Brevet FR2846408A1 — publié le 20040430

La présente invention est relative à un dispositif d'initiation d'une charge pyrotechnique et, plus particulièrement, un tel dispositif comprenant un volume d'une substance d'initiation, une source d'énergie lumineuse laser propre à activer ladite substance, et des moyens pour transmettre ladite énergie lumineuse à ladite 5 substance, lesdits moyens comprenant une fibre optique raccordée par un connecteur. On a conçu de tels dispositifs, notamment pour assurer "l'initiation", c'est-àdire la décomposition de charges pyrotechniques assurant la séparation d'éléments de structures d'aéronefs ou d'astronefs, par exemple. Un premier problème à résoudre dans la conception de tels dispositifs est celui de la transmission de l'énergie lumineuse laser nécessaire à l'activation de la substance d'initiation, avec le minimum de pertes. On a proposé à cet effet d'installer des systèmes optiques plus ou moins complexes entre l'extrémité de sortie de la fibre et le volume dans lequel est confinée la substance d'initiation, notamment des 15 systèmes optiques comportant des micro-lentilles à gradient d'indice (voir par exemple FR-A-2 796 166). Outre que ces systèmes accroissent la complexité du dispositif, et donc son prix de revient de fabrication, les optiques à gradient d'indice souffrent de phénomènes d'obscurcissement sous exposition à des rayonnements de fortes 20 intensités (nucléaires ou cosmiques, par exemple) qui vont à l'encontre du but poursuivi. On a aussi proposé d'établir une connexion physique directe entre l'extrémité de la fibre optique d'o sort l'énergie lumineuse laser et le volume de la substance d'initiation (voir par exemple WO 99/00343), ceci au prix d'une complexité 25 relativement élevée de la connexion mécanique à établir entre la fibre et le dispositif. Dans tous les cas, on rencontre en outre des problèmes d'étanchéité du volume de la substance d'initiation. Il est important en effet que l'énergie dégagée par la combustion de cette substance soit entièrement absorbée par la charge pyrotechnique à allumer, et donc que le dispositif soit par ailleurs parfaitement 30 étanche. La présente invention a précisément pour but de réaliser un dispositif d'initiation d'une charge pyrotechnique qui ne souffre d'aucun des inconvénients mentionnés ci-dessus et qui, en particulier, assure une complète transmission de l'énergie laser d'allumage, présente une étanchéité adéquate et une structure simple et peu coteuse, notamment en matière de raccordement de la fibre optique qui l'alimente en énergie lumineuse laser. On atteint ce but de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, avec un dispositif du type décrit en préambule de la 5 présente description, remarquable en ce qu'il comprend une pièce de raccordement garnie d'une longueur de fibre optique à indice de coeur constant, ladite longueur de fibre optique étant agencée de manière à prolonger fonctionnellement la fibre optique sortant du connecteur jusqu'au volume de la substance d'initiation. L'utilisation d'une longueur de fibre "mono-indice" dans la pièce de 10 raccordement permet d'éviter le phénomène d'obscurcissement mentionné cidessus et donc d'assurer une transmission sans perte de l'énergie lumineuse laser. Suivant d'autres caractéristiques de la présente invention: - la pièce de raccordement délimite une partie du volume de la substance d'initiation, la pièce de raccordement est de forme allongée, de révolution, et est installée coaxialement dans un corps également allongé et de révolution, en appui radial sur celui-ci, entre le volume de ladite substance d'initiation et des moyens de réception du connecteur de fibre optique, le volume de la substance d'initiation est contenu dans un étui fixé à une 20 extrémité du corps et un cordon de soudure annulaire assemble ledit corps et la pièce de raccordement, le cordon étant disposé de manière à renforcer l'étanchéité du dispositif vis-à-vis des produits de décomposition de la substance d'initiation, - une jupe antistatique est interposée entre l'étui et le volume de la 25 substance d'initiation. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel la figure unique représente une mode de réalisation préféré du dispositif suivant l'invention, en coupe axiale. Sur cette figure il apparaît que ce dispositif comprend un corps allongé 1 de révolution d'axe X, ce corps 1 étant creusé d'un alésage central étagé 2. Cet alésage 2 est obturé, sur une partie de sa longueur, par une pièce 3 dite "de raccordement", également allongée et de révolution, garnie axialement d'une longueur 4 d'une fibre optique. Cette longueur 4 de fibre optique est agencée de manière à transmettre de l'énergie lumineuse du type laser, venue d'une source (non représentée) telle qu'un laser à l'état solide ou une diode laser, à un volume 5 en forme de capsule, d'une substance d'initiation de la décomposition d'une charge pyrotechnique (non représentée) placée près de ce volume (de quelques mm à quelques cm). A titre d'exemple illustratif et non limitatif seulement, cette charge peut être celle que l'on place dans un cordeau ou cordon "pyrotechnique", placé à la jonction de deux éléments d'une structure d'aéronef ou de vaisseau spatial, par exemple, pour en assurer la séparation, à la réception d'un ordre commandant l'initiation de 10 ladite charge. De tels séparateurs pyrotechniques sont bien connus et n'exigent donc pas une description plus détaillée. On rappelle seulement qu'on déclenche la décomposition d'une telle charge en soumettant celle-ci à un dégagement localisé d'énergie mécanique et/ou thermique obtenu par décomposition d'une charge attenante, plus petite, d'une substance énergétique "d'initiation" de ce 15 déclenchement. Cette substance peut être constituée par une composition pyrotechnique, telle qu'un mélange hétérogène oxydo-réducteur. Son activation produit alors en général des gaz chauds (en faibles quantités) et des particules qui enflamment la charge pyrotechnique proprement dite. Cette dernière est constituée alors d'une poudre 20 génératrice de gaz (en grande quantité, cette fois) ou de pains de propergols. La substance d'initiation peut aussi être explosive. Sa décomposition rapide provoque la formation d'une onde de détonation dans la charge pyrotechnique. Une composition pyrotechnique à base de ZrKCIO4 ou une substance détonante tel que RDX ou HMX par exemple, peut être utilisée pour constituer la 25 substance d'initiation utilisée dans le dispositif suivant l'invention. La longueur de fibre optique 4 qui garnit axialement la pièce 3 est du type qui comprend classiquement un coeur et une gaine, le tout protégé par un revêtement extérieur. La longueur de fibre 4 est retenue dans un alésage axial complémentaire de la pièce 3, par exemple au moyen d'une couche d'un produit adhésif, formée et 30 durcie entre les surfaces en contact du revêtement de la fibre 4 de l'alésage. La pièce 3 présente deux parties d'extrémité 31, 32 de diamètre réduit par rapport à celui de sa partie centrale. La partie 31, opposée à la partie 32 qui est en contact avec la capsule 5, est en outre évidée de manière à accueillir complémentairement un embout 61 d'un connecteur 6 de fibre optique, avantageusement d'un type classique tel que SMA, ST, FC, etc... Le connecteur 6 est représenté à la figure en trait interrompu pour faire apparaître les moyens de sa réception dans une partie d'extrémité 21 de l'alésage 2. 5 Cette partie 21 présente un diamètre agrandi par rapport à celui de la partie de l'alésage qui reçoit la pièce 3. Elle est munie d'un filetage intérieur 7 permettant de visser le connecteur 6 dans cette partie 21, jusqu'à mettre en contact, bout à bout et coaxialement, la longueur de fibre 4 et une fibre optique 8 dont une extrémité porte le connecteur 6 alors que son autre extrémité (non représentée) est raccordée 10 optiquement à une source d'énergie lumineuse de type laser, telle qu'une diode laser. Lors de la fabrication du dispositif suivant l'invention, on glisse la pièce de raccordement 3 dans l'alésage 2 du corps 1, jusqu'à ce qu'un épaulement annulaire 9 de celle-ci (formé à la base de sa partie 31) vienne au contact d'un appui radial complémentaire prévu dans l'alésage 2 du corps 1. Cet appui radial assure un 15 positionnement axial précis de la pièce 3 dans cet alésage 2. Un cordon de soudure annulaire 10, formé par soudage au laser par exemple, permet de fixer la pièce 3 dans le corps 1. Après rectification éventuelle de ce cordon, on glisse une bague 11 sur l'extrémité 32, de la pièce 3, pour étendre et délimiter la face d'extrémité de cette 20 pièce sur laquelle est accolée la capsule 5 de la substance d'initiation. Celle-ci est retenue dans un étui 12 doublé par une jupe antistatique 13 propre à empêcher un allumage intempestif de cette composition par des charges électriques parasites (charges électrostatiques, foudre, etc...). L'étui 12 présente un rebord annulaire qui permet sa fixation sur le corps 1 par le moyen d'un sertissage 14 formé par 25 rabattement de l'extrémité adjacente de ce corps, comme représenté. Extérieurement, le corps 1 peut comprendre un filetage 15 permettant de le visser dans un alésage fileté d'une paroi (non représentée), de manière que la capsule 5 vienne au contact ou à proximité d'une charge (non représentée) à initier. Des joints d'étanchéité 15,, 152 peuvent être prévus pour assurer l'étanchéité du 30 dispositif suivant l'invention, une fois celui-ci installé dans cette position. Le corps 1 peut être aussi conformé extérieurement, à son extrémité qui reçoit le connecteur 6, en écrou, à 6 pans par exemple, pour faciliter son vissage dans la paroi (non représentée) précitée. Le dispositif décrit ci-dessus fonctionne alors comme suit, lors de l'émission d'un ordre d'allumage d'une charge pyrotechnique disposée près de la capsule 5. L'ordre déclenche l'émission, par un laser à l'état solide ou une diode laser par exemple, d'une impulsion d'énergie lumineuse transmise par la fibre 8 jusqu'à l'entrée de la longueur de fibre 4 contenue dans la pièce de raccordement. Suivant une caractéristique de la présente invention, cette longueur de fibre optique est "mono-indice", c'est-à-dire que l'indice de réfraction du coeur de la fibre est constant, donc uniforme en tout point du coeur. Un tel coeur n'est pas sujet au phénomène d'obscurcissement dont souffrent les éléments optiques à gradient 10 d'indice, quand ils sont placés dans un environnement o le rayonnement électromagnétique, en particulier le rayonnement cosmique, est important, comme c'est le cas dans l'espace. L'énergie lumineuse reçue de la fibre 8 est alors intégralement transmise à la capsule 5 de la substance d'initiation pour décomposer avec sreté cette substance, 15 cette décomposition initiant celle de la charge pyrotechnique attenante. On choisira pour constituer la fibre optique 8, comme pour la longueur de fibre 4, une fibre dont le diamètre de coeur est suffisamment grand pour transmettre toute l'énergie lumineuse nécessaire à l'allumage de la capsule 5. C'est ainsi que le diamètre de coeur de la fibre pourra être choisi, par exemple, entre 100 prm et 1mm, 20 suivant les besoins. On remarquera que lors de la décomposition de la substance de la capsule, les produits de décomposition de cette substance sont efficacement empêchés, par le cordon de soudure 10, de fuir dans l'alésage 2, ce cordon assurant ainsi l'étanchéité du dispositif. Toute l'énergie produite est alors dirigée, avantageusement, 25 vers la charge à initier. On remarquera encore que le dispositif suivant l'invention est de structure simple, et donc de prix de revient de fabrication réduit, étant composé d'un petit nombre de pièces parmi lesquelles on compte un connecteur de fibre optique du commerce, avantageusement peu coteux. L'utilisation d'un tel connecteur est rendue possible par la présence de la pièce de raccordement 3. Cette pièce peut elle-même être constituée par une "traversée fibrée" disponible dans le commerce. Une telle traversée fibrée est conçue normalement pour permettre à un signal porté par une fibre optique, de franchir une paroi. L'utilisation d'un produit du commerce pour constituer la pièce de raccordement contribue encore à abaisser le prix de revient de fabrication du dispositif suivant l'invention. Il apparaît donc que l'invention permet bien d'atteindre les buts annoncés en préambule de la présente description. Bien entendu l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. C'est ainsi qu'on pourra former une couche agissant en réflecteur, à une longueur d'onde d'essai, sur l'extrémité de la longueur de fibre 4 adjacente à la capsule 5 pour tester la continuité optique des deux fibres, avant une activation réelle. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'initiation d'une charge pyrotechnique, comprenant un volume (5) d'une substance énergétique d'initiation de ladite charge, une source d'énergie lumineuse laser propre à activer ladite substance, et des moyens pour 5 transmettre ladite énergie lumineuse à ladite substance, lesdits moyens comprenant une fibre optique (8) raccordée par un connecteur (6), dispositif caractérisé en ce qu'il comprend une pièce de raccordement (3) garnie d'une longueur de fibre optique (4) à indice de coeur constant, ladite longueur de fibre optique (4) étant agencée de manière à prolonger fonctionnellement la fibre 10 optique (8) sortant dudit connecteur (6) jusqu'audit volume (5) de ladite substance. 2. Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que ladite pièce de raccordement (3) délimite une partie du volume (5) de la substance d'initiation. 3. Dispositif conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que ladite 15 pièce de raccordement (3) est de forme allongée, de révolution, et en ce qu'elle est installée coaxialement dans un corps (1) également allongé et de révolution, en appui radial sur celui-ci, entre ledit volume (5) de ladite substance d'initiation et des moyens de réception (21) du connecteur (6) de fibre optique. 4. Dispositif conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que ledit 20 connecteur (6) est du type SMA, ST ou FC. 5. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que ledit volume (5) de ladite substance d'initiation est contenu dans un étui (12) fixé à une extrémité dudit corps (1) et en ce qu'un cordon de soudure (10) assemble ledit corps (1) et ladite pièce de raccordement (3), ledit 25 cordon (10) étant disposé de manière à renforcer l'étanchéité du dispositif vis-à-vis des produits de décomposition de ladite substance d'initiation. 6. Dispositif conforme à la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend une jupe antistatique (13) interposée entre ledit étui et ledit volume de ladite substance. 7. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite substance d'initiation est constituée par une composition pyrotechnique ou par une substance détonante.