Brevet FR2946422A1 — publié le 20101210

SYSTEME DE PROTECTION DEPLOYABLE La présente invention concerne un système de protection déployable utilisable notamment dans un cadre de protection des navires de guerre. Dans le cas particulier des navires de guerre, il s'agit d'utiliser des dispositifs de protection pouvant être mis en oeuvre très rapidement pour protéger certains points du navire vis-à-vis d'une menace légère telle que le tir d'une roquette. Le principe d'un tel dispositif de protection est de déployer sur la trajectoire d'une menace détectée un dispositif servant d'écran et entraînant la destruction de la menace ou au moins inhibant son effet destructeur. Par exemple ces dispositifs de protection de l'état de l'art peuvent être des structures souples gonflables à l'aide d'un compresseur ou des bouteilles de gaz. Mais ces systèmes comportent l'inconvénient d'être d'un coût important et nécessitant une certaine logistique de maintenance pour la transmission des gaz au dispositif gonflable. Pour pallier les inconvénients des dispositifs de protection de l'état de l'art, l'invention propose un système de protection caractérisé en ce qu'il comporte une armature dépoyable au tour d'un tube central de l'armature, d'axe longitudinal XX', comportant deux extrémités, une toile de recouvrement de l'armature, l'armature comportant : - au moins deux paires de tubes rigides, deux tubes rigides d'une paire, dans un respectif plan axial passant par l'axe longitudinal XX', étant articulés par une de leurs extrémités sur une respective chape solidaires, l'une, d'une des extrémités du tube central, l'autre, de l'autre extrémité dudit tube central, les autres extrémités libres des tubes rigides pouvant se déplacer dans le plan axial de la paire, - un tube semi-rigide par paire de tubes rigides, dans ledit plan axial de la paire, comportant à chacune de ses extrémités un piston, chaque piston d'un tube semi-rigide pouvant coulisser de façon étanche dans l'un et dans l'autre tubes rigides de la paire pour former un chambre de mise en pression dans chacun des tubes rigides, le système de protection comportant, en outre, un dispositif de mise en pression des chambres des tubes rigides pour déplacer les pistons dans les tubes rigides et faire passer le système d'une position replié à une positon déployé. Avantageusement, les tubes rigides ont un degré de liberté en rotation autour d'un axe d'articulation W' avec sa respective chape d'articulation perpendiculaire à son respectif plan axial passant par l'axe XX' du tube central. Dans une réalisation, les extrémités articulées des tubes rigides sont fermées pour former, avec le piston du tube semi-rigide, la chambre de mise en pression dans chacun des tubes rigides. 15 Dans une autre réalisation, le tube rigide comporte, du côté de son extrémité libre, une butée solidaire du tube rigide sous forme d'un joint torique entourant le tube semi-rigide. Dans une autre réalisation, chacun des tubes rigides comporte un 20 guide intermédiaire pour guider une partie de l'extrémité du tube semi-rigide lors de son déplacement dans le tube rigide. Dans une autre réalisation, le tube central comporte des butées d'incidence disposées sur sa périphérie de façon à ce que, le système étant 25 en position replié, les extrémités libres des tubes rigides viennent en appui sur ces butées d'incidence pour former un angle d'incidence 6 avec le tube central. Dans une autre réalisation, la toile est configurée pour prendre une 30 forme ovoïde lorsque le système est en position déployé, la toile comportant à l'une et à l'autre des extrémités du tube central une ouverture pour le passage des tubes rigides et en ce que les bords des ouvertures de la toile sont solidaires des tubes rigides pour maintenir la toile en place sur l'armature. 10 35 Dans une autre réalisation, le système comporte, en outre, des câbles de longueurs prédéterminées fixés à l'une et à l'autre des extrémités du tube central pour donner une forme. prédéterminé à la toile déployée. Des principaux objectifs de l'invention est de réaliser un système de protection déployable simple à mettre en oeuvre, fiable et économique. L'invention sera mieux comprise à l'aide d'un exemple de réalisation d'un système de protection déployable selon l'invention, en référence aux 10 dessins indexés dans lesquels : - la figure 1 représente une vue en coupe longitudinale du système de protection déployable, selon l'invention, dans une position replié dans une enveloppe de protection ; - les figures 2a et 2b montrent deux vues partielles dans un sens et 15 dans le sens opposé selon un axe longitudinal du système de la figure 1 en position déployé ; - la figure 3a montre une vue schématique en coupe axiale montrant le système selon l'invention en position replié et ; - la figure 3b montre une vue schématique en coupe axiale montrant 20 le système selon l'invention en position déployé. La figure 1 représente une vue en coupe longitudinale du système de protection déployable selon l'invention dans une position replié dans une enveloppe de protection. 25 Les figures 2a et 2b montrent deux vues partielles dans un sens et dans le sens opposé selon un axe longitudinal du système de la figure 1 en position déployé. Le système de protection comporte essentiellement une armature 2 et une toile de recouvrement 4 configurée pour donner au système déployé 30 la forme souhaitée au tour d'un tube central 10 de l'armature, d'axe longitudinal XX'. Le système est contenu dans une enveloppe de protection extérieure 6 comportant son propre dispositif d'ouverture préalable au déploiement du système de protection. Dans cet exemple de réalisation, l'enveloppe de protection 6 est de forme tubulaire selon l'axe XX'. La figure 2a montre une vue transversale à l'axe XX' selon UU' et la figure 2b une vue transversale au même axe XX' selon W' (voir figure 1). L'armature du système de protection des figures 1, 2a et 2b selon l'invention comporte cinq paires P1, P2, P3, P4, P5 de tubes rigides réparties angulairement autour du tube central 10 (voir figures 2a et 2b). Chaque paire de tubes rigides, de respectifs axes longitudinaux A1A1', E1E1' pour les tubes rigides 20, 24, 28, 32, 36 du côté d'une extrémité du tube central 10, soit l'extrémité gauche sur la figure 1, et A2A2', B2B2', C2C2', D1D2', E2E2' pour les tubes rigides 22, 26, 30, 34, 38 du côté de l'autre extrémité dudit tube central, soit l'extrémité droite sur la figure 1, sont dans un respectif plan axial pli, p12, p13, p14, p15 passant par l'axe XX' du tube central. Chacun des tubes rigides d'une paire est articulé par une de ses extrémités eA, selon un axe YY' perpendiculaire à l'axe XX', sur une chape solidaire de l'une ou de l'autre extrémité du tube central selon le tube rigide considéré, des chapes 40, 44, 48, 52, 56 d'articulation des tubes rigides 20, 24, 28, 32, 34, 36 du côté de l'extrémité gauche du tube central et des chapes 42, 46, 50, 54, 58 d'articulation des tubes rigides 22, 26, 30, 34, 38 du côté de extrémité droite du tube central 10. Les tubes rigides ont un degré de liberté en rotation autour de l'axe d'articulation YY' sur la chape dans le respectif plan axial pli, p12, p13, p14, p15 passant par l'axe XX' du tube central. Les autres extrémités libres des tubes rigides peuvent donc se déplacer dans le respectif plan axial pli, p12, p13, p14, pI5 de la paire considérée. Un tube semi-rigide 70, 71, 72, 73, 74 associé à une paire P1, P2, P3, P4, P5 de tubes rigides comporte à chacune de ses extrémités un piston 30 75. Les deux pistons 75 d'un tube semi-rigide ferment, de façon étanche, du côté des extrémités libres, les tubes rigides en regard d'une paire de tubes rigides à l'une et à l'autre des extrémités du tube central 10 et dans un même plan axial passant par l'axe XX'. Les extrémités eA articulées des tubes rigides, du côté des chapes, sont fermées pour former avec le piston 75 dans chacun des tubes rigides, une chambre étanche 80 destinée à être mise en pression. Le piston 75 est destiné à être déplacé longitudinalement dans le tube rigide par une pression dans la chambre 80 du tube rigide. Pour limiter le déplacement du piston, et donc éviter sa sortie du tube rigide, l'extrémité libre du tube rigide comporte une butée 90 solidaire du tube rigide et le fermant à cette extrémité. Par exemple cette butée est sous forme d'un joint torique entourant le tube semi-rigide 70, 71, 72, 73, 74. Chacun des tubes rigides comporte, en outre, un guide intermédiaire 92 pour guider une partie de l'extrémité du tube semi-rigide amené à se déplacer dans le tube rigide lors du déploiement du système. Dans la position du système replié dans son enveloppe de protection tel que représenté à la figure 1, le guide intermédiaire 92 est immobilisé dans une position prédéterminée pt dans une partie centrale du tube rigide entre le piston 75 et la butée 90. Le guide intermédiaire 92 peut être entraîné en translation dans le tube rigide lorsqu'un effort dépassant un certain seuil est exercé par le piston 75 sur le guide intermédiaire 92 selon l'axe longitudinal du tube rigide lors du déploiement du système de protection. Selon la longueur du tube semi-rigide plusieurs guides intermédiaires peuvent être mis en place dans les tubes rigides. Dans la position du système replié représenté à la figure 1, un angle d'incidence 0 formé par les axes longitudinaux A1A1', B1B1', C1C1', D1D1', E1E1' et A2A2', B2B2', C2C2', D1D2', E2E2' des tubes rigides et l'axe longitudinal XX' du tube central ne doit pas être nul pour éviter un blocage lors du déploiement du système. A cet effet le tube central 10 comporte des butées d'incidence 94 sur la périphérie du tube central 10 et disposées sur le tube central de façon à ce que les extrémités libres des tubes rigides viennent en appui sur ces butées d'incidence pour former ledit angle d'incidence O. Le système comporte un dispositif de mise en pression des chambres 80 des tubes rigides (non représenté sur les figures) pour effectuer 35 le déploiement de son armature 2. Dans une réalisation, les tubes rigides sont fermés, du côté de leurs extrémités eA articulées, par des flasques, un flasque droit 84 du côté d'une extrémité du tube central 10, (l'extrémité droite sur la figure 1) et un flasque gauche 86 du côté de l'autre extrémité (l'extrémité gauche sur la figure 1) du tube central. Les chambres 80 des tubes rigides sont mises en pression par la mise en pression des flasques 84, 86. Dans cette réalisation, le dispositif de mise en pression des chambres des tubes rigides comporte une générateur de gaz pyrotechnique dans chacun des flasques 84, 86 de l'armature. Dans une autre réalisation chaque tube rigide est ferme indépendamment du coté de son extrémité eA articulée. La mise en pression des chambres 80 des tubes rigides est faite indépendamment pour chacun des tubes rigides. Le dispositif de mise en pression des chambres des tubes rigides comporte un générateur de gaz pyrotechnique dans chacune des chambres 80 des tubes rigides. Pour la mise en pression des chambres 80 des tubes rigides, le 20 système comporte, par exemple, un dispositif électrique de mise à feu des générateurs des gaz pyrotechniques. Le dispositif électrique peut être commandé par un calculateur destiné à détecter la menace et à déclencher le déploiement du système de protection. 25 La toile 4 du système est configurée pour prendre une forme ovoïde lorsque le système est déployé (toile déployée représentée en pointillée aux figures 2a, 2b, 3b). La toile 4 comporte à chacune de ses extrémité, d'un et de l'autre 30 côté du tube central 10, une ouverture 100, 102 pour le passage des tubes rigides. La toile 4 est solidaire des tubes rigides et semi-rigides pour maintenir la toile en place sur l'armature 2. Par exemple des bords 104, 106 des ouvertures 100, 102 de la toile peuvent être solidaires des tubes rigides. En position du système replié, la toile 4 forme des plis 110 pour 35 entrer dans l'enveloppe de protection 6 tel que représenté à la figure 1. En position déployé (voir figures 2a et 2b), la toile 4 du système présente des facettes formées par les paires de tubes rigides et leur tubes semi-rigides associés, une facette f8 formée par les paires consécutives P5 et P1 de tubes rigides et leurs tubes semi-rigides associés, une autre facette f7 formée par les paires consécutives P4 et P5 de tubes rigides et leur tube semi-rigide associés. Le système comporte, en outre, des câbles de longueurs prédéterminés fixés à l'une et à l'autre des extrémités du tube central 10, pour donner une forme prédéterminé à la toile déployée. Par exemple dans la réalisation montrée aux figures 2a et 2b le système comporte trois câbles CL1, CL, CL3 fixés d'un côté et de l'autre du tube central 10, chacun des câbles étant fixé entre deux chapes angulairement consécutives autour de l'axe XX' pour former des facettes supplémentaires sur la toile déployée et ainsi obtenir différentes incidences des facettes de la toile. Un premier câble CL1 fixé d'un côté et de l'autre du tube central 10 entre les chapes de deux paires de tubes rigides angulairement consécutives d'axes A1AI' et B1B1'd'un côté du tube central et d'axes A2A2' et B2B2'de l'autre côté du tube central 10 pour former deux facettes f1 et f2 dans la partie de la toile comprise entre les deux paires P1 et P2 de tubes rigides et leurs tubes semi-rigides associées. Un deuxième câble CL2 fixé d'un côté et de l'autre du tube central 10 entre les chapes de deux paires de tubes rigides angulairement consécutives d'axes B1B1'et C1C1'd'un côté du tube central et d'axes B2B2' et C2C2' de l'autre côté du tube central 10 pour former deux facettes f3 et f4 dans la partie de la toile comprise entre les deux paires P2 et P3 de tubes rigides et leurs tubes semi-rigides associées. Un troisième câble CL3 fixé d'un côté et de l'autre du tube central 10 entre les chapes de deux paires de tubes rigides angulairement consécutives d'axes C1C1' et D1D1'd'un côté du tube central et d'axes C2C2' et D1D2'de l'autre côté du tube central 10 pour former deux facettes f5 et f6 dans la partie de la toile comprise entre les deux paires P3 et P4 de tubes rigides et leurs tubes semi-rigides associées. La toile 4 peut être réalisée à partir de plusieurs tronçons de toile 35 assembles pour obtenir la forme ovoïde lorsqu'elle est déployée. La toile peut être réalisée à partir de matériaux souples et très résistants tel que poly-para-phénylène téréphtalamide commercialisé sous le nom déposé de Kevlar. Le système de protection comporte, en outre, un dispositif de mise 5 en pression des chambres 80 des tubes rigides pour déplacer les pistons 75 dans les tubes rigides et déployer l'armature. Dans des variantes de réalisation du système déployable, les chapes peuvent inclure une butée en rotation angulaire des tubes rigides après 10 déploiement de l'armature. En outre, les chapes peuvent aussi inclure une autre butée permettant d'obtenir l'angle d'incidence 0 des tubes rigides en position de l'armature repliée, les butées d'incidences 94 sur le tube central ne sont alors plus nécessaires. 15 Par la suite est décrit le fonctionnement du système de protection déployable selon l'invention. La figure 3a montre une vue schématique en coupe axiale montrant le système selon l'invention en position replié. 20 La figure 3b montre une vue schématique en coupe axiale montrant le système selon l'invention en position déployé. Dans la position du système replié de la figure 3a, le système de protection est enfermé dans l'enveloppe de protection 6 de section restreinte 25 comportant à chacune des ses extrémité les flasque de fermeture 84, 86. Lors de l'actionnement du système de protection, l'enveloppe de protection 6 est ouverte pour permettre le déploiement de l'armature et de la toile de protection tel que décrit précédemment. 30 Comme cela a été précisé précédemment, à l'état de repos (système replié) les axes longitudinaux des tubes rigides de l'armature 4 forment avec l'axe XX' du tube central 10 un angle 9 d'incidence faible mais jamais nul, afin de favoriser, en début de déploiement de l'armature, le développement de la forme devant être prise par le système. Les tubes rigides sont, dans la position du système replié, en appui par leur extrémité libre sur les butées d'incidence 94. La valeur choisie pour cet angle d'incidence 0 dépend des longueurs des tubes rigides et semi-rigides. On considère la réalisation d'une mise en pression de la chambre 80 de chacun des tubes rigides 20, 24, 28, 32, 36, 22, 26 d'un côté et de l'autre côté 22, 26, 30, 34, 38 du tube central 10 par une capsule pyrotechnique logée dans la chambre 80 de chacun des tubes rigides. Un dispositif électrique (non représenté sur les figures) permet d'activer les capsules pyrotechniques dans les tubes rigides. Au moment du déploiement, qui doit être très rapide pour assurer une protection efficace par le système, les capsules de gaz pyrotechnique sont activées mettant en pression les chambres 80 des tubes rigides. Les piston 75 des tubes semi-rigides 70, 71, 72, 73, 74 sont alors poussés vers l'extrémités libres des tubes rigides qui subissent par lesdits pistons des efforts transversaux à l'axe XX' dans les respectifs plans pli, p12, p13, p14, p15 des paires P1, P2, P3, P4, P5 de tubes rigides, faisant pivoter les extrémités articulées des tubes rigides en s'éloignant du tube central 10. Chacun des tubes semi-rigides 70, 71, 72, 73, 74 s'éloignant aussi du tube central poussé par ses pistons prends alors une forme d'arc qui est modulée par la présence de la toile 4 qu'ils entraînent dans leur déplacement. La commande de montée en pression des chambres 80 n'est pas obligatoirement simultanée. Un décalage temporel est acceptable. La figure 2b montre une vue en coupe schématique simplifiée en position du système déployé montrant les paires P1 et P4 de tubes rigides et leur tube semi-rigide 70, 73 associés dans les respectives plans axiaux pli, p14. Les pistons 75 des tubes semi-rigides poussés par les gaz sous pression dans chambres 80 des tubes rigides se déplacent dans les tubes rigides entraînant dans leur déplacement les guides intermédiaires 92 jusqu'aux butées 90, ce qui limité le déploiement de l'armature 2. La longueur de l'arc formé par deux tubes rigides d'une paire et son respectif tube semi-rigide associé s'accroît au moment du déploiement du système ayant pour effet le déploiement de la toile qui prend alors sa forme ovoïde. L'armature 2 avec les câbles CL1, CL2, CL3 modulent la forme extérieure de la toile 4 formant les facettes f1 à f8 selon une forme 5 globalement ovoïde. L'exemple décrit de système de protection selon l'invention n'est pas limitatif et l'armature peut comporter un nombre plus ou moins important de paires de tubes rigides et semi-rigides associés (par exemple entre 4 et 6 10 paires ainsi qu'un nombre variable de câbles intermédiaires afin d'obtenir une forme souhaitée de la toile dépliée. Le système de protection selon l'invention comporte l'avantage d'une mise en oeuvre simplifiée, plus fiable, moins coûteux et plus facile d'entretien que les systèmes de l'état de l'art avec gonflage d'une toile de protection 15 étanche. 20 REVENDICATIONS1. Système de protection déployable caractérisé en ce qu'il comporte une armature (2) déployable au tour d'un tube central (10) de l'armature, d'axe longitudinal XX', comportant deux extrémités, une toile de recouvrement (4) de l'armature, l'armature comportant : - au moins deux paires (P1, P2, P3, P4, P5) de tubes rigides (20, 24, 28, 32, 36), (22, 26, 30, 34, 38), deux tubes rigides d'une paire, dans un respectif plan axial (pli, p12, p13, p14, p15) passant par l'axe longitudinal XX', étant articulés par une de leurs extrémités (eA) sur une respective chape solidaires, l'une (40, 44, 48, 52, 56), d'une des extrémités du tube central, l'autre (42, 46, 50, 54, 58), de l'autre extrémité dudit tube central (10), les autres extrémités libres des tubes rigides pouvant se déplacer dans le plan axial de la paire, - un tube semi-rigide (70, 71, 72, 73, 74) par paire de tubes rigides, dans ledit plan axial de la paire, comportant à chacune de ses extrémités un piston (75), chaque piston d'un tube semi-rigide pouvant coulisser de façon étanche dans l'un et dans l'autre tubes rigides de la paire pour former un chambre (80) de mise en pression dans chacun des tubes rigides, le système de protection comportant, en outre, un dispositif de mise en pression des chambres des tubes rigides pour déplacer les pistons dans les tubes rigides et faire passer le système d'une position replié à une positon déployé. 2. Système de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que les tubes rigides ont un degré de liberté en rotation autour d'un axe d'articulation YY' avec sa respective chape d'articulation perpendiculaire à son respectif plan axial (pli, pI2, p13, p14, p15) passant par l'axe XX' du tube central (10). 3. Système de protection selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les extrémités (eA) articulées des tubes rigides sont 2946422 12, fermées pour former avec le piston (75) du tube semi-rigide, la chambre (80) de mise en pression dans chacun des tubes rigides. 4. Système de protection selon l'une des revendications 1 ou 3, 5 caractérisé en ce que le tube rigide comporte, du côté de son extrémité libre une butée (90) solidaire du tube rigide sous forme d'un joint torique (90) entourant le tube semi-rigide (70, 72, 74, 76, 78). 5. Système de protection selon l'une des revendications 1 à 4, 10 caractérisé en ce que chacun des tubes rigides comporte un guide intermédiaire (92) pour guider une partie de l'extrémité du tube semi-rigide lors de son déplacement dans le tube rigide. 6. Système de protection selon l'une des revendications 1 à 5, 15 caractérisé en ce que le tube central (10) comporte des butées d'incidence (94) disposées sur sa périphérie de façon à ce que, le système étant en position replié, les extrémités libres des tubes rigides viennent en appui sur ces butées d'incidence (94) pour former un angle d'incidence 0 avec le tube central (10). 20 7. Système de protection selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la toile (4) est configurée pour prendre une forme ovoïde lorsque le système est en position déployé, la toile comportant à l'une et à l'autre des extrémités du tube central (10) une ouverture (100, 102) pour 25 le passage des tubes rigides et en ce que les bords (104, 106) des ouvertures (100, 102) de la toile (4) sont solidaires des tubes rigides pour maintenir la toile en place sur l'armature (2). 8. Système de protection selon l'une des revendications 1 à 7, 30 caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, des câbles (CL1, CL2, CL3) de longueurs prédéterminées fixés à l'une et à l'autre des extrémités du tube central (10) pour donner une forme prédéterminé à la toile (4) déployée. 9. Système de protection selon l'une des revendications 1 à 8, 35 caractérisé en ce les tubes rigides sont fermés, du côté de leurs extrémités 5 2946422 13, (eA) articulées, par des flasques, une flasque droit (84) du côté d'une extrémité du tube central (10) et un flasque gauche (86) du côté de l'autre extrémité du tube central, les chambres (80) des tubes rigides étant mises en pression par la mise en pression des flasques (84, 86) . 10. Système de protection selon la revendication 9, caractérisé en ce que le dispositif de mise en pression des chambres des tubes rigides comporte un générateur de gaz pyrotechnique dans chacun des flasques (84, 86) de l'armature. 10 15 11. Système de protection selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que chaque tube rigide est ferme indépendamment du coté de son extrémité (eA) articulée, la mise en pression des chambres (80) des tubes rigides étant faite indépendamment pour chacun des tubes rigides. 12. Système de protection selon la revendication 11, caractérisé en ce que, le dispositif de mise en pression des chambres (80) des tubes rigides comporte un générateur de gaz pyrotechnique dans chacune des chambres 80 des tubes rigides. 20 13. Système de protection selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif électrique de mise à feu des générateurs des gaz pyrotechniques. 25