Enceinte de confinement du mélange

Originalité encore pour le stockage temporaire de l’explosif avant son utilisation. En effet le mélange doit être confiné, dans un volume offrant des conditions optimales, d’allumage et de propagation de l’onde de choc (fig. 4) . Par contre une fois la détonation amorcée, l’enceinte ne doit pas absorber d’énergie et surtout ne doit pas transmettre aux ancrages, via le support, des contraintes mécaniques importantes, comme le ferait une enceinte de confinement métallique. Cette disposition, garante de la maîtrise de l’onde de choc, autorise la conception du procédé AVALHAIR aussi légère que les contraintes naturelles le
permettent : poids propre, vent, reptation de la neige.
Cette enceinte est donc constituée par un ballon en latex naturel, stocké dans un conteneur étanche. Le ballon est éjecté du conteneur en début de séquence de tir. C’est la pression du gaz (force de 3 tonnes sur le couvercle du conteneur) qui assure cette éjection, avec les contraintes éventuelles de neige et de glace sur le couvercle.
Le choix du latex naturel, en dépit d’une mise au point délicate, (fragilisation aux basses températures) s’est imposé pour des raisons écologiques. En effet ce matériau, très sensible aux Ultraviolets, se dégrade rapidement au contact de l’air. La pulvérisation du ballon entraînant immanquablement des déchets, aussi petits soient-ils, il convient de les éliminer rapidement par les ultraviolets naturels.

Mise en œuvre

Le poste de tir, dans sa configuration originale, est relié à un poste de stockage de gaz situé en zone sécurisée. Ce poste de stockage peut, suivant le nombre de postes de tirs à commander, comporter un ou deux cadres d’hydrogène. Le poste de stockage supporte également les auxiliaires de commandes : électrovannes, émetteur, batteries, panneau solaire, antenne radio, etc.
Les contacts liés avec les utilisateurs potentiels et les enseignements tirés de la première campagne hivernale ont contribué à l’émergence d’une variante à la configuration originale. Elle consiste, pour un poste de tir unitaire, à stocker le gaz et les auxiliaires de commande sur le poste de tir lui-même.
Les avantages sont multiples :
• suppression de la liaison entre le poste de tir et le poste de stockage : gain de génie civil, de composants (canalisation gaz), d’héliportages, etc. ;
• meilleure intégration dans le site ;
• possibilité pour un site protégé (parc, réserve) de déposer l’ensemble en période estivale, facilitant également la maintenance ;
• possibilité pour un parc important d’appareils, de disposer sans délai d’une rechange opérationnelle. Cette configuration élégante devrait s’imposer à l’avenir, notamment sur les sites aux contraintes sévères.
La réalisation d’un tir peut se faire indifféremment, à partir d’un poste fixe (service des pistes) ou depuis un point quelconque du site par le pisteur artificier. Le boîtier de commande, autonome et facilement transportable, d’une portée de transmission supérieure à 2 km, fait fonction d’exploseur de sécurité. En tant que tel, il répond aux normes les plus exigeantes en termes de sécurité et de compatibilité électromagnétique. Il permet également le contrôle de l’état du système : pressions du gaz, état de la ligne de transfert, présence du dispositif de mise à feu, etc. Les “mises en sommeil” des récepteurs préservent, en complément des panneaux solaires, les capacités batteries du système.

Caractéristique

De par la nature extensible de l’enceinte utilisée, il est facile, en jouant sur le temps d’injection d’hydrogène, de réaliser des volumes variables de mélange explosif, donc modulables en fonction des objectifs recherchés. On estime actuellement, compte tenu des rendements obtenus lors des essais réalisés, que deux configurations sont suffisantes :
• Tir court :
injection pendant 90 secondes. Le volume du ballon est alors d’environ 4000 litres, correspondant à 1000 litres d’hydrogène (TPN). Cette configuration, en terme d’efficacité de déclenchement est comparable à un équivalent TNT de 3 kg (à 2000 m d’altitude).
• Tir long :
injection pendant 120 secondes ; soit un équivalent TNT de 3,5 kg (à 2000 m).
La capacité d’un cadre commercial d’hydrogène de 8 bouteilles est alors d’environ 60 tirs à 90 s et 50 tirs à 120 s.
Pour un poste de tir autonome (trois bouteilles de 50 l sur le poste de tir), on peut compter sur vingt cinq tirs environ.

Sécurités

Le procédé AVALHAIR fait l’objet, depuis sa conception, d’une étude de sécurité permanente et exhaustive. Les points suivants ont particulièrement focalisé l’attention tant des concepteurs que du licencié :
• utilisation de gaz sous pression et inflammables ;
• sécurité des systèmes en environnements climatiques sévères, neige, vent, foudre, etc. ;
• sûreté de fonctionnement et de maintenance (purges et présence de gaz neutre dans les conduites, etc.) ;
• choix de matériaux nobles (inox et aluminium) pour les structures soumises aux pressions et à la corrosion et de matériels de bonne qualité (électrovannes, composants électroniques, etc.) ;
• respect des normes en vigueur : normes françaises et européennes en particulier le décret n° 99-1046 du 13 décembre 1999, concernant les équipements sous pression et la norme NF P 95-310 sur la compatibilité électromagnétique et la sûreté de fonctionnement des appareils utilisés en montagne aux fins de déclenchement préventif d’avalanches.

Essais en champ de tir

Réalisés autour d’un prototype unitaire, ces essais ont permis de valider le principe du venturi et de qualifier l’onde de choc produite en régimes de déflagration et de détonation.
Afin d’en assurer toute la rigueur scientifique et la transparence, ces mesures ont été réalisées suivant les règles établies pour les essais contractuels de détonique effectués par les laboratoires internationaux civils et militaires.
En conséquence, les graphes des ondes de choc ont été obtenus en plaçant les membranes des capteurs parallèlement à l’axe de déplacement de l’onde (mesure de la pression statique : (fig. 5) et non perpendiculairement à l’axe de déplacement (pression dynamique. En effet, la mesure de la pression dynamique est directement affectée par les réflexions sur le capteur, donc dépendante de ce dernier. La mesure de la pression statique, elle n’est pas affectée par le phénomène de réflexion, elle est le reflet de l’amplitude et de la propagation de l’onde de choc. Cette mesure peut être analysée par rapport aux données théoriques et confrontée à d’autres tests.
Les capteurs ont été placés, conformément à la configuration de la figure 5, à des distances de 5 m, 12 m, 20 m, 30 m pour les mesures statiques de l’onde de choc, et 80 m pour la mesure de l’onde acoustique.
Sur la quarantaine de tests réalisés, en configuration déflagration et détonation, les résultats se sont révélés répétitifs et cohérents, en bon accord avec les données théoriques et conformes aux attentes, en termes de puissance et de propagation.
Les résultats expérimentaux donnent pour un régime de détonation, une surpression statique de 250 mbar à une distance de 5 m et de 30 mbar à une distance de 30 m.
La figure 6 (fig. 6) présente un exemple de l’onde de surpression pour un régime de détonation. Ces mesures ont été réalisées à l’altitude de 210 m, un gain d’environ 10 à 15 % sur les amplitudes est apporté par un fonctionnement à 2000 m d’altitude. (meilleur rendement du venturi, dû à la baisse de pression atmosphérique)

Essais in situ

La saison hivernale 1999/2000 a été mise à profit pour tester dans des stations pilotes (Chamonix/Le Brévent et Serre Chevalier), deux prototypes en version fixe à 16 coups. Simultanément sur le site du Lautaret, le Cemagref avec deux prototypes, a pour objectifs complémentaires aux tests de fiabilité, de valider différentes configurations tels que dimensionnements des conduites, régime de déflagration, régimes limites, etc.
Sur les trois sites et malgré les problèmes rencontrés sur la qualité des ballons, les principaux objectifs ont été atteints :
• tests d’efficacité et d’aptitude au déclenchement d’avalanches ;
• capacité de mise en œuvre tous temps ;
• analyse et mise en œuvre des améliorations à apporter à l’ensemble système et installation ;
• expertise des incidents de fonctionnement et traitement de ces derniers.

Conclusions

Le procédé AVALHAIR, objet du brevet commun CEA/CEMAGREF, a tenu les promesses que ses inventeurs avaient placées en lui, pour donner naissance à l’AVALHEX‚ commercialisé par la société ITS.
Le choix du licencié qui est toujours un exercice délicat pour le développement d’un brevet s’est révélé ici particulièrement judicieux et bien adapté.
En effet la société ITS, détentrice exclusive de la licence d’exploitation, a une très forte expérience dans les domaines de l’électronique et de la radiocommande, appliquées aux fournitures destinées à la défense nationale.
Les techniques utilisées en environnement hostile et sévère, ainsi que les exigences de conformité de ces matériels aux normes européennes, sont donc bien intégrées par la société.
La connotation “Assurance de la Qualité” de la société s’est ressentie au travers de l’approche et du traitement de l’étude et gageons qu’une qualification ISO 9002 ne saurait tarder.
L’expérimentation des prototypes AVALHEX‚ initiée par le licencié, n’a pas rencontré de difficultés importantes, hormis le problème latex souligné plus haut.
L’expérimentation in situ et les tests hivernaux ont conclu positivement cette période probatoire, en termes d’efficacité de déclenchement artificiel d’avalanches et de fiabilité des prototypes testés.
Les expériences se poursuivront sur le site du Lautaret par l’équipe du CEMAGREF, en soutien du licencié.
La collaboration : organismes de recherche, société ITS, utilisateurs potentiels (merci aux services des pistes du Brévent et de Serre Chevalier), et cela dès le démarrage de l’étude, a permis une meilleure efficacité de mise au point et a contribué à réduire la période de transfert technologique du laboratoire vers l’industriel et cela au bénéfice de l’utilisateur.
L’arrivée sur le marché du système de déclenchement à gaz AVALHEX va sans aucun doute apporter sa pierre (de taille ?) à la sécurisation des domaines skiables et de leurs accès, et contribuer à la stimulation des acteurs impliqués dans ce secteur d’activité.