Brevet FR2866333A1 — publié le 20050819

Arrière-plan de l'invention L'invention concerne les générateurs de gaz pyrotechniques adaptatifs multi-étages, capables de délivrer un débit de gaz modulable en fonction d'une séquence d'allumage de différentes parties de chargement de propergol. De tels générateurs de gaz sont notamment utilisables pour l'actionnement de systèmes de retenue dans une automobile ou pour la dispersion d'agents d'extinction. Il existe dans de nombreux cas un besoin d'adaptation du débit de gaz produit en fonction de circonstances particulières existant à 15 l'instant où un générateur de gaz doit être allumé. A cet effet, il est connu de réaliser des générateurs de gaz comprenant plusieurs chargements disposés dans différentes chambres et associés à des organes initiateurs distincts. Les chargements sont conçus pour produire des débits de gaz différents en utilisant des chargements de natures différentes ou de caractéristiques géométriques différentes. On pourra se référer en particulier aux documents EP 0 733 519 ou US 5 664 802. La réalisation des différents composants nécessaires pour réaliser de tels générateurs de gaz adaptatifs connus, ainsi que 25 l'assemblage de ces composants ont un impact significatif sur les coûts. Objet et résumé de l'invention L'invention a pour but de proposer un générateur de gaz adaptatif ayant une structure simplifiée permettant de réduire les coûts à la fois de réalisation des différents éléments qui le constituent et d'assemblage de ces éléments. Ce but est atteint grâce à un générateur de gaz adaptatif comprenant: - un bloc de propergol monolithique comportant plusieurs 35 segments de génération de gaz séparés et reliés par des parties tampons, - un corps renfermant le bloc de propergol et délimitant plusieurs chambres de combustion contenant chacune un segment de génération de gaz, les chambres de combustion étant isolées les unes des autres dans le corps au niveau des parties tampons et étant munies chacune d'au moins un orifice de sortie de gaz, et - plusieurs organes d'allumage associés respectivement aux chambres de combustion. L'invention est remarquable notamment en ce que la possibilité de moduler le débit de gaz produit est obtenue avec un bloc de propergol 10 unique qui peut être réalisée en une seule opération. Avantageusement, le bloc de propergol comporte au moins deux segments de génération de gaz ayant des caractéristiques géométriques différentes de manière à produire des débits de gaz différents. Avantageusement encore, les parties tampons sont de section 15 réduite par rapport aux segments de génération de gaz qu'elles séparent. Le bloc de propergol peut être sous forme d'un profilé de section constante aisément réalisable. Les différentes parties du bloc de propergol peuvent être disposées en lignes droites, c'est-à-dire avec des segments de génération de gaz ayant des axes parallèles situés dans un même plan, ou être disposées suivant une courbe, par exemple avec des segments de génération de gaz ayant des axes parallèles situés sur une même surface cylindrique. Selon une particularité du générateur de gaz conforme à l'invention, le corps délimitant les chambres de combustion comprend des parties de cloisons internes qui coopèrent avec les parties tampons du bloc de propergol pour isoler les chambres de combustion les unes des autres. Selon une autre particularité, les orifices de sortie sont obturés 30 par des opercules d'étanchéité capables de s'ouvrir sous l'effet de la pression dans les chambres de combustion. Chaque chambre de combustion peut comporter au moins un ensemble de filtration et refroidissement de gaz. Dans un mode particulier de réalisation, les orifices de sortie 35 d'au moins plusieurs chambres de combustion communiquent avec une 2866333 3 chambre commune de diffusion de gaz. Cette dernière peut comprendre au moins un ensemble de filtration et refroidissement de gaz. L'invention a aussi pour objet un chargement pour générateur de gaz pyrotechnique caractérisé en ce qu'il est constitué par un bloc de propergol monolithique comportant plusieurs segments de génération de gaz séparés et reliés par des parties tampons. De préférence, au moins deux segments de génération de gaz ont des caractéristiques géométriques différentes de manière à pouvoir produire des débits de gaz différents, par exemple ont des profils différents. Les parties tampons ont avantageusement une section réduite par rapport aux segments de génération de gaz qu'elles séparent. Les segments de génération de gaz peuvent avoir des axes parallèles situés dans un même plan ou situés sur une même surface cylindrique. Brève description des dessins L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description faite ciaprès, à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective montrant un mode de réalisation d'un bloc de propergol monolithique pour générateur de gaz adaptatif selon un mode de réalisation de l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe selon le plan II-II de la figure 3 d'un générateur de gaz adaptatif utilisant le bloc de propergol de 25 la figure 1; - la figure 3 est une vue en perspective et la coupe selon le plan III- III de la figure 2; - la figure 4 est une vue en coupe transversale selon le plan IV-IV de la figure 2; - la figure 5 est une vue en perspective et en coupe transversale selon le plan V-V de la figure 2; - la figure 6 est une vue en coupe transversale d'une variante de réalisation d'un générateur de gaz adaptatif utilisant le bloc de propergol de la figure 1; - la figure 7 est une vue partielle en coupe longitudinale selon le plan VII-VII de la figure 6; 2866333 4 - la figure 8 est une vue en perspective d'un bloc de propergol monolithique pour générateur de gaz adaptatif selon un autre mode de réalisation de l'invention; - la figure 9 est une vue en coupe radiale selon le plan IX-IX de la figure 11 d'un générateur de gaz adaptatif utilisant le bloc de la figure 8; - la figure 10 est une vue en perspective et en coupe selon le plan X-X de la figure 9; et - la figure 11 est une vue en coupe selon le plan XI-XI de la figure 9. Description détaillée de modes de réalisation de l'invention, On se réfère d'abord aux figures 1 à 5 qui illustrent un premier mode de réalisation de l'invention. Le générateur de gaz adaptatif 10 comprend un bloc de propergol monolithique 20 logé à l'intérieur d'un corps 12. Le bloc de propergol 20 comprend une pluralité de segments de génération de gaz 221, 222, ... séparés les unes des autres et reliés les uns aux autres par des parties tampons 241r 242, ... Dans l'exemple illustré le nombre de segments est égal à 5. Ce nombre pourra bien entendu être différent, dès lors qu'il est au moins égal à 2. Les segments de génération de gaz peuvent être d'un ou de plusieurs types différents capables de produire un ou plusieurs débits de gaz différents, la modulation de débit de gaz produit par le générateur multi-étages étant réalisée par allumage simultané ou séquentiel d'un ou plusieurs segments de génération de gaz sélectionnés. Les segments de génération de gaz de différents types se distinguent les uns des autres par des caractéristiques géométriques différentes, notamment en conférant aux segments de génération de gaz des formes de profilés de longueurs et/ou profils différents. Dans l'exemple illustré, les segments de génération de gaz sont de deux types différents l'un de l'autre par leurs profils: des segments 221, 223, 225 à canal central à section hexagonale et des segments 222, 224 à plusieurs canaux répartis autour de l'axe du segment. Dans le mode de réalisation des figures 1 à 5, les segments de génération de gaz et les 2866333 5 parties tampons sont disposés en ligne, avec des axes 231 à 235 des segments de génération de gaz situés dans un même plan. Le bloc de propergol 20 a avantageusement une forme générale d'un profilé avec des parties tampons 241 à 244 ayant une section, par exemple rectangulaire, de dimension réduite par rapport aux sections des parties de génération de gaz qu'elles séparent et relient. Le bloc de propergol 20 peut être réalisé en un matériau connu de génération de gaz tel que matériau nitro-cellulosique ou matériau composite avec une charge et un liant. Il est produit par toute technique connue telle que pressage, moulage, coulée ou extrusion. Le corps 12, réalisé par exemple en matériau métallique ou plastique, est de forme générale parallélépipédique avec une première partie formant réceptacle ayant une paroi de fond 12a, des parois latérales 12b, 12g et des parois d'extrémités 12d, 12e, et une deuxième partie formant couvercle ayant une paroi 12f opposée à la paroi 12a. Le corps 12 délimite une pluralité de chambres de combustion 141, 142, ... , 145 en nombre égal à celui des segments de génération de gaz, chaque chambre de combustion contenant un tel segment. Les chambres de combustion sont isolées les unes des autres dans le corps 12 au niveau des parties tampons du bloc de propergol 20 pour éviter que la combustion dans une chambre se propage à une chambre voisine avant consommation du segment de génération de gaz et de la partie tampon. Dans le mode de réalisation illustré, l'isolation des chambres de combustion les unes par rapport aux autres est réalisée par des parties de cloisons internes qui coopèrent avec les parties tampons 241i 242, ..., les parties de cloisons internes peuvent être constituées par des nervures faisant partie intégrante du corps 12 et dont les bords libres coopèrent avec les faces libres longitudinales et d'extrémité des parties tampons pour réaliser l'étanchéité entre les chambres de combustion dans le corps 12 et maintenir en outre le bloc de propergol 20 dans le corps 12. Ainsi, des nervures 1312, 13c faisant saillie sur les faces internes opposées des parois latérales 12b, 12c du corps 12 et s'étendant sur toute la longueur de ces parois coopèrent avec les faces libres longitudinales des parties tampons du bloc 20. Des nervures 13a faisant saillie à la face interne de la paroi 122 du corps 12 coopèrent avec une des faces libres 2866333 6 d'extrémité des parties tampons du bloc 20, tandis que des nervures 13f faisant saillie à la face interne de la paroi d'extrémité 12f du corps 12 coopèrent avec l'autre face libre d'extrémité des parties tampons du bloc 20. Les nervures 13b et 13ç se raccordent aux nervures 13a (figure 5). Pour son montage, le bloc 20 est inséré dans le réceptacle formé par la paroi 12a, les parois latérales 121, 12c et les parois d'extrémité 12d, 12e du corps 12, en étant guidé par les parties de cloison 13b, 13c et jusqu'à venir en butée sur les parties de cloison 13a. Ensuite, la paroi d'extrémité 12f du bloc est mise en place jusqu'à ce que les nervures 13f viennent en butée contre le bloc 20, puis la paroi d'extrémité 12f est reliée au reste du corps 12 par exemple par vissage (non représenté). La fabrication du bloc de propergol 20 avec plusieurs parties de génération de gaz séparées et son montage dans le corps 12 pour définir plusieurs chambres de combustion isolées les unes des autres sont donc particulièrement aisés et ne requièrent qu'un nombre limité de composants. Des garnitures d'étanchéité, par exemple en élastomère, silicone ou caoutchouc peuvent être interposées entre les faces des parties tampons et les extrémités des parties de cloisons 13 pour bien assurer l'étanchéité entre chambres de combustion dans le corps 12. En outre, les faces libres des parties tampons pourront être revêtues d'un film de produit inhibant la combustion, par exemple en résine époxy ou élastomère, à titre de sécurité supplémentaire vis-à-vis de la transmission prématurée de la combustion d'une chambre de combustion à une autre voisine. La paroi d'extrémité 12f du bloc 12 supporte en outre des organes d'allumage ou initiateurs 151r 152, ..., 155 logés chacun dans une chambre de combustion respective. Les organes d'allumage peuvent être de type électropyrotechnique bien connu en soi. Ils sont reliés à un boîtier de commande par des câbles (non représentés). Chaque chambre de combustion 141, 142, ..., 145 comporte au moins un orifice de sortie de gaz 161r 162, ..., 165 qui le fait communiquer avec une chambre de diffusion commune à plusieurs chambres de combustion. Dans l'exemple illustré, une seule chambre de diffusion 18 est prévue commune à toutes les chambres de combustion, du côté de la 2866333 7 paroi 122 du corps 12 dans laquelle sont formés les orifices de sortie de gaz. Chaque orifice de sortie 161, 162, ..., 165 peut être obturé par un opercule 171, 172, ..., 175 en matériau métallique ou plastique qui isole la chambre de combustion tant que le segment générateur de gaz qu'elle contient n'est pas allumé et qui, après allumage, se rompt sous l'effet de la pression des gaz dans la chambre. On évite ainsi un risque de propagation indésirable de la combustion d'une chambre de combustion à une autre via la chambre de diffusion 18. Un ou plusieurs ensembles 19 de filtration et de refroidissement des gaz peuvent être disposés dans la chambre de diffusion afin de retenir des particules et abaisser la température des gaz avant que ceux-ci s'échappent de la chambre de diffusion vers un dispositif à actionner à travers un ou plusieurs orifices de sortie tels que 181, 182 (figure 4). Le fonctionnement du générateur de gaz adaptatif multi-étages des figures 1 à 3 découle à l'évidence de ce qui précède. En fonction de l'évolution souhaitée dans le temps de la valeur du débit de gaz de combustion, les instants d'allumage d'un ou plusieurs segments de génération de gaz 221, 222, ..., 225 sont déterminés et les organes d'allumage 151, 152, ..., 155 sont commandés en conséquence. Quelle que soit la séquence d'allumage choisie, l'intégralité du bloc de propergol est brûlée en fin de fonctionnement du générateur. Les figures 6 et 7 illustrent une variante de réalisation d'un générateur de gaz utilisant le bloc de propergol de la figure 1. Ce générateur diffère de celui des figures 2 à 5 en ce que chaque chambre de combustion comprend en outre un ou plusieurs ensembles 19' de filtration et de refroidissement de gaz logé dans la chambre entre le segment de génération de gaz et le ou chaque orifice de sortie de gaz hors de la chambre. Dans l'exemple illustré, chaque chambre de combustion telle que 141 comprend deux orifices de sortie 16'1 et 16"1 formés dans deux côtés opposés de la paroi latérale du corps 12 et muni chacun d'un opercule d'obturation 17'1, 17"1 susceptible de rompre sous l'effet de la pression dans la chambre de combustion. Des ensembles de filtration et de refroidissement de gaz 19'1, 19"1 sont disposés dans la chambre de combustion entre le segment de génération de gaz 221 et, respectivement, les orifices 16'1, 16"1. 2866333 8 Bien entendu, on pourra prévoir un seul orifice de sortie de gaz, ou plus de deux orifices, pour chaque chambre de combustion. En outre, le gaz issu des orifices de sortie de gaz pourra être introduit dans une chambre de diffusion (non représentée) avant injection dans un dispositif utilisateur. Les figures 8 à 11 illustrent un deuxième mode de réalisation d'un générateur de gaz adaptatif multi-étages selon l'invention. Le générateur de gaz 110 comprend un bloc de propergol monolithique 120 logé à l'intérieur d'un corps 112. Le bloc de propergol 120 comprend une pluralité de segments de génération de gaz séparés les uns des autres et reliés les uns aux autres par des parties tampons. Le bloc 120 se distingue notamment du bloc 20 de la figure 1 en ce que les segments de génération de gaz ont la forme de profilés dont les axes sont situés non pas dans un plan, mais sur une même surface cylindrique, en l'espèce une surface cylindrique à section circulaire. Il doit être noté que les axes des segments de génération de gaz pourraient être disposés sur une même surface cylindrique à section non circulaire. Dans l'exemple illustré, le nombre de segments générateurs de gaz est égal à six: 1221i 1222, ..., 1226, de même que le nombre de parties tampons 1241, 1242, ..., 1246. Toujours dans l'exemple illustré, les segments générateurs de gaz sont de même type, à savoir avec un profil multi-canaux, la modulation du débit de gaz émis par le générateur étant réalisée par sélection du nombre de segments générateurs de gaz allumés dans le même temps. On pourra bien entendu réaliser le bloc 120 avec des segments générateurs de gaz de types différents, notamment de profils différents, comme dans le cas du bloc 20. Le bloc de propergol 120 se présente sous la forme d'un profilé à section de forme générale annulaire réalisable par pressage, moulage, coulée ou extension. Des rainures radiales telles que 1231 et 123'1 sont formées dans les faces périphériques externe et interne du bloc 120 pour définir des parties tampons de section réduite par rapport à celle des segments de génération de gaz qu'elles séparent et relient. Le corps 112 réalisé par exemple en matériau métallique ou plastique, a une forme générale cylindrique. Il comporte une partie formant réceptacle avec la paroi latérale cylindrique 112a du corps et une paroi d'extrémité 11212 et une partie d'extrémité 112c opposée à la paroi 112b et portant dans sa partie centrale un noyau 112d faisant saillie à la face interne de la paroi 112c. Le corps 112 délimite une pluralité de chambres de combustion 1141i 1142, 1146 en nombre égal à celui des segments de génération de gaz, chacun de ceux-ci étant logé dans une chambre de combustion respective. Les chambres de combustion sont isolées les unes des autres dans le corps 112 au niveau des parties tampons du bloc de propergol 120. Dans l'exemple illustré, cette isolation est réalisée par des parties de cloisons internes qui coopèrent avec les parties tampons du bloc 120. Les parties de cloisons internes peuvent être constituées par des nervures faisant partie intégrante du corps 112 et dont les bords libres coopèrent avec les parties libres longitudinales et d'extrémité des parties tampons pour réaliser l'étanchéité entre les chambres de combustion dans le corps 112 et maintenir en place le bloc de propergol 120. Ainsi, des nervures 113a faisant saillie radialement à la face interne de la paroi latérale périphérique du corps 112 et s'étendant sur toute la longueur du corps 112 coopèrent avec les faces libres longitudinales extérieures des parties tampons du bloc de propergol en pénétrant dans les rainures radiales, telles que 1231, jusqu'au fond de celles-ci. Des nervures 113d faisant saillie radialement à la périphérie du noyau 112d coopèrent avec les faces libres longitudinales internes des parties tampons du bloc de propergol en pénétrant dans les rainures radiales, telles que 123'1i jusqu'au fond et tout le long de celles-ci. Des nervures 113b faisant saillie à la face interne de la paroi d'extrémité 11212 du corps 112 coopèrent avec une des faces libres d'extrémité du bloc 120, au niveau des parties tampons, tandis que des nervures 113c faisant saillie à la face interne de la paroi d'extrémité 112ç du corps 112 coopèrent avec l'autre face libre d'extrémité du bloc 120, au niveau des parties tampons. On note que les nervures 113x, 113b se raccordent entre elles, de même que les nervures 113ç, 113d. Des garnitures d'étanchéité peuvent être insérées entre les faces en regard des parties tampons du bloc 120 et des parties de cloisons 35 internes du corps 112. En outre, les faces libres des parties tampons du 2866333 10 bloc 120 peuvent être revêtues d'un film de produit inhibant la combustion. Pour son montage, le bloc 120 est inséré dans le réceptacle formé par la paroi latérale 112a et la paroi d'extrémité 112b du corps 112, en étant guidé par les nervures 113a et jusqu'à venir en appui sur les nervures 113b. Ensuite, la paroi d'extrémité 112c est mise en place, avec guidage des nervures 113d du noyau 112d le long des rainures formées à la paroi périphérique interne du bloc 120, puis la paroi d'extrémité 112c est fixée à la paroi latérale 112a du corps 112. La paroi d'extrémité 112c du corps 112 supporte des organes d'allumage, ou initiateurs, tels que 1151 et 1154, qui sont logés chacun dans une chambre de combustion respective et sont reliés à un boîtier de commande (non représenté). Chaque chambre de combustion comporte au moins un orifice de sortie de gaz, tel que 1161, 1164, qui la fait communiquer avec une chambre de diffusion commune à plusieurs chambres de combustion. Dans l'exemple illustré, les orifices de sortie de gaz sont formés dans la paroi 11212 du corps 112 et la chambre de diffusion 118 est située du côté de cette paroi et est commune à toutes les chambres de combustion. Les orifices de sortie tels que 1161, 1164 sont munis d'opercules d'obturation, tels que 1171, 1174, susceptibles de se rompre sous l'effet des gaz produits dans la chambre de combustion. Un ou plusieurs ensembles 119 de filtration et de refroidissement de gaz sont logés dans la chambre de diffusion 118 en amont d'un ou plusieurs orifices 1181r 1182 de sortie du gaz hors de celle- ci. On retrouve, dans ce deuxième mode de réalisation, les mêmes avantages que dans le premier, à savoir un nombre réduit de composants et la facilité de montage de ceux-ci, différentes possibilités offertes de modulation du débit de gaz produit avec un bloc de propergol unique, et la combustion complète du bloc quelle que soit la séquence d'allumage choisie, le générateur devenant inerte à l'issue de son fonctionnement. 2866333 11 REVENDICATIONS 1. Générateur de gaz pyrotechnique adaptatif mufti-étages capable de produire un débit de gaz variable en fonction d'une séquence d'allumage de différentes parties d'un chargement de propergol, caractérisé en ce qu'il comprend: - un bloc de propergol monolithique (20;120) comportant plusieurs segments de génération de gaz (22;122) séparés et reliés par des parties tampons (24;124), - un corps (12;112) renfermant le bloc de propergol et délimitant plusieurs chambres de combustion (14;114) contenant chacune un segment de génération de gaz, les chambres de combustion étant isolées les unes des autres dans le corps au niveau des parties tampons et étant munies chacune d'au moins un orifice de sortie de gaz (16;116), et - plusieurs organes d'allumage (15;115) associés respectivement aux chambres de combustion. 2. Générateur de gaz selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bloc de propergol (20;120) comporte au moins deux segments de génération de gaz ayant des caractéristiques géométriques différentes de manière à produire des débits de gaz différents. 3. Générateur de gaz selon la revendication 2, caractérisé en ce que le bloc de propergol (20;120) comporte au moins deux segments de génération de gaz de profils différents. 4. Générateur de gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les parties tampons (24;124) sont de section réduite par rapport aux segments de génération de gaz (22;122) qu'elles séparent. 5. Générateur de gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le bloc (20;120) est sous forme d'un profilé de 30 section constante. 6. Générateur de gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les segments de génération de gaz (22) ont des axes parallèles situés dans un même plan. 7. Générateur de gaz selon l'une quelconque des 35 revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les segments de génération de gaz (122) ont des axes parallèles situés sur une même surface cylindrique. 2866333 12 8. Générateur de gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le corps (12;112) comprend des parties de cloisons internes (13;113) qui coopèrent avec les parties tampons (24;124) du bloc de propergol pour isoler les chambres de combustion (14;114) les unes des autres. 9. Générateur de gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les orifices de sortie (16;116) sont obturés par des opercules d'étanchéité (17;117) capables de s'ouvrir sous l'effet de la pression dans les chambres de combustion. 10. Générateur de gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que chaque chambre de combustion (14) comporte au moins un ensemble (19') de filtration et refroidissement de gaz. 11. Générateur de gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les orifices de sortie d'au moins plusieurs chambres de combustion (14;114) communiquent avec une chambre commune de diffusion de gaz (18;118). 12. Générateur de gaz selon la revendication 11, caractérisé en ce que la chambre de diffusion de gaz (18;118) comprend au moins un ensemble (19; 119) de filtration et refroidissement de gaz. 13. Chargement pour générateur de gaz pyrotechnique adaptatif, caractérisé en ce qu'il est constitué par un bloc de propergol monolithique (20;120) comportant plusieurs segments de génération de gaz (22;122) séparés et reliés par des parties tampons (24;124). 14. Chargement selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux segments de génération (24;124) de gaz ayant des caractéristiques géométriques différentes de manière à pouvoir produire des débits de gaz différents. 15. Chargement selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il 30 comporte au moins deux segments de génération de gaz (24;124) ayant des profils différents. 16. Chargement selon l'une quelconque des revendications 13 à 15, caractérisé en ce que les parties tampons (24;124) sont de section réduite par rapport aux segments de génération de gaz (22;122) qu'elles séparent. 2866333 13 17. Chargement selon l'une quelconque des revendications 13 à 16, caractérisé en ce que les segments de génération de gaz (22) ont des axes parallèles situés dans un même plan. 18. Chargement selon l'une quelconque des revendications 13 à 5 16, caractérisé en ce que les segments de génération de gaz (122) ont des axes parallèles situés sur une même surface cylindrique.