Brevet FR2983925A1 — publié le 20130614

La présente invention concerne un procédé pour la séparation pyrotechnique de deux éléments solidarisés l'un de l'autre par une pièce de solidarisation à rupture pyrotechnique, ainsi qu'une telle pièce pour la mise en oeuvre de ce procédé. Bien que non exclusivement appropriée à être utilisée dans les lanceurs spatiaux, l'invention sera ci-après décrite plus particulièrement dans cette application. On sait que certains éléments des lanceurs spatiaux, tels que des étages adjacents, sont reliés mécaniquement entre eux par une pièce de solidarisation destinée à assurer la transmission des efforts mécaniques entre lesdits éléments tant que cela est nécessaire et pourvue de moyens de rupture pyrotechniques à détonation, intégrés à ladite pièce, aptes à rompre celle-ci suivant un plan de séparation prédéterminé, lorsque lesdits éléments doivent être séparés les uns des autres. Des pièces de solidarisation semblables permettent également la découpe des structures porteuses et des coiffes de protection de satellites à bord des lanceurs. Dans les procédés de séparation pyrotechnique connus, la rupture de la pièce de solidarisation s'effectue généralement correctement. Cependant, après rupture de la pièce de solidarisation, ces procédés connus n'assurent pas toujours de façon satisfaisante le déboîtement des deux parties rompues de la pièce de solidarisation et l'éloignement des éléments ainsi séparés. La présente invention a pour objet de remédier à cet inconvénient en dissociant les fonctions de découpe et d'éloignement. A cette fin, selon l'invention, le procédé pour la rupture pyrotechnique d'une pièce de solidarisation entre deux éléments, pièce de solidarisation : - qui est destinée à assurer la transmission des efforts mécaniques entre lesdits éléments tant que cela est nécessaire, et - qui comporte un dispositif de rupture pyrotechnique à cordeau détonant, intégré à ladite pièce de solidarisation et apte à rompre celle-ci suivant un plan de séparation prédéterminé lorsque lesdits éléments doivent être séparés l'un de l'autre, est remarquable : - en ce que l'on forme dans ladite pièce de solidarisation, suivant ledit plan de séparation prédéterminé, des zones prédécoupées oblongues espacées les unes des autres de manière à former une suite alternée de telles zones prédécoupées oblongues et de zones non prédécoupées assurant la transmission des efforts mécaniques entre lesdits éléments ; et - en ce que l'on agence ledit dispositif de rupture pyrotechnique de façon que : - dans chacune desdites zones non prédécoupées, ledit dispositif de rupture pyrotechnique comporte une section de cordeau détonant disposée dans un tube à expansion, et - dans chacune desdites zones oblongues prédécoupées, ledit dispositif de rupture pyrotechnique comporte une section de cordeau détonant enfermée de façon étanche dans une gaine gonflable. Ainsi, lorsque le cordeau détonant est mis à feu : - les sections de cordeau détonant, associées à des tubes à expansion, rompent lesdites zones non prédécoupées, de sorte que ladite pièce de solidarisation est séparée en deux parties le long dudit plan de séparation prédéterminé, et - les sections de cordeau détonant, associées à des gaines gonflables, gonflent celles-ci avec les gaz qu'elles engendrent, de sorte que lesdites gaines écartent l'une de l'autre lesdites parties de la pièce de solidarisation rompue, et, par conséquent, éloignent l'un de l'autre lesdits éléments dont elles sont respectivement solidaires. Afin d'augmenter encore cet effet d'écartement produit par les sections de cordeau détonant associées à des gaines gonflables, il est avantageux que, dans les sections du dispositif de rupture pyrotechnique correspondant auxdites zones oblongues prédécoupées de ladite pièce de solidarisation, on dispose, autour de ladite section du cordeau détonant, un cordeau déflagrant enfermé de façon étanche dans ladite gaine gonflable. Ainsi, à la mise à feu du cordeau détonant, les cordeaux déflagrants sont également mis à feu en produisant une grande quantité de gaz de combustion contribuant au gonflement des gaines gonflables, et, donc, à l'éloignement desdits éléments. La présente invention concerne également une pièce de solidarisation à rupture pyrotechnique comportant, d'une part, suivant un plan de séparation prédéterminé, une suite alternée de zones prédécoupées oblongues et de zones non prédécoupées assurant la transmission des efforts mécaniques entre lesdits éléments, et, d'autre part, un dispositif de rupture pyrotechnique comprenant : - dans chacune desdites zones non prédécoupées, une section de cordeau détonant disposée dans un tube à expansion, et - dans chacune desdites zones oblongues prédécoupées, une section de cordeau détonant enfermée de façon étanche dans une gaine gonflable. Pour la raison mentionnée ci-dessus, il est avantageux que, dans lesdites zones oblongues prédécoupées de la pièce de solidarisation de l'invention, ledit dispositif de rupture pyrotechnique comporte un cordeau déflagrant qui est enfermé de façon étanche dans ladite gaine gonflable et qui est disposé autour de la section correspondante de cordeau détonant. De façon connue, la pièce de solidarisation à rupture pyrotechnique peut comporter deux ailes délimitant entre elles une gorge dans laquelle est logé ledit dispositif de rupture pyrotechnique, ladite gorge étant obturée, du côté de l'un desdits éléments, par un fond et, du côté de l'autre desdits éléments, par cet autre élément lui-même, et lesdites ailes peuvent comporter, au voisinage dudit fond, des zones de rupture préétablies, définissant ledit plan de séparation prédéterminé. Dans ce cas, dans lesdites zones oblongues prédécoupées, chacune desdites ailes comporte, selon l'invention, une ouverture oblongue au niveau desdites zones de rupture préétablies et dudit fond de la gorge. Pour la réalisation d'une telle pièce de solidarisation à rupture pyrotechnique, on peut utiliser un profilé comportant deux ailes délimitant entre elles une gorge qui, d'un côté, est obturée par un fond et, de l'autre, est ouverte, lesdites ailes comportant au voisinage dudit fond des zones de rupture préétablies et chacune desdites ailes comportant une suite d'ouvertures oblongues espacées au niveau desdites zones de rupture préétablies et dudit fond de la gorge et chaque ouverture oblongue d'une desdites ailes se trouvant en regard d'une ouverture oblongue de l'autre desdites ailes. A un tel profilé est associé, conformément à la présente invention, un dispositif de rupture pyrotechnique à cordon détonant comportant, en alternance, des sections de cordeau détonant disposées chacune dans un tube à expansion et des sections de cordeau détonant enveloppées chacune, de façon étanche, dans une gaine gonflable, ces dernières sections de cordeau détonant pouvant comporter chacune un cordeau déflagrant disposé à l'intérieur de ladite gaine gonflable, autour dudit cordeau détonant. 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 illustre schématiquement et partiellement un mode de réalisation du dispositif de rupture pyrotechnique à cordeau détonant conforme à la présente invention. Les figures 2 et 3 sont respectivement des coupes schématiques selon les lignes II-II et de la figure 1. La figure 4 est une vue schématique partielle de face d'une pièce de solidarisation conforme à la présente invention, à laquelle le dispositif de rupture pyrotechnique de la figure 1 est intégré. Les figures 5 et 6 sont respectivement des coupes selon les lignes V-V et VI-VI de la figure 4. Les figures 7 et 8, qui correspondent respectivement aux figures 5 et 6, illustrent le résultat de la mise à feu du dispositif de rupture pyrotechnique des figures 1 à 3. Le dispositif de rupture pyrotechnique 1, conforme à la présente invention et illustré par les figures 1, 2 et 3, comporte un cordeau détonant 2, d'une seule pièce ou formé de plusieurs portions mises bout à bout. Le long du cordeau détonant 2, le dispositif de rupture pyrotechnique 1 est constitué d'une alternance de sectionl.1 et 1.2. Chaque section 1.1, qui est destinée à provoquer une rupture, comporte une section 2.1 de cordeau détonant 2 enfermée dans un tube à expansion 3. Chaque section 1.2, qui est destinée à gonfler, comporte une section 2.2 de cordeau détonant 2 enfermée de façon étanche, grâce à des joints 4, dans une gaine gonflable 5. Un cordeau déflagrant 6, disposé autour de la section 2.2 de cordeau détonant, peut de plus être enfermé de façon étanche dans la gaine gonflable 5. La pièce de solidarisation à rupture pyrotechnique 7, conforme à la présente invention et illustrée par les figures 4, 5, et 6, est destinée à assurer la tenue mécanique entre deux éléments 8 et 9, par exemple des étages consécutifs d'un lanceur spatial, mais à pouvoir être rompue sur commande suivant un plan de séparation prédéterminé S.S. Cette pièce de solidarisation 7 comporte un profilé 10 pourvu, d'un côté, d'un talon 11 servant à la solidarisation dudit profilé 10 avec l'élément 8 au moyen de boulons 12 et, de l'autre côté, de deux ailes 13 et 14 servant à la solidarisation dudit profilé 10 avec l'élément 9 au moyen de boulons 15. Les deux ailes 13 et 14 sont au moins approximativement parallèles et elles délimitent entre elles une gorge ouverte 16 obturée, du côté de l'élément 8, par un fond 17 formé au raccord du talon 11 et des ailes 13 et 14 et, du côté de l'élément 9, par cet élément 9 lui-même pénétrant dans l'extrémité ouverte de ladite gorge. Audit raccord du talon 11 et des ailes 13 et 14, c'est-à-dire au voisinage du fond 17, celles-ci comportent des zones de rupture préétablies 18 et 19, par exemple constituées par des zones de moindre épaisseur, définissant le plan de séparation prédéterminé S-S. De plus, dans ledit profilé 10, sont formées respectivement dans lesdites ailes 13 et 14, au niveau des zones de rupture préétablies 18, 19 et du plan de séparation prédéterminé, des ouvertures prédécoupées oblongues en regard 20, 21. Les couples d'ouvertures prédécoupées oblongues 20, 21 sont espacés les uns des autres le long du profilé 10, de sorte que ladite pièce de solidarisation 7 est pourvue d'une alternance de zones non prédécoupées 7.1, assurant la transmission des efforts mécaniques entre les éléments 8 et 9, et de zones prédécoupées oblongues 7.2, chacune délimitée par un couple d'ouvertures oblongues 20, 21. A l'intérieur de la gorge 16 du profilé 10, le dispositif de rupture pyrotechnique 1 est disposé de façon que chacune de ses sections de rupture 1.1 se trouve dans une zone non prédécoupée 7.1 de la pièce de solidarisation et que chacune de ses sections gonflables 1.2 se trouve dans une zone prédécoupée 7.2 de ladite pièce. Comme cela est visible sur les figures 5 et 6, l'introduction du dispositif de rupture pyrotechnique 1 dans la gorge 16 se fait à force, avec déformation desdites sections 1.1 et 1.2 de celui-ci. Ainsi, à la mise à feu du cordeau détonant 2 : - les sections de rupture 1.1 du dispositif de rupture pyrotechnique 1 provoquent la découpe des zones non prédécoupées 7.1 de la pièce 7 (voir la figure 7), qui est ainsi découpée en deux pièces 7A et 7B, et - les sections gonflables 1.2 dudit dispositif de rupture pyrotechnique 1 sont gonflées par les gaz engendrés par les sections 2.2 du cordeau 2 et par les cordeaux déflagrants 6 et provoquent l'écartement E desdites pièces découpées 7A et 7B par appui entre lesdites pièces 7A et 7B (voir la figure 8). REVENDICATIONS1. Procédé pour la rupture pyrotechnique d'une pièce (7) de solidarisation entre deux éléments (8, 9), pièce de solidarisation : - qui est destinée à assurer la transmission des efforts mécaniques entre lesdits éléments (8, 9) tant que cela est nécessaire, et - qui comporte un dispositif de rupture pyrotechnique (1) à cordeau détonant (2). intégré à ladite pièce de solidarisation (7) et apte à rompre celle-ci suivant un plan de séparation prédéterminé (S.S) lorsque lesdits éléments (8, 9) doivent être séparés l'un de l'autre, caractérisé : - en ce que l'on forme dans ladite pièce de solidarisation (7), suivant ledit plan de séparation prédéterminé (S.S), des zones prédécoupées oblongues (7.2) espacées les unes des autres de manière à former une suite alternée de telles zones prédécoupées oblongues (7.2) et de zones non prédécoupées (7.1) assurant la transmission des efforts mécaniques entre lesdits éléments (8.9) ; et - en ce que l'on agence ledit dispositif de rupture pyrotechnique (1) de façon que : - dans chacune desdites zones non prédécoupées (7.1) de ladite pièce de solidarisation (7), ledit dispositif de rupture pyrotechnique (1) comporte une section (1.1) dans laquelle la section correspondante (2.1) du cordeau détonant est disposée dans un tube à expansion (3), et - dans chacune desdites zones oblongues prédécoupées (7.2) de ladite pièce de solidarisation (7), ledit dispositif de rupture pyrotechnique (1) comporte une section (1.2) dans laquelle la section correspondante (2.2) du cordeau détonant est enfermée de façon étanche dans une gaine gonflable (5). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans les sections (1.2) du dispositif de rupture pyrotechnique (1) correspondant auxdites zones oblongues prédécoupées (7.2) de ladite pièce de solidarisation (7), on dispose, autour de ladite section (2.2) de cordeau détonant, un cordeau déflagrant (6) enfermé de façon étanche dans ladite gaine gonflable (5). 3. Pièce de solidarisation à rupture pyrotechnique pour la solidarisation de deux éléments (8, 9) entre eux, ladite pièce (7) : - étant destinée à assurer la transmission des efforts mécaniques entre lesdits éléments (8, 9) tant que cela est nécessaire, et - comportant un dispositif de rupture pyrotechnique (1) à cordeau détonant (2), intégré à ladite pièce de solidarisation (7) et apte à rompre celle-ci suivant un plan de séparation (S.S) prédéterminé lorsque lesdits éléments (8, 9) doivent être séparés l'un de l'autre, caractérisée : - en ce que ladite pièce de solidarisation (7) comporte, suivant ledit plan de séparation prédéterminé (S.S), une suite alternée de zones prédécoupées oblongues (7.2) et de zones non prédécoupées (7.1) assurant la transmission des efforts mécaniques entre lesdits éléments (8, 9) ; et - en ce que ledit dispositif de rupture pyrotechnique (1) comporte : - dans chacune desdites zones non prédécoupées (7.1), une section de cordeau détonant (2.1) disposée dans un tube à expansion (3), et - dans chacune desdites zones oblongues prédécoupées (7.2) une section de cordeau détonant (2.2) enfermée de façon étanche dans une gaine gonflable (5). 4. Pièce de solidarisation à rupture pyrotechnique selon la revendication 3, caractérisée en ce que, dans lesdites zones oblongues prédécoupées (7.2), ledit dispositif de rupture pyrotechnique (1) comporte un cordeau déflagrant30(6), qui est enfermé de façon étanche dans ladite gaine gonflable (5) et qui est disposé autour de la section correspondante (2.2) du cordeau détonant. 5. Pièce de solidarisation à rupture pyrotechnique selon l'une des revendications 3 ou 4, comportant deux ailes (13, 14) délimitant entre elles une gorge (16) dans laquelle est logé ledit dispositif de rupture pyrotechnique (1), ladite gorge (16) étant obturée, du côté de l'un (8) desdits éléments (8, 9), par un fond (17) et, du côté de l'autre (9) desdits éléments (8, 9) par cet autre élément (9) lui-même, et lesdites ailes (13, 14) comportant, au voisinage dudit fond (17), des zones de rupture préétablies (18, 19), définissant ledit plan de séparation prédéterminé (S.S), caractérisée en ce que, dans lesdites zones oblongues prédécoupées (7, 2), chacune desdites ailes (13, 14) comporte une ouverture oblongue (20, 21) au niveau desdites zones de rupture préétablies (18, 19) et dudit fond (17) de la gorge (16). 6. Profilé pour la pièce à rupture pyrotechnique de la revendication 5, profilé (10) comportant deux ailes (13, 14) délimitant entre elles une gorge (16) qui, d'un côté, est obturée par un fond (17) et, de l'autre, est ouverte, lesdites ailes (13, 14) comportant au voisinage dudit fond (17) des zones de rupture préétablies (18, 19) caractérisé en ce que chacune desdites ailes (13, 14) comporte une suite d'ouvertures oblongues espacées (20, 21) au niveau desdites zones de rupture préétablies (18, 19) et dudit fond (17) de la gorge (16) et en ce que chaque ouverture oblongue de l'une desdites ailes se trouve en regard d'une ouverture oblongue de l'autre desdites ailes. 7. Dispositif de rupture pyrotechnique à cordon détonant pour la pièce selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte, en alternance, des sections (1.1) dans lesquelles le cordeau détonant (2.1) est disposé dans un tube à expansion (3) et des sections (1.2) dans lesquelles le cordeau détonant (2.2) est enveloppé, de façon étanche, dans une gaine gonflable (5). 8. Dispositif de rupture pyrotechnique selon la revendication 7, caractérisée en ce que les sections (1.2) à gaine gonflable (5) comportent chacune un cordeau déflagrant (6) disposé à l'intérieur de ladite gaine gonflable, autour dudit cordeau détonant (2.2).5