Brevet FR2888925A1 — publié le 20070126

La présente invention concerne une pièce à rupture pyrotechnique détonante, tout particulièrement, quoique non exclusivement, appropriée à être utilisée dans les lanceurs spatiaux. Elle sera ci-après décrite plus particulièrement dans cette dernière application. On sait que certains éléments des lanceurs spatiaux, tels que des étages adjacents, sont reliés mécaniquement entre eux par une pièce structurale destinée à assurer la transmission des efforts mécaniques entre lesdits éléments tant que cela est nécessaire et pourvue de moyens de séparation pyrotechniques à détonation, intégrés à ladite pièce structurale et aptes à la rompre le long d'une ligne de séparation, rectiligne ou curviligne, lorsque lesdits éléments doivent être séparés les uns des autres. Des pièces semblables permettent également la découpe des structures porteuses de satellites à bord des lanceurs. Par le brevet US-A-3 230 885, on connaît déjà une telle pièce à rupture pyrotechnique détonante comportant: un premier profilé formant la base de ladite pièce et pourvu d'un talon longitudinal saillant en forme de crochet et d'une gorge longitudinale disposée du côté de la concavité dudit talon; un cordeau pyrotechnique longitudinal disposé dans ladite gorge; et un second profilé rapporté audit premier profilé, coopérant avec ledit talon pour fermer ladite gorge et servant d'enclume audit cordeau pyrotechnique. Ainsi, théoriquement, lorsque ledit cordeau pyrotechnique est mis à feu, il engendre une détonation qui rompt ledit premier profilé au niveau de la gorge. Cependant, dans cette pièce à rupture pyrotechnique détonante connue, il peut arriver que la mise à feu du cordeau pyrotechnique n'en-traîne pas la rupture complète dudit premier profilé. Ce mauvais fonctionnement est dû au fait que, le second profilé étant solidarisé du premier par des moyens de fixation (vis, boulons, rivets, ...) répartis le long desdits profilés, lesdits moyens de fixation sont rompus par le second profilé, au moment de la détonation. II s'ensuit que la chambre formée par ladite gorge obturée par ledit talon et ledit second profilé s'ouvre et que l'effet de rupture de la détonation est amoindri. 1 o La présente invention a pour objet de remédier à cet inconvénient. A cette fin, selon l'invention, la pièce à rupture pyrotechnique détonante comportant: un premier profilé formant la base de ladite pièce et pourvu d'un talon longitudinal saillant en forme de crochet et d'une gorge longitudinale disposée du côté de la concavité dudit talon; un cordeau pyrotechnique longitudinal disposé dans ladite gorge; et un second profilé rapporté audit premier profilé et solidarisé de celui-ci par des moyens de fixation répartis le long desdits premier et second profilés, ledit second profilé coopérant avec ledit talon pour fermer la- dite gorge et servant d'enclume audit cordeau pyrotechnique, est remarquable en ce que ledit premier profilé comporte une nervure lon-gitudinale saillante contre laquelle s'appuie ledit second profilé du côté opposé audit talon. Ainsi, au moment de la détonation engendrée par ledit cordeau pyrotechnique, grâce à ladite nervure, ledit second profilé est empêché de reculer en direction opposée à ladite gorge et, de plus, il est limité dans un éventuel basculement qui résulterait de la flexion subie par lesdits moyens de fixation. De préférence, afin de rendre plus aisée la fixation dudit second profilé sur ledit premier, la largeur du second profilé est choisie inférieure à celle qu'exige une bonne coopération entre lesdits premier et second profilés pour fermer ladite gorge et on utilise des cales que l'on dispose entre ladite nervure et ledit second profilé. Ainsi, celui-ci s'appuie contre ladite nervure par l'intermédiaire desdites cales. Celles-ci sont réparties le long desdits premier et second profilés en correspondance avec lesdits moyens de fixation et sont fixées par ces derniers. En variante, lesdites cales peu-vent former un troisième profilé continu, s'étendant sur toute la longueur desdits premier et second profilés et solidarisé de ces derniers par lesdits moyens de fixation. De préférence, pour faciliter la séparation, parallèlement à la largeur dudit premier profilé, des deux parties de ladite pièce résultant de la rupture de celle-ci par l'action dudit cordeau détonant: le talon dudit premier profilé comporte une première facette longitudinale plane du côté interne de son extrémité libre, ladite première facette étant inclinée en divergeant vers l'extérieur du crochet formé par ledit talon; ledit second profilé comporte, du côté externe de son extrémité libre en regard dudit talon, une seconde facette longitudinale plane inclinée convergeant vers l'intérieur du crochet formé par ledit talon; et lesdites première et seconde facettes coopèrent l'une avec l'autre lors de la rupture de ladite pièce. Ainsi, par effet de coin, on obtient un déboîtement aisé desdites deux parties de la pièce. Cependant, pour l'efficacité de la rupture détonante, il est avantageux que, dans ladite pièce prête à la rupture, un jeu soit ménagé entre lesdites première et seconde facettes. Un tel jeu peut être égal à quelques dixièmes de mm, la valeur de ce jeu résultant d'un compromis entre l'efficacité de rupture et la facilité de montage des éléments de ladite pièce à rupture pyrotechnique. Dans ces conditions, l'effet de coin favorisant le déboîtement des deux parties de la pièce rompue n'intervient qu'après résorption dudit jeu due au gonflement dudit cordeau pyrotechnique. Egalement pour des raisons d'efficacité de la rupture détonante, il est préférable que, dans ladite pièce prête à la rupture, ledit cordeau pyrotechnique soit logé dans ladite gorge avec un jeu parallèle à l'épaisseur desdits premier et second profilés. Un tel jeu peut également être égal à quelques dixièmes de mm et il résulte d'un compromis semblable à celui indiqué ci-dessus. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 est une vue en coupe transversale, correspondant à la ligne II de la figure 2, d'un exemple de réalisation de la pièce à rupture pyrotechnique détonante conforme à la présente invention. La figure 2 est une vue de face d'une portion longitudinale de la-dite pièce. La figure 3A illustre, en vue semblable à la figure 1, l'instant de la rupture de ladite pièce au moment de la détonation engendrée par le cordeau pyrotechnique. La figure 3B illustre, également en vue semblable à la figure 1, le déboîtement naturel, parallèlement à la largeur de ladite pièce, des deux parties de celle-ci après rupture. La pièce à rupture pyrotechnique, montrée par les figures 1 et 2 et conforme à la présente invention, comporte un profilé de base 1 et un profilé d'enclume 2, par exemple en aluminium, ainsi qu'un cordeau pyrotechnique détonant 3. Cette pièce peut être rectiligne, curviligne, cylindri- que, etc... en fonction de la forme de la ligne de découpe désirée entre deux éléments (non représentés) solidarisés de toute manière connue des bords longitudinaux 1 L1 et 1 L2 du profilé de base 1. Ce dernier fait partie de la structure formée par lesdits éléments et assure la transmission des efforts mécaniques entre ceux-ci. Le profilé de base 1 comporte un talon longitudinal saillant 4, en forme de crochet, pourvu d'une facette longitudinale plane 5 du côté in-terne de son extrémité libre 6. La facette longitudinale 5 est inclinée et diverge vers l'extérieur du crochet formé par ledit talon 4. Par ailleurs, le profilé de base 1 est pourvu d'une gorge longitudinale 7 à fond incliné déterminant avec ledit profilé de base 1 une rainure de fond longitudinale 7A, à faible rayon de courbure, ladite gorge longitudinale 7 étant disposée du côté de la concavité dudit talon 4 et une rainure de fin de rupture 8 étant pratiquée dans ledit profilé de base 1 du côté opposé à ladite gorge 7. Le profilé d'enclume 2 est rapporté au profilé de base 1 et il est solidarisé de ce dernier par des boulons 9, traversant lesdits profilés 2 et répartis le long de ceux-ci. Ce profilé d'enclume 2 comporte, du côté ex-terne de son extrémité libre 10 en regard du talon 4, une facette longitu- dinale plane 11 inclinée et convergeant vers l'intérieur du crochet formé par le talon 4. L'extrémité libre 10 du profilé d'enclume 2 pénètre dans le crochet formé par le talon 4, de façon à fermer ladite gorge 7, les facettes incli- nées 5 et 1 1 étant alors en regard l'une de l'autre, mais espacées d'un jeu 12 de quelques dixièmes de mm. A l'intérieur de ladite gorge 7 ainsi fermée est disposé ledit cordeau pyrotechnique longitudinal 3, dont l'enveloppe externe 13 est positionnée axialement, parallèlement à la direction L correspondant à la largeur desdits profilés 1 et 2, par des moyens 13A, formés de plots discontinus ou au contraire d'une bande longitudinale continue. Les moyens de positionnement 13A garantissent de plus l'intégrité du cordeau pyrotechnique 3, lors de son fonctionnement, en l'isolant. Au contraire, parallèlement à la direction E, correspondant à l'épaisseur desdits profilés 1 et 2, l'enveloppe externe 13 du cordeau pyrotechnique est logée avec un jeu 14, par exemple de l'ordre de quelques dixièmes de mm. Le profilé de base 1 comporte de plus une nervure longitudinale saillante 15 contre laquelle ledit profilé d'enclume 2 s'appuie, du côté op-posé à son extrémité libre 10, par l'intermédiaire de cale(s) 16. On peut prévoir une unique cale 16 continue, sous la forme d'un profilé courant tout au long des profilés 1 et 2, ou bien une pluralité de cales 16 discontinues réparties le long de ces derniers en correspondance avec lesdits boulons 9. Dans les deux cas, il est prévu des pattes 17 pour permettre la fixation de la ou des cale(s) 16, par exemple par l'intermédiaire des boulons 9. A sa mise à feu, le cordeau détonant 3 engendre des ondes de choc orthogonalement à lui-même, ces ondes assurant la mise en vitesse de son enveloppe 13 et conduisant à l'expansion de la section de cette dernière. Sous l'effet de la détonation, l'enveloppe 13 est mise en vitesse par onde de choc, le jeu 14, parallèle à la direction E, permettant à cette enveloppe 13 d'acquérir une vitesse homogène suffisante pour engendrer, lors de son impact sur les profilés 1 et 2, une onde de choc capable de mettre en vitesse les parois correspondantes desdits profilés. La mise en mouvement du profilé 1 amorce la rupture de celui-ci suivant une ligne 18 (voir la figure 3A) partant de ladite rainure de fond 7A, à faible rayon de courbure, de la gorge 7 et débouchant dans la rainure de fin de rupture 8. Le jeu 12 entre les facettes inclinées 5 et 11 permet au profilé d'enclume 2 d'acquérir une vitesse homogène suffisante pour engendrer, lors de son impact avec le talon 4, une onde de choc capable de mettre en vitesse ledit talon. Le mouvement du talon 4 du profil 1 permet d'accroître la découpe suivant la ligne 18. Ainsi, les mouvements opposés de l'enveloppe 13 et du talon 4 permettent la découpe du profilé 1 selon la ligne 18. Le jeu 12 entre les facettes inclinées 5 et 11 laisse au train d'ondes de choc le temps d'assurer la découpe 18 avant que le gonflement transversal du cordeau pyrotechnique oblige la facette inclinée 11 du profilé 2 à venir au contact de la facette inclinée 5 du profilé 1 (figure 3A). Lorsque les facettes inclinées 5 et 11 sont au contact l'une de l'autre, la force exercée, parallèlement à la direction E, par le gonflement transversal du cordeau pyrotechnique comporte une composante, parallèle à la face 5 du talon 4, qui est appliquée sur le profilé 2 et qui facilite le déboîtement, parallèlement à la direction L, des deux parties 1A et 1B du profilé 1 disposées de part et d'autre de la ligne de rupture 18 (figure 3B). Bien entendu, cette composante parallèle à la face 5 tend à cisail-ler les boulons 9 et à les déformer par flexion par basculement du profilé 2. Cependant, du fait que le profilé 2 est en appui sur la nervure 15, le cisaillement desdits boulons 9 est empêché et seul, éventuellement, un basculement, d'amplitude limitée, du profilé 2 se produit à l'opposé du profilé 1. On obtient ainsi, comme le montre la figure 3B, la séparation aisée des parties 1A et 1B du profilé 1, ladite partie 1B portant le profilé 2 et le cordeau pyrotechnique détonant 3. Bien entendu, quoique sur les figures on ait représenté la talon 4 en haut et le profilé 2 en bas, il va de soi que cette disposition n'est pas limitative et que la pièce à rupture pyrotechnique détonant peut être utilisée dans d'autres positions, par exemple avec le profilé 2 en haut et le talon 4 en bas. REVENDICATIONS 1. Pièce à rupture pyrotechnique détonante comportant: un premier profilé (1) formant la base de ladite pièce et pourvu d'un talon longitudinal saillant (4) en forme de crochet et d'une gorge Iongi-tudinale (7) disposée du côté de la concavité dudit talon (4) ; un cordeau pyrotechnique longitudinal (3) disposé dans ladite gorge (7) ; et un second profilé (2) rapporté audit premier profilé (1) et solidarisé de celui-ci par des moyens de fixation (9) répartis le long desdits premier et 1 o second profilés (1, 2), ledit second profilé (2) coopérant avec ledit talon (4) pour fermer ladite gorge (7) et servant d'enclume audit cordeau pyrotechnique (3), caractérisée en ce que ledit premier profilé (1) comporte une nervure longitudinale saillante (15) contre laquelle s'appuie ledit second profilé (2) du côté opposé audit talon (4). 2. Pièce à rupture pyrotechnique détonante selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit second profilé (2) s'appuie contre ladite nervure (15) par l'intermédiaire de cale(s) (16). 3. Pièce à rupture pyrotechnique détonante selon la revendication caractérisée en ce que lesdites cales (16) sont réparties le long desdits premier et second profilés (1, 2) en correspondance avec lesdits moyens de fixation (9) et sont fixées par ces derniers. 4. Pièce à rupture pyrotechnique détonante selon la revendication caractérisée en ce que lesdites cales forment un troisième profilé continu (16) s'étendant sur toute la longueur desdits premier et second profilés (1, 2) et solidarisé de ceux-ci par lesdits moyens de fixation (9). 5. Pièce à rupture pyrotechnique détonante selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que: le talon (4) dudit premier profilé (1) comporte une première facette longitudinale plane (5) du côté interne de son extrémité libre (6), ladite première facette (5) étant inclinée en divergeant vers l'extérieur du cro- chet formé par ledit talon (4) ; ledit second profilé comporte, du côté externe de son extrémité libre (10) en regard dudit talon (4), une seconde facette longitudinale plane (Il) inclinée convergeant vers l'intérieur du crochet formé par ledit talon (4) ; et lesdites première et seconde facettes (5, Il) coopèrent l'une avec l'autre lors de la rupture de ladite pièce. 6. Pièce à rupture pyrotechnique détonante selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'un jeu (12) est ménagé entre lesdites première et seconde facettes (5, Il). 7. Pièce à rupture pyrotechnique détonante selon la revendication 6, caractérisée en ce que ledit jeu (12) est égal à quelques dixièmes de mm. 8. Pièce à rupture pyrotechnique détonante selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que ledit cordeau pyrotechnique (3) est logé dans ladite gorge (7) avec un jeu (14) parallèlement à l'épaisseur (E) desdits premier et second profilés (1, 2). 9. Pièce à rupture pyrotechnique détonante selon la revendication 8, caractérisée en ce que ledit jeu (14) est égal à quelques dixièmes de mm 10. Pièce à rupture pyrotechnique détonante selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'elle comporte des moyens (13A) pour positionner ledit cordeau pyrotechnique (3) dans la gorge (7) parallèlement à la direction (L) correspondant à la largeur desdits premier et second profilés (1,2).