispositif. Selon un premier mode de réalisation, comme illustré sur la figure 2, de tels moyens peuvent être formés de deux écrous en prise superposés, de pas inversés: 340 et 345. Un premier écrou 340 est en prise avec les filets 310 de la tige 100. Il est muni lui même de filets sur sa surface externe, en prise avec le deuxième écrou 345. Ce dernier sert d'appui à l'entretoise 240. Les filets des deux écrous 340 et 345 sont initialement bloqués à l'aide d'un matériau à bas point de fusion. Les pas des deux écrous 340 et 345 peuvent être identiques. Cependant cette caractéristique n'est pas impérative. Selon un deuxième mode de réalisation, un roulement à billes ou équivalent, peut être intercalé entre l'écrou 340 et l'entretoise 240. La combinaison du matériau à bas point de fusion 330 et des filets 310/320 permet de bénéficier, dans le cadre de la présente invention, d'une tenue mécanique élevée, au repos du dispositif. On a illustré sur la figure 4 une variante de réalisation dans laquelle on retrouve la tige 100 en prise par filetage 310/320 avec un écrou 340 définissant un logement 342 propre à recevoir une réserve 331 de matériau 330 à bas point de fusion. Cependant selon la variante de la figure 4, le matériau 330 qui bloque le montage n'est pas placé au niveau des filets 310/320, mais au niveau d'une interface 350, cylindrique de révolution, formée entre la surface externe de la tige 100 et la surface interne de l'écrou 340, sur un tronçon distinct des filets 310/320. On a illustré sur la figure 5 une autre variante de réalisation dans laquelle on retrouve la tige 100 en prise par filetage 310/320 avec un écrou 340. Ici l'écrou 340 ne définit pas de réserve pour le matériau à bas point de fusion, comme c'est le cas sur les figures 3 et 4. Cependant selon la variante de la figure 5, comme pour la figure 4, le matériau 330 qui bloque le montage n'est pas placé au niveau des filets 310/320, mais au niveau d'une interface 350, cylindrique de révolution, formoe entre la surface externe de la tige 100 et la surface interne de l'écrou 340, sur un tronçon distinct des filets 310/320. Bien entendu selon encore d'autres variantes, on peut prévoir de bloquer initialement le montage à l'aide d'un matériau à bas point de fusion 330 présent à la fois au niveau des filets 310/320 et au niveau d'une interface cylindrique 350. R E V E N D I C A T I O N S 1. Dispositif formant mécanisme à libération contrôlée, caractérisé par le fait qu'il comprend: 5. deux éléments de structure (100, 200) susceptibles de déplacement relatif, et un moyen de blocage (300) apte à interdire initialement le déplacement relatif entre les deux éléments de structure (100, 200), dans lequel le moyen de blocage (300) comprend en combinaison: 10. au moins un ensemble comprenant d'une part des filets (310) et d'autre part un taraudage complémentaire (320), liés respectivement aux deux éléments de structure (100, 200), et un matériau à bas point de fusion (330) disposé au moins sur une partie de l'interface (310/320, 350) entre deux pièces liées respectivement aux deux éléments de structure (100, 400) pour interdire la libération du moyen de blocage (300), et par conséquent des éléments de structure (100, ), avant fusion dudit matériau. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le matériau à bas point de fusion (330) est disposé au moins sur une partie de I'interface entre les filets (310) et le taraudage complémentaire (320) pour interdire la libération du moyen de blocage, et par conséquent des éléments de structure (100, 400), avant fusion dudit matériau (330). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que le taraudage (320) est formé sur un écrou (340). 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'une entretoise (240) est intercalée entre l'un des éléments de structure (200) et le moyen de blocage (300). 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le matériau à bas point de fusion (330) est formé d'un métal. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le matériau à bas point de fusion (330) est choisi dans le groupe comprenant: - Bi50/Pb28/Sn22 (pour une température de fusion de l'ordre de 95-110 C) ou - In (pour une température de fusion de l'ordre de 156 C) ou - Sn ou Sn85/Zn15 (pour une température de fusion de l'ordre de 200 250 C) ou Pb82,5/Cd17,5 ou - Pb96/Sb4 (pour une température de fusion de l'ordre de 250-300 C). 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le matériau à bas point de fusion (330) est formé d'un matériau à base de paraffine ou d'un aliiage eutectique. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que les filets (310) et le taraudage compiémentaire (320) sont formés de filets réversibles, c'est à dire de filets posséJant un pas suffisant pour qu'une traction soit motrice, après fusion du matériau à bas point de fusion (33o). 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre un moyen de chauffage (150) apte à provoquer sélectivement la fusion du matériau à bas point de fusion (330). 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait que l'élément de chauffage (150) est formé d'un matériau pyrotechnique (150) intagré dans la structure. 11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens (340, 345) évitant une rotation relative entre le moyen de blocage (300) et l'un des éléments de structure (200) lors de la mise en _uvre du dispositif. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé par le fait que les moyens (340, 345) évitant une rotation relative comprennent deux écrous en prise superposés, de pas inversés (340, 345). 13. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé par le fait que les moyens (340, 345) évitant une rotation relative comprennent un roulement à billes ou équivalent. 14. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé par le fait que l'un au moins des éléments de structure (100, 400) définit un logement (342) apte à ioger une réserve (331) de matériau (330) à bas point de fusion, lequel logement (342) débouche sur l'extérieur par un passage de section calibrée (343) et est adapté pour réduire son volume lors d'un déplacement relatif entre les éléments de structure (100, 200) de sorte que ce déplacement entraîne un laminage du matériau (330) par le passage (343). 15. Dispositif Solon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé par le fait qu'il comprend du matériau (330) à bas point de fusion au niveau d'une interface (350) différente des filets (310/320).