Brevet FR2897553A1 — publié le 20070824

SECTIONNEUR PYROTECHNIQUE A CHARGE CREUSE ANNULAIRE POUR PIECES DE SECTION CIRCULAIRE DESCRIPTION Domaine de l'invention L'invention concerne le domaine du cisaillage de pièces de section circulaire, notamment de câbles, 10 en particulier par utilisation de charges pyrotechniques du type charge creuse, les pièces de section circulaire étant mobiles en défilement ou fixes. 15 Art antérieur et problème posé De nombreuses situations nécessitent le sectionnement d'un câble pour libérer des dispositifs ou des charges. Les activités navales civiles ou 20 militaires ont donné lieu à des développements de dispositifs particuliers mais le besoin peut apparaître dans tou-`e activité utilisant des câbles pour maintenir, déplacer ou tracter des charges lourdes. Il peut s'agir, par exemple, d'architecture, de travaux de 25 construction et de démolition, d'activités de forage, de transport terrestre ou maritime, de pêche au chalut, de libération de mines marines immergées, etc. Pour des raisons de sécurité, il est souhaitable d'effectuer le découpage à distance, afin d'éviter les accidents lors 30 de la libération du câble. Il est aussi souhaitable de ne pas produire d'effets collatéraux trop importants5 sur le milieu environnant. Dans certains cas, le sectionnement du câble est une manoeuvre de sécurité. Elle doit s'effectuer avec des personnes présentes à proximité immédiate. Il est connu d'utiliser des sectionneurs techniques pour cisailler des câbles. En effet, la demande de brevet français FR-2 464 778 décrit une cisaille pyrotechnique à charge creuse diédrique, c'est-à-dire en forme de dièdre, destinée notamment à sectionner, sous l'eau, c'est-à--dire de manière immergée, des éléments allongés métalliques, tels que des câbles, des barres, des chaînes ou des orins de mines marines. Un tel appareillage comprend principalement au moins une charge creuse diédrique et un dispositif de fixation de la cisaille sur l'élément à sectionner. Par contre, la masse d'explosif utilisée est importante et il est nécessaire de s'éloigner à une grande distance pour ne pas être blessé. Les brevets FR 2 106 860 et FR 2 464 778 utilisent une paire des charges creuses diédriques entourant le câble. Elles sont disposées en regard l'une de l'autre dans le premier cas et forme un vé dans le second dispositif. Cette amélioration permet de réduire la masse d'explosif, mais il est impossible qu'une personne se trouve à proximité pendant le fonctionnement. Par ailleurs, toutes ces charges doivent être positionnées au contact du câble à l'aide de pièces de serrage. Elles ne peuvent pas être utilisées sur un câble en défilement. Le but de l'invention est de proposer un sectionneur pyrotechnique à charge creuse permettant de sectionner un câble sans être en contact avec celui-ci. L'invention peut alors être installée aussi bien sur un câble statique que sur un câble en défilement. Dans ce cas, elle pourra être installé au préalable, laissant le câble libre, et ne sera déclenchée que lorsque la situation le nécessite en particulier pour des raisons de sécurité. Un autre but est de proposer un sectionneur à charge creuse dont la forme est optimisée pour réduire la masse d'explosif afin d'être utilisable avec des personnes à proximité. Résumé de l'invention L'objet principal de l'invention est donc un sectionneur pyrotechnique de pièces de section circulaire au moyen d'une charge creuse et comportant principalement : - une charge creuse ayant une section transversale en vé ; - des moyens d'amorçage de la charge creuse ; et - des moyens de positionnement de la pièce de section circulaire à sectionner par rapport à la charge creuse. Selon l'invention, la charge creuse a une forme partiellement annulaire, c'est-à-dire en un arc de cercle, de manière à entourer partiellement la pièce de section circulaire à sectionner. Ainsi, le sectionnement se fait sur une grande partie de la surface de celle-ci. Pour améliorer l'efficacité du sectionnement de la pièce de section circulaire, il est prévu que le point de focalisation du jet de charge creuse soit placé juste en dessous du point le plus bas des surfaces des moyens de positionnement sur lequel doit être posé la pièce de section circulaire, de manière à être placé juste en dessous du point le plus bas de la section droite de la pièce à section circulaire à découper. Dans la réalisation envisagée, l'angle de l'arc de cercle décrit par la charge creuse est compris entre 20 et 180 . Dans la réalisation préférentielle du sectionneur selon l'invention, les moyens d'amorçage sont constitués d'au moins un détonateur placé directement sur la charge creuse dans une enveloppe de confinement à l'intérieur de laquelle est placée la charge creuse. Dans la première application envisagée, les 20 moyens de positionnement de la pièce de section circulaire sont constitués de : - deux vés mobiles montés sur ressort ; - deux vés fixes placés sur les deux vés mobiles, de manière à maintenir en position fixe la 25 pièce de section circulaire. Dans ce cas, il est avantageux de compléter le sectionneurs d'un bâti constitué de : - un bâti fixe dans lequel sont montés les deux vés mobiles ; et - un bâti mobile monté pivotant par rapport au bâti fixe avec une charnière et dans lequel sont montés fixes les deux vés fixes. Dans le cas où la pièce de section circulaire à 5 sectionner est mobile, la charge creuse est placée au-dessus et entre deux poulies de support destinées à recevoir la pièce de section circulaire. Le sectionneur se complète avantageusement, dans ce cas, d'un bâti comprenant : - un bâti fixe sur lequel sont montées les deux poulies support ; et - un bâti mobile monté pivotant par rapport au bâti fixe au moyen d'une charnière. Liste des figures L'invention et ses différentes caractéristiques techniques seront mieux comprises à la lecture de la description détaillée d'une réalisation de l'invention, 20 accompagnée de trois figures qui représentent respectivement . - figure 1, en vue cavalière, des éléments du sectionneur selon l'invention, dans son principe ; - figure 2, en coupe frontale, la même partie 25 du sectionneur selon l'invention ; - figure 3, en coupe latérale, les mêmes éléments du sectionneur selon l'invention ; - figure 4, en vue cavalière, la réalisation principale d'une application du sectionneur selon 30 l'invention à un câble fixe ; 10 15 - figure 5, cette même application en coupe latérale ; - figure 6, la même application, en coupe frontale ; - figure 7, en vue cavalière, une deuxième application du sectionneur selon l'invention à un câble mobile ; - figure 8, en coupe frontale, cette même deuxième application du sectionneur selon l'invention et - figure 9, une coupe latérale, cette deuxième application du sectionneur selon l'invention. Description détaillée de deux réalisations de l'invention La figure 1 montre, en vue tridimensionnelle, c'est-à-dire cavalière, le principe du sectionneur selon l'invention. Une pièce à section circulaire C, à savoir un câble à sectionner y figure, de même qu'un élément du sectionneur, à savoir une enveloppe de confinement 3 à l'intérieur de laquelle est placé un explosif, non représenté, et un couvercle 5 placé au-dessus de l'enveloppe de confinement 3. Un détonateur 4 (on peut en prévoir deux) est également représenté au milieu et au-dessus du couvercle 5 et constitue l'élément principal des moyens d'amorçage du sectionneur. Il est destiné à provoquer la détonation de l'explosif. On entend par charge creuse, dans la présente description, l'ensemble de l'explosif 1 revêtu du revêtement 2. La figure 2 montre un peu plus en détail ces éléments. En effet, on y distingue bien le détonateur 4 installé au milieu du couvercle 5 et en contact avec un explosif __ placé lui-même au milieu de l'enveloppe de confinement 3. On note que l'extrémité inférieure de l'explosif est en forme concave en vé. Contre cette surface en vé, est placé un revêtement 2 destiné à constituer le futur projectile. En effet, l'explosion du matériau explosif 1, concentré par la forme en vé sur toute la surface du revêtement 2, lui-même en forme de vé, provoquera la fusion instantanée de ce dernier et un jet compact rassemblé sur l'axe de symétrie du vé. La pièce de section circulaire C à sectionner 15 montrée positionnée en dessous de cet ensemble, en regard du revêtement 2. La figure 3 montre en détail la réalisation de cet ensemble, et constitué du couvercle 5, du détonateur 4, de l'explosif 1 et du revêtement 2. On 20 note que des vis ou boulons 6 peuvent être utilisés pour fixer le couvercle 5 sur l'enveloppe de confinement 3. On note que l'explosif 1 et le revêtement 2, bien qu'ayant une section en vé, telle que représentée 25 sur la figure 2 qui est une coupe frontale, dans la dimension, c'est-à-dire perpendiculaire à la figure 3, ont une forme en arc de cercle, c'est-à-dire partiellement annulaire. Les deux centres de courbure de ces deux pièces sont communs et symbolisés par le 30 point P. Quelque soit la longueur de la courbure de l'explosif et du revêtement 2, entre 20 à 180 , le point P représentant le centre de ces courbures doit être placé en dessous de l'endroit où l'on pense positionner la pièce de section circulaire C. De la sorte, lors de la détonation provoquée par le détonateur 4 et l'explosion de l'explosif 1 qui s'ensuit, le revêtement 2 est projeté en convergeant, tel que le représente la zone 7 convergeant vers le point P. En plaçant la pièce de section circulaire C à sectionner juste au-dessus du point P, on s'aperçoit que le jet de revêtement fondu à grande vitesse va recouvrir ou attaquer plus de la moitié du périmètre de la pièce de section circulaire C, surtout si cet angle de courbure est supérieur à 60 . En d'autres termes, la pièce de section circulaire C à découper est donc placée dans l'aire de découpe 7, de préférence juste au-dessus du point P de convergence du jet du revêtement 2, de manière à ce que celui-ci tangente des génératrices de la pièce de section circulaire C. Le point P est placé en fait juste en dessous des surfaces qui doivent supporter la pièce de section circulaire C. On note que l'enveloppe de confinement 3 est de préférence métallique et que l'explosif est un matériau préférentiel de densité élevée, à savoir supérieure à 1 g/cm3, ainsi, la vitesse de détonation peut être 25 supérieure à 5 000 m/s. La figure 4 illustre en vue tridimensionnelle, c'est-à-dire cavalière, l'application du sectionneur selon l'invention, dans le cadre du sectionnement d'une pièce de section circulaire C immobile. Les éléments 30 supplémentaires dans cette application sont l'utilisation d'un bâti fixe 18 équipé d'une charnière 19, de manière à pouvoir utiliser un bâti mobile 17 pivotant, au moyen de la charnière 19. Des orifices 20 latéraux, sont prévus pour le passage de la pièce de section circulaire C. Le sectionneur se complète alors de moyens de positionnement de cette pièce de section circulaire C, non représentés sur cette figure 4. En effet, la figure 5 reprend ces éléments et montre un vé mobile de positionnement 21 est monté coulissant verticalement dans le bâti fixe 18, au moyen d'un ressort 22, dans le bâti fixe 18. Ce vé mobile coulissant. 21 est destiné à recevoir la pièce de section circulaire C par en dessous. Un vé supérieur fixe par rapport au bâti mobile 17 est prévu pour être placé dessus la pièce de section circulaire C. La. figure 6 montre que le vé supérieur 23 est avantageusement constitué des deux extrémités latérales du bâti mobile 17. On constate également que l'ensemble du détonateur 14 et de l'ensemble explosif est placé au milieu et à l'intérieur de l'ensemble constitué par le bâti fixe 18 et le bâti mobile 17, juste au-dessus de la pièce de section circulaire C à sectionner. Sur cette figure 6, on distingue également les deux vés mobile 21 montés coulissant dans le bâti fixe 18 chacun au-dessus d'un ressort 22. En d'autres termes, les moyens de positionnement de la pièce de section circulaire C sont constitués d'un vé de positionnement, à l'intérieur duquel la pièce de section circulaire C est placée. Ainsi, en deux points T de sa circonférence, ce dernier tangente les surfaces des moyens de positionnement. 10 En fait, lors de la fermeture du bâti mobile 17, le câble C est emprisonné entre les deux vés, à savoir le vé mobile 21 et le vé supérieur 23, chaque ressort 22 permettant d'assurer la fixation complète du câble C dans les deux paires de vés, un mobile 21 et un supérieur 23, autorisant également un jeu dans le montage des deux bâtis 17 et 18. Les deux parties du bâti, à savoir le bâti fixe 18 et le bâti mobile 17, peuvent être massifs et d'une 10 structure composite. Les trois dernières figures, en l'occurrence les figures 7, 8 et 9, sont relatives à une application du sectionneur au sectionnement d'un câble mobile. En conséquence, outre son positionnement dans l'espace par 15 rapport aux éléments actifs du sectionneur, ce dernier doit assurer le déroulement longitudinal de la pièce de section circulaire C constituée par le câble. Dans ce but, on a décidé d'utiliser des poulies 39 montées tournantes autour d'un axe perpendiculaire au sens de 20 déroulement du câble et de manière à pouvoir loger ce dernier dans les gorges de ces deux poulies 39. Entre celles-ci, se trouve l'ensemble du sectionneur relatif au sectionnement, à savoir l'enveloppe de confinement 33 contenant les éléments détonants, surmontée d'un 25 couvercle 35, le tout étant placé dans un bâti supérieur 37. Un bâti fixe inférieur 38 complète l'ensemble. On notera un passage 36 dans le bâti fixe 38 permettant le passage du câble. La figure 8 montre, comme les figures 2 et 5, 30 en coupe frontale l'intérieur du sectionneur, notamment les éléments détonants, à savoir le revêtement 32, 11 l'explosif 31, le détonateur 34 placé dans l'enceinte de confinement 33 surmonté du couvercle 35. Les deux poulies 39 encadrent ces éléments, de manière à ce que la pièce de section circulaire C puisse être positionnée dessus, passant par le passage 36 dans le bâti fixe 38. Ainsi, les gorges des deux poulies de positionnement 39 constituent les surfaces des moyens de positionnement sur lesquelles la pièce de section circulaire C à sectionner est placée, de préférence par deux points tangents. La figure 9, en coupe latérale, montre tous ces éléments et en particulier une poulie 39 sur laquelle est positionné la pièce de section circulaire C à sectionner. On notera que la position de poulies 39 correspond à celle définie à la figure 3, c'est-à-dire que le câble doit être positionné juste au-dessus du point de convergence du jet constituée par le revêtement, suite à l'explosion. Les deux poulies 39 permettent donc de positionner la pièce de section circulaire C à un endroit optimal pour son sectionnement optimal, par rapport aux éléments opérationnels de section constituant le sectionneur pyrotechnique. Avantages du sectionneur selon l'invention Tout d'abord, on signale que le sectionneur selon l'invention permet de découper un câble par déclenchement automatique ou manuel, lorsqu'une tension trop importante de ce câble peut entraîner des problèmes de sécurité pour les utilisateurs. C'est 12 notamment le cas pour des chalutiers de pêche en action et dont le train de pêche peut s'accrocher sur un élément fixe du fond marin. Il assure également la possibilité de couper un tel câble à un endroit précis, alors que la rupture mécanique de celui-ci à un autre endroit pourrait provoquer un mouvement violent du câble, occasionnant éventuellement ainsi de graves blessures sur des opérateurs présents à proximité, par exemple le sectionnement d'un membre. En conséquence, une difficulté réside dans la localisation précise du câble à découper, alors qu'il n'y a pas de tenue mécanique du câble dans l'espace, dans le cadre de son utilisation habituelle. Il s'ensuit une obligation de localiser le câble, concrétisée dans le sectionneur selon l'invention par des poulies ou autres éléments équivalents, tels que des roues en diabolo. REVENDICATIONS 1. Sectionneur pyrotechnique de câble, au moyen d'une charge creuse (11, 31), ayant une section de structure transversale en vé ; - des moyens d'amorçage de la charge creuse (1, 11, 31) ; et - des moyens de positionnement de la pièce de section circulaire à sectionner (C) par rapport à la charge creuse (1, 11, 31), caractérisé en ce que la charge creuse (1, 11, 31) a une forme partiellement annulaire, c'est-à-dire en arc de cercle, de manière à entourer partiellement la pièce de section circulaire (C) à sectionner. 2. Sectionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le point de focalisation du jet d'un revêtement (2, 12) de la charge creuse est positionné juste en dessous du point le plus bas des surfaces des moyens de positionnement sur lequel est posé la pièce de section circulaire (C) à sectionner, de manière à être placé juste en dessous de la section droite de la pièce à section circulaire (C) à découper. 3. Sectionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arc de cercle fourni par la charge creuse est compris entre 20 et 180 . On entend par charge creuse, dans la présente description, l'ensemble de l'explosif 1 revêtu du revêtement 2. 9. Sectionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'amorçage sont constitués d'au moins un détonateur (4, 14, 34) placé 14 directement sur la charge creuse, dans l'enveloppe de confinement (3, 13, 33). 5. Sectionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de positionnement sont constitués de : - deux vés mobiles (21) notés chacun sur un ressort (22) ; et - deux vés fixes (23) placés au-dessus des deux vés mobiles (21). 6. Sectionneur selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend un bâti constitué de : - un bâti fixe (18) dans lequel sont montés les deux vés mobiles (21) ; et un bâti mobile (17) monté pivotant par rapport au bâti fixe 18 avec une charnière (19) et dans lequel sont montés les deux vés fixes (23). 7. Sectionneur selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que l'angle d'ouverture du jet est compris entre 20 et 160 . 8. Sectionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce de section circulaire (C) à sectionner étant mobile, la charge creuse est placée au-dessus et entre deux poulies de positionnement (39) constituant les moyens de positionnement de la pièce de section circulaire (C) et destinées à recevoir ces derniers mobiles au défilement. 9. Sectionneur selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il se complète d'un bâti comprenant :- un bâti fixe (38) sur lequel sont montées les deux poulies de positionnement (39) ; et - un bâti mobile (37) monté pivotant par rapport au bâti fixe (38) au moyen d'une charnière.5