Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
1 3 1 5256
1 La présente invention concerne un système pour l'arrimage
d'un ensemble articulé d'éléments sur un engin spatial.
On sait que, sur les engins spatiaux, sont arrimés des
ensembles articulés d~éléments, tels que panneaux de
générateurs solaires, antennes, radiateurs thermlques, bras
d'éloignement, etc...
Lors du lancement de l'engin spatial par une fusée
porteuse, ces éléments, qui peuvent être des panneaux de
plusieurs mètres carrés en matériau léger, doivent être
étroitement repliés et appliqués contre ledit engin et
doivent être maintenus dans cette position pendant toute la
phase de lancement et de mise sur orbite.
Pour maintenir les éléments repliés, il faut des systèmes
qui sur ordre, par exemple télécommandé depuis la Terre,
libèrent et laissent se déplier lesdits éléments, sans
interférer avec la cinématique de déploiement.
Du fait que ces éléments peuvent être plus grands que la
structure de l'engin porteur, on utilise des systèmes
d'arrimage comportant au moins un organe de retenue
traversant chaque élément. Cependant, un tel organe de
retenue traversant risque d'entrer en contact avec lesdits
éléments au moment du déploiement et, éventuellement, de
détériorer ceux-ci.
Pour éviter ces inconvénients, le brevet DE-A-3 106 099
décrit un système du type mentionné ci-dessus permettant de
déplacer vers l'extérieur ledit organe de retenue,
préalablement sectionné, de façon à le dégager desdits
éléments repliés. Le système de ce brevet antérieur
comporte, à cet effet, des moyens élastiques moteurs
3 disposés entre l'élément ext,erne de l'ensemble articulé et
. 2 1 31 5256
1 ledit organe de retenue. Dans la position repliée dudit
ensemble d'éléments, lesdits moyens élastiques moteurs sont
bandés, mais empêchés de se détendre grâce audit organe de
retenue. En revanche, dès rupture de l'organe de retenue,
lesdits moyens élastiques se détendent pour déplacer ledit
organe de retenue et pour l'amener et le maintenir dans une
position pour laquelle il dégage lesdits éléments (qui
peuvent alors se déployer sans risque de contact avec ledit
organe), mais dans laquelle lesdits moyens élastiques et
ledit organe de retenue sont en saillie par rapport à la
face extérieure dudit élément externe.
Il peut en résulter des inconvénients. En effet, lorsque,
par exemple, lesdits éléments sont des panneaux équipés de
cellules solaires, lesdits moyens élastiques et ledit
organe de retenue en saillie portent une ombre sur lesdites
cellules portées par la face extérieure dudit élément
externe, de sorte que le générateur électrique associé à
celles-ci ne peut présenter son rendement maximal.
La présente invention a pour objet de remédier à ces
inconvénients.
A cette fin, selon l'invention, le système d'arrimage, en
position repliée, d'un ensemble d'éléments articulés entre
eux, ainsi que sur une structure, et pouvant prendre, soit
ladite position repliée dans laquelle lesdits éléments sont
superposés, soit une position déployée dans laquelle
lesdits éléments sont au moins sensiblement alignés les uns
au bout des autres, ledit système comportant :
- au moins un organe de retenue traversant lesdits éléments
en position repliée dudit ensemble et relié d'un côté, à
ladite structure et en appui, de l'autre, sur l'élément
externe dudit ensemble ;
3 l 31 5256
1 - des moyens pour rompre volontairement soit ledit organe
de retenue, soit sa liaison à ladite structure, lorsque
l'on désire faire passer ledit ensemble d'éléments de sa
position repliée à sa position déployée ; et
- un mécanisme comportant des moyens élastiques moteurs
pour tirer vers l'extérieur dudit ensemble, à travers ledit
élément externe, la partie correspondante dudit organe de
retenue après action desdits moyens de rupture, est
remarquable :
- en ce que ledit mécanisme comporte des moyens élastiques
moteurs supplémentaires, dont l'action est de sens opposé à
celle desdits moyens élastiques moteurs et est apte à
ramener et à maintenir ledit organe de retenue libéré dans
une position qui, par rapport audit élément externe et au
moins lorsque ledit ensemble est en position déployée, est
au moins sensiblement la même que celle que ledit organe de
retenue occupait en position repliée dudit ensemble
d'éléments avant action desdits moyens de rupture ; et
- en ce que lesdits moyens élastiques moteurs et lesdits
moyens élastiques moteurs supplémentaires sont disposés du
côté de la face dudit élément externe dirigée, en position
repliée dudit ensemble, vers les autres éléments de ce
dernier.
Ainsi, on élimine toute possibilité d'ombre sur les
cellules solaires portées par la face extérieure du panneau
externe.
Dans un mode de réalisation avantageux, ledit mécanisme
comporte une pièce susceptible de coulisser le long dudit
organe de retenue, mais maintenue prisonnière entre
3 l'élément externe et l'élément adjacent en position repliée
dudit ensemble d'éléments, et lesdits moyens élastiques
moteurs et lesdits moyens élastiques moteurs supplémentai-
res prennent appui sur ladite pièce.
'' 1 31 5256
l De préférence, lesdits moyens élastiques moteurs sont du
type ressort de traction et prennent de plus appui sur
l'extrémité interne dudit organe de retenue, tandis que
lesdits moyens élastiques moteurs supplémentaires sont du
type ressort d'extension et prennent de plus appui sur
ledit élément externe. Lesdits moyens élastiques moteurs et
lesdits moyens élastiques moteurs supplémentaires peuvent
être des ressorts hélicoidaux traversés par ledit organe de
retenue.
De préférence, l'extrémité externe de l'organe de retenue
est pourvue d'un élément de butée susceptible de prendre
appui sur la face extérieure de l'élément externe et
avantageusement réglable.
Comme il ressortira de la description ci-après, pour que le
fonctionnement du système selon l'invention soit optimal,
il est préférable que :
- la force de traction des moyens élastiques moteurs soit
supérieure à la force d'extension des moyens élastiques
moteurs supplémentaires ;
- l'action de traction des moyens élastiques moteurs soit
rapide par rapport au déploiement desdits éléments ; et
- l'action d'extension des moyens élastiques moteurs
supplémentaires soit lente par rapport au déploiement
desdits éléments.
Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment
l'invention peut etre réalisée. Sur ces figures, les
références identiques désignent des éléments semblables.
La figure 1 illustre schématiquement, en position repliée,
un ensemble de panneaux solaires monté sur un satellite,
pourvu du système d'arrimage connu du type concerné par la
présente invention.
. 5 l 31 52~
1 La figure 2 montre schématiquement, en position déployée,
l'ensemble des panneaux solaires de la figure 1.
La figure 3 montre schématiquement, en position déployée et
en vue semblable à la figure 2, l'ensemble des panneaux
solaires de la figure 1, dans le cas où ledit système
d'arrimage connu est remplacé par le système d'arrimage
conforme à la présente invention.
La figure 4 représente, en position repliée des panneaux et
à plus grande échelle, un exemple de réalisation conformé-
ment à l'invention, du système d'arrimage dudit ensemble depanneaux solaires.
La figure 5 illustre, en vue semblable à la figure 4, le
début du déploiement desdits panneaux solaires, juste après
la rupture de l'organe de retenue.
La figure 6 illustre la position finale dudit organe de
retenue par rapport au panneau extérieur dudit ensemble de
panneaux.
Le satellite artificiel 1 représenté sur la figure 1 est
équipé d'au moins un ensemble 2 de panneaux solaires 3,4,5
et 6 occupant une position repliée en zig-zag par rapport à
la structure du satellite 1 et verrouillés~dans cette
position au moyen d'un système d'arrimage.
Le panneau interne 3 est lié en rotation, par l'un de ses
bords latéraux, à la structure du satellite 1 par une
articulation 7, tandis que le bord latéral, opposé au
précédent, dudit panneau 3 est lié, par une articulation 8,
au panneau adjacent 4. Ce dernier est lié également par une
articulation 9, au panneau 5, qui, à son tour, est lié au
panneau externe 6 de l'ensemble par une articulation 10.
6 1 31 5256
1 Les panneaux 3 à 6 forment ainsi, dans la position repliée,
un empilement. Chaque panneau porte des cellules solaires,
dont seules celles portées par la face extérieure 11 du
panneau externe 6 sont schématiquement représentées par des
tirets et portent la référence 12.
Bien entendu, le nombre et la forme des panneaux, ainsi que
la liaison du premier panneau avec la structure du
satellite pourraient être différents ; il en est de même du
nombre d'ensembles 2 de panneaux solaires agencés sur le
satellite.
Le système de retenue de l'ensemble 2 des panneaux solaires
3 à 6, en position repliée, comporte au moins un organe de
retenue 13, traversant lesdits panneaux et relié d'un côté,
à son extrémité 14, à des moyens de rupture volontaire 15
fixés à la structure du satellite et, de l'autre côté, à
son autre extrémité 16, à la face extérieure 11 du panneau
solaire externe 6.
Les moyens de rupture volontaire 15 sont, par exemple, du
type pyrotechnique et sont aptes, lorsqu'ils sont
actionnés, à désolidariser l'organe de retenue 13 du
satellite 1, autorisant ainsi le passage de l'ensemble 2
des panneaux solaires, de la position repliée (figure 1) à
la position déployée (figure 2 ou figure 3), par exemple
spontanément sous l'action de ressorts incorporés aux
articulations 7 à 10 et non spécifiquement représentés.
De facon connue, le système d'arrimage comporte, de plus,
un mécanisme 17 à moyens élastiques moteurs pour tirer, à
travers le panneau solaire externe 6, l'organe de retenue
13 après action~des moyens de rupture pyrotechnique 15, le
mécanisme 17 étant lié à l'extrémité 16 de l'organe de
retenue 13 et disposé du côté de la face extérieure 11 du
7 1 31 5256
1 panneau externe 6. Grâce à la traction vers l'extérieur de
l'organe de retenue 13, qui est par exemple une broche
rigide, on évite que ledit organe de retenue 13 détériore
les panneaux 3 à 6 lorsque ceux-ci passent de leur position
repliée à leur position déployée.
Comme on peut le voir sur les figures 2 et 3, dans la
position déployée de l'ensemble 2, les panneaux solaires 3
à 6 sont sensiblement alignés les uns au bout des autres,
après l'actionnement des moyens de rupture pyrotechnique
15, lesquels désolidarisent l'organe de retenue 13 de la
structure du satellite 1.
Dès ce moment là, le mécanisme 17 à moyens élastiques
moteurs, préalablement bandé en position repliée de
l'ensemble 2 des panneaux solaires, libère son énergie et
se détend pour reprendre son état détendu en tirant
l'organe de retenue 13 par l'extrémité 16 vers l'extérieur
du panneau externe 6, dans une position éloignée par
rapport au satellite. A partir de la rupture de la liaison
entre l'organe 13 et le satellite 1, les panneaux solaires
3,4,5 et 6 peuvent se déployer autour de leurs articula-
tions respectives, par exemple sous l'action des moyens
élastiques incorporés auxdites articulations, pour se
disposer sensiblement les uns au bout des autres.
Comme l'illustre schématiquement la figure 2, dans les
systèmes d'arrimage connus, lorsque le mécanisme 17 atteint
son état détendu, il immobilise l'organe de retenue 13 en
regard de la face extérieure 11 du panneau solaire externe
6. Il en résulte donc que ledit organe de retenue 13 et
ledit mécanisme 17 font saillie vers l'extérieur par
rapport à la face extérieure 11 du panneau externe 6 et
portent une ombre sur les cellules solaires 12 montées sur
cette face extérieure 11. Le rendement du générateur
8 l 31 5256
1 solaire dont font partie lesdites cellules 12 n'est donc
pas optimal.
Pour éviter cet inconvénient, selon l'invention, on prévoit
qu'au moins en position finale l'organe de retenue 13 et le
mécanisme 17 se trouvent du côté de la face intérieure 18
du panneau externe 6 (voir la figure 3).
Un exemple de réalisation conforme à l'invention du système
d'arrimage de l'ensemble des panneaux solaires est illustré
sur les figures 4,5 et 6. Ces figures correspondent respec-
tivement à une position repliée des panneaux, ceux-ci étant
par exemple parallèles à l'axe longitudinal du satellite 1,
à une position correspondant au commencement du déploiement
des panneaux et à une position déployée des panneaux,
ceux-ci étant alors par exemple orthogonau~. à l'axe
longitudinal du satellite.
Dans cet exemple de réalisation, on retrouve l'organe de
retenue 13, tel que par exemple, une tige ou un tirant,
dont l'extrémité interne 1~ est solidaire de la structure
du satellite 1 et est disposée en regard des moyens de
rupture 15, par exemple de type pyrotechnique, également
solidaires de la structure du satellite.
Des passagesl dont chacun d'eux traverse un panneau 3 à 6,
forment par juxtaposition, en position repliée desdits
panneaux9 un passage continu 19 pour ledit organe de
retenue 13 à travers ceux-ci. Un système de butées
coopérantes 20,21 fixent l'écartement des panneaux de
l'empilement ainsi constitué. Une butée 22 solidaire de la
structure de satellite 1 sert de support à l'ensemble des
panneaux 3 à 6.~A l'extrémité externe 16 de l'organe de
retenue 13, on prévoit un élément de butée 23 en appui sur
la face extérieure 11 du panneau externe 6. On voit ainsi
que la coopération de l'organe de retenue 13, des butées
20,21 et 22 et de l'élément de butée 23 permet de maintenir
9 1 31 5256
1 rigidement, en position repliée des panneaux 3 à 6, non
seulement ceux-ci entre eux, mais encore par rapport au
satellite 1. A cet effet, il peut être avantageux que
l'élément de butée 23 soit constitué par un écrou se
vissant sur la tige 13, afin de pouvoir exercer un serrage
réglable (éventuellement par l'intermédiaire de rondelles
élastiques non représentées) sur l'ensemble replié des
panneaux 3 à 6.
Conformément à l'invention, le mécanisme moteur de l'organe
de retenue 13 est constitué dans cet exemple de réalisa-
tion, de deux ressorts hélicoidaux 24 et 25.
Le ressort 24 remplit l'office du mécanisme 17 décrit
ci-dessus, mais est disposé dans le passage 19, c'est-à-
dire du côté de la face intérieure 18 des panneaux externes
15 6, et non pas du côté de la face extérieure 11 de ce
dernier, comme le mécanisme 17. Le ressort 24 entoure
l'organe de retenue 13 et une de ses extrémités est rendue
solidaire, en 26, de l'extrémité interne 14 de celui-ci,
les moyens de rupture 15 se trouvant entre la structure du
satellite 1 et ledit point de solidarisation 26. L'autre
extrémité du ressort 24 est solidaire d'une coupelle 27
susceptible de coulisser le long de l'organe de retenue 13
et maintenue entre le panneau externe 6 et le panneau 5
adjacent, lorsque ledit ensemble de panneaux 3 à 6 est en
25 position repliée (voir la figure 4). Le ressort 24 est un
ressort de traction et en position repliée desdits
panneaux, il est tendu.
De même, le ressort 25 entoure l'organe de retenue 13. Son
extrémité interne est en appui dans la coupelle 27 et son
extrémité externe prend appui sur le panneau externe 6.
lo 1 31 S256
l Le ressort 25 est logé dans la partie 19.6 du passage 19
disposée dans le panneau 6 et son extrémité externe prend
appui sur un épaulement 28 prévu dans cette partie 19.6. Le
ressort 25 est un ressort d'extension et en position
repliée des panneaux 3 à 6, il est comprimé.
Par ailleurs, les ressorts 24 et 25 sont choisis pour que
la force de traction du ressort 24 soit supérieure à la
force d'extension du ressort 25.
Lorsque l'on désire obtenir le déploiement des panneaux 3 à
6, on actionne les moyens de rupture 15 qui sectionne
l'organe de`retenue 13, entre la structure du satellite 1
et le point de solidarisation 26 du ressort de traction 24
sur ledit organe de retenue 13. Par suite, le ressort de
traction 24 se détend et tire ledit organe de retenue 13 à
travers les panneaux 3 à 6, de sorte que celui-ci fait
saillie à l'extérieur de la face extérieure 11 du panneau
externe 6. La force du ressort 24 est choisie pour que la
traction de l'organe de retenue 13 soit rapide (voir la
figure 5).
Le déploiement des panneaux 3 à 6 peut alors avoir lieu,
soit de façon aléatoire, soit de façon synchronisée. On
remarquera que tant que les panneaux 6 et 5 restent en
contact après rupture de l'organe 13, le ressort 25 reste
bandé, puisque la coupelle 27 est maintenue entre ceux-ci.
En revanche, dès que les panneaux 5 et 6 sont écartés l'un
de l'autre, la coupelle 27 est libérée et le ressort 25
peut se détendre. L'organe de retenue 13 est alors poussé
par ledit ressort 25 en sens inverse de la traction à
laquelle l'avait soumis la détente du ressort 24 et il
reprend, par rapport au panneau externe 6, sa position
initiale pour laquelle l'élément de butée 23 est en appui
sur la face extérieure 11 du panneau externe 6 (voir la
figure 6). La force du ressort 25 est choisie pour que la
1 3 1 5256
l poussée de llorgane de retenue 13 soit lente par rapport à
l'écartement des panneaux 5 et 6, afin que ledit organe
n'entre pas au contact dudit panneau 5, au cours du
déploiement desdits panneaux 3 à 6.
:,9
