Brevet FR2070738A1 — publié le 19710917

i 20707 3â La présente invention a pour objet un satellite comportant deux parties emboîtées l'une dans l'autre, soumises à une certaine quantité de mouvement angulaire ou bien rotatoire et susceptibles d'être déplacées l'une par rapport à l'autre autour de 1'exe de rotation du satellite, ces parties pouvant, par «xenple, être le corps d'ure sonde spatiale et son antenne; ce satellite comporte en outre tin orjane aoteur qui provopie un mouvement relatif d'une certaine vitesse entre les deux ^arties qui le composent. Dans un satellite un tel dispositif sert par exex^le à maintenir orientée vers un point fixe (par exemple le centre du o'ioble terrestre) l'antenne reliée ■> un palier du sate3„lite qui, se trouvant dans l'espace, présente une certaine autorotation. Etant donné que dans les cas pris en considération ci-après l'axe de la quantité de mouvement rotateire et l'axe de rotation lu satellite sont identiques, on ne parlera dons ce qui suit que "le l'axe de rotation du satellite, même s'il s'agit de 7'axo de sa quantité de mouvement rotatoire. On connaît bien des dispositifs permettant d'orienter certaines parties des satellites qui se trouvent dans l'espace, la stabilisation par le notent cinétique est une uéthode simple et en même temps sûre pour fixer dans l'espace l'orientation de l'axe lon3itudinal d'un satellite ou d'une sondo spatiale. 3 ais l'utilisation d'une antenne directionnelle ou d'un organe analogue ? "bord d'un tel corps céleste artificielle pose certains probl* le faisceau -'_is par l'antenne doit toujours être dirigé vei*s un point donné, par exemple vers le centre de la terre, ce rii v-cut dire que lo faisceau doit effectuer un Gouvernent qui diffère de la vitesse de la rotation. Cette compensation des effets dus au mouvement rotatoire ne peut être obtenue que de deux -..anières différentes, à savoir: soit ^râce î. une installation électronique, :'it à l'aide d'an dispositif ::écan*.que. Une antenne c/. les „--f £ets dus su laeuvenent rot-_J.. ir^e sont compensés par des moyens électrûni-.paes ne comporte pas d'organes mobiles, ...ais elle utilise des. d'pliace~rs pour influencer l'orientation du faisceau émis par l'antenne, lorsque, par contre, cet effet sur l'antenne- ist obtenu par des sioyens mécaniques, un moteur ccic^ax-îé le xaxi^r; appropriée provoque la rotation de celle-ci et des organes y as-icciés, indépendamment des autre.5 parties du satellite. Tnie telle antenne dont la rotation est influencée mécaniquement présente certains avantages sur l'antenne à faisceau dirigé électroniquement. On obtient bad original 70 43987 2 2070738 ■une orientation plus précise, des pertes de puissance moindres et surtout Tin poids réduit. Il faut cependant que l'antenne à compensation mécanique des effets dus au mouvement rotatoire réponde à des exigences spéciales et, entre autres à celle d'un bon fonctionnement dans les conditions de l'espace, c'est-à-dire : très basse pression ambiante, apesanteur et fluctuations de température par suite de l'alternance de l'ensoleillement et de l'ombre. 3n outre, il faut tenir compte de la présence du rayonnement cosmique et remplir les . 0 conditions de précision exigées quant à l'orientation du faisceau émis par l'antenne. D'autres conditions que le système compensateur doit remplir sont : absence d'entretien, faible consommation d'énergie et légèreté. Bn outre il faut encore résoudre certains problèmes concémant les paliers reliant les deux parties du satellite. Mise à tr part la difficulté du graissage du palier dans l'espacé, il faut tenir compte de l'exigence d'un faible encombrement et d'un poids réduit des organes de support. On pourrait envisager la"possibilité d'imprimer à l'antenne le mouvement relatif souhaité dès le lancement dans l'espace du satellite stabilisé par le moment cinétique, kais •' cela implique l'inconvénient très grave qu'il faudrait faire absorber par le palier les forces naissant au moment du lancement . Il en résulterait un palier surdimensionné pour le fonctionnement normal. lorsque l'antenne est commandée par un moteur avec les organes de réglage y associés, la vitesse nominale du moteur doit Z en plus être égale à la vitesse de rotation du satellite j cette dernière varje entre 50 et 3.50 t/min et l'incorporation d'un rouage déiiiultiplicateur serait en tout cas à éviter. Sn outre faut-il que le moteur soit réglable par un circuit régulateur, et è cause de la faible pression ambiante on ne peut utiliser que des moteurs sans ' collecteur. De même le rotor et le stator du moteur doivent être fixés chacun, directement sur la partie de la sonde spatiale sur laquelle l'effet contre-rotatoire doit s'exercer, pour qu'on n'ait pas Les*in d'autres paliers. I»e moteur qui se prête- le mieux à cet "effet, est • . xm moteur "'as-^pas. "O-elui-ci 'fait uti û'*>ne valeur angulaire déterminée par sa construction, à chaque impulsion qu'il reçoit. C'est pourquoi il est tout indiqué pour être commandé par un circuit régulateur à flux de signaux digital. Ui les pas angulaires sont assœ petits et que les impulsions se suivent vite, il fonctionne comme . bad original 70 43987 3 207073Ô un moteur synchrone. Un inconvénient scrieux qui s'attache à l'utilisation d'un tel moteur pas-à-pas réside dans sa mauvaise caractéristique «de démarrage* î«e moment de démarrage néce3saii*e pour provoquer le début du mouvement relatif ne p-exït dcnc xas toujours 5 être fourni par le moteur de commamds. • 3n partant de c3;.s emigences, s;:xpu.elles un. système moderne de satellite de télécommunication doit répondre, l'insertion a donc pour objet de créer un dispositif de démarrage auxiliaire pour les moteurs qui dans les satellites stabilisés par la puanJ"ité de 10 mouvement rotatoire et comportant un organe orienté vor-6 un point fixe, par exemple une antenne direct!.-nnelle, commandant les organes dont ls rotation par rapport au corps du satellite est influencée mécaniquement. Le corps du satellite et l'antenne doivent- être articulés l'un, sur l'autre par un palier afin de pouvoir supprimer 15 le mouvement rotatc-ire .dans l'espace de l'organe à orientation fize ' q.ui est dû. à la rotation de stabilisation du satellite. L'entraînement nécessaire pour produire le déplacement relatif entre les Ie~x parties du satellite doit incomber à -.m aotevr pas-a-pas, malgré sa mauvaise caractéristique de démarrage.. 2^ .oelon l'invention ce but est atteint du fait que la partie du satellite sur laquelle l'action contre-rotatoire doit être exercée, est soumise à l'influence d'organes provoquant un couple de rotation et qui sont déclenchés simultanément avec la mise en action du dispositif moteur pour agir contre le mouvement rotatoire g,, de la partie du satellite en question, "dn prenant ces mesures lorsqu'on utilise un moteur pas-v-pas pour obtenir l'effet oontre-rotatoire agissant sur la partie du satellite en question, on '-rite efficacement les inconvénients qrii s'attachent à la mauvaise caractéristique de démarrage de ce moteur. Cependant le dispositif de 30 l'invention n'est pas limité à 1'application aux moteurs pas—^pas il peut, en effet, aussi être utilisé en association avec les moteurs à courant continu» L'invention sera expliqv.ee avec plus de détails à l'aide du dessin annexé qui en illustre plus!euro exemples d'exécution, 35 et- dans lequel' montrent : La- fig. 1 une sonde spatiale avec son antenne directionnelle sortie ; La fig. 2 une vue d'en haut du mécanisme de contre-rotation disposé sur la partie comprenant l'antenne de la sonde ; bad original ; 70 43987 4 2070738 la fig. 3 la vue latérale d'une forme de réalisation légèrement variée du mécanisme de contre-rotation ; la fig. 4 une disposition utilisant un ressort en spirale comme source du couple de rotation, vue de côté ; i- La fig. " 5 la disposition de la fig. 4,vue d'en haut ; lia fig. 6 une disposition utilisant des tuyères de commande comme organes produisant le couple de rotation, vue dé côté; La fig. 7 la disposition de la fig. 6, vue d'en haut La fig. 8 le logement du moteur de commande. _ Le dessin montre un satellite dans l'espace. Comme 10 il ressort de la fig. 1, ce satellite se compose du corps de sonde 1, d'une antenne directionnelle 2, du bras porte-antenne 3 et des oiganes de support avec le palier 4, dans lequel l'arbre 8 (fig.3) s'étend en prolongement du bras porte-antenne, jusque dans le corps de sonde 1. Sur l'arbre 8, se trouve fixé un tambour à câble 5, sur lequel des masselottes 15 sont retenues aux points S par l'intermédiaire d'organes de liaison, par exemple de câbles 7 ; dans cette figure, la position 15' des masselottes à l'état sorti est inscrite en traits interrompus. La fig. 2 montre la même sonde 1 vue d'en haut. On voit que les câbles 7 sont rattachés à des points 6 disposés symétriquement ; les masselottes 15 sont fixées aux extrémités opposées des câbles. Les câbles 7 portant les masselottes 15 sont enroulés dans le sens de 1'autorotation du satellite autour du tambour 5. Leur 25 position à l'état tendu, lorsque les masselottes sont sorties, est inscrite en traits interrompus. Tant qu'elles ne.servent pas, les masselottes sont rentrées dans des niches, -.on montrées dans le dessin. D'ailleurs les masselottes 15 sont toujours fixées symétriquement sur le corps de la sonde, pour éviter que des moments parasites ne ..0 j-rennent naissance. Il est évidemment possible de disposer les masselottes \5 en plusieurs plans (fig.3)pour obtenir une graduation du moment le démarrage. A cet effet, il peut être nécessaire de sortir d'abord seulement les u&sselottes 15 du plan supérieur tandis que celles du ■c plan inférieur restent retenues par un verouillage pour servir é ve tue 11 ement plus tard. Les fijures 4- L 7 illustrent d'autres possibilités d'arrêter le mouvement rotatoire de la partie 2 de la sonde.Selon les figs 4 et 5, on utilise un ressort en spirale 17 à la place du bad original 70 43987 5 207073Ô tambour à câbles 5. Ce ressort 17 s'appuie sur un organe d'ancrage 18, fixé sur le corps de la sonde, l'autre extrénité de ce ressort est fixée sur 1''arbre 8. b'tant donné que le ressort re^ojt une certaine tension au cours du :x.\vbage le l'engin, cette tension persiste 5 jusqu'au démarrage du moteur pas-à-pas. Au moment du lémarrage, le ressort pst araené à se détendre ce jui renforce le couple de démarrage du moteur. -i--ee fi0ures 6 et 7 illustrent une autre "armante du dispositif de l'invention destiné à provoquer une vitesse relative 10 entre le corps de la sonde 1 et de l'antenne 2. I-'arbre S porte des bras 19 qui sont orientés' dans des sens liamétralement opposés aux -extrémités desquels sont fixées des tuyères de ccrx^ande 2C. le fonctionnement de ce dispositif se conçoit facilement et ne nécessite pas d'autres explications. Il suffit de faire sortir du gaz. comprixaé 15 des côtés opposés des tuyères 20, ce qui mène par le pxrLsoipe de la propulsion par réaction à la naissance d'un couple de rotation autour de 1'arbre S la figure 8 montre à une échelle agrandie et en coupe la disposition du moteur pas-à-pasl4 à l'intérieur du cor^s 2q de sonde 1. On voit que, sur l'antenne 2, un arbre G disposé dans le prolongement dë l'axe de rotation de l'antenne sert de support au moteur. A l'intérieur du carter ? se trouvent, par exemple, des roulements à billes 10, et à ses d-.-ux extrémités on distingue des joints d' étanchéité 11. .'Jea vis lS servent à la fixation du cartel' ? 2çj sur le corps 1 de la sonde. Entre les deux roulements à billes 10, il se trouve un évnde-.er.t dans le carter S ;pii loge le stator 12 du moteur pms-à-pas.I-'iïtduit 13 est fixé sur l'arbre S, au niveau que le stator dans le carter Ç. On obtient ainsi une fixation simple du moteur pas-à-pas 14, il ne faat aucune transmission pour Bzr -i"' ^Qpar 1' arbre 8, l'effet contre-rotatotre sur l'antenne 2. Après le lancement du satellite, dès que celui-ci a atteint la aone le la mission qui lui est assignée, on peut arrêter la rotation de la ^artie à antenre 2 de la sonde stabilisée par la quantité de :ioùvem~ut rotatoire. Il faut, eu effet, prendre les mesures nécessaires pour que le corps 1 le la sonde stabilisé par la quantité de mouvement rotatoire conserva sa vitesse et que d'autre part l'antenne soit orientée vers un point fixe, par exemple vers le centre du globe terrestre, le mouvement relatif des deux parties du satellite et l'orientation de l'antenne sont obtenus à l'aide i. bad original j 70 43987 6 207073S du moteur pas-à-pas. Etant donné qu'on emploie de préférence un moteur sans collecteur, comme on l'a dit plus haut, et qu'un moteur pas-à-pas du type qu'on vient de décrire se prête le mieux à cet effet, il s'agit de supprimer l'inconvénient qui réside dans une 5 trop mauvaise caractéristique de démarrage de ce moteur pas-à-pas. le couple de rotation produit pendant les premières révolutions du moteur est si faible que les forces de frottement dans le palier, qui s1 opposent au démarrage, ne peuvent d'abord pas être surmontées. CM est pourquoi on.fait appel à un mécanisme contre-rotatoire en tant 10 que disiîositif de démarrage auxiliaire j.-our assister le couple de démarrage du moteur. C'est ainsi qu'au moment de la mise en marche du moteur, le laéeansiiae contx'e-rotatoire illustré par les figures 1 à 3 est mis en action, c'est-à-dire les masselottes sont libérées de leur verrouillage, si bien que la rotation de la sonde les fait 15 sortir dans le sens de la force centrifuge, et. line fois qu'elles sont complètement sorties, elles sont décliquetées. La même chose s'applique aux variantes du mécanisme anti-spin selon figs 4 à. 7, n'importe que l'on utilise xm ressort en spirale ou des tuyères de commande pour obtenir le cou.ple de rotation servant à donner au op moteur pas-à-pas l'impulsion de démarrage supplémentaire. * bad original i 70 43987 7 2070738 HE7EKDICMIOHB 1° Satellite comportant deux parties emboitées l'une dans l'autre, soumises à une certaine quantité de mouvement rotatoire et susceptible, d'être déplacées l'une par rapport à l'autre 5 autour de l'axe de rotation, ces parties pouvant, par exemple, être le corps d'une sonde spatiale et son antenne, et pourvu en outre d'un dispositif moteur qui provoque un mouvement relatif d1une certaine vitesse entre les deux parties du satellite, caractérisé en ce que la partie (2) du satellite sur laquelle l'action conire-10 rotatoire doit s'exercer est soumise à l'influence d'organes produisant un couple de-rotation et qui sont déclenchés simultanément, avec la mise en action du dispositif moteur (14) pour agir contre le mouvement rotatoire de la partie (2) du satellite en question. 2° Satellite selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il 15 porte par l'intermédiaire d'organes intercalaires des masselottes (15) qui s'opposent au mouvement rotatoire grâce à la force centrifuge . 3° Satellite selon la revendication 1 ou la revendication 2, carectérisé en ce que les masselottes (15) sont fixées à des organes 20 intercalaires flexibles, tels que des câbles (7) et que ces organes flexibles (7) sont enroulés dans le sens de la rotation, sur un tambour solidaire de l'axe (8) de la partie (2) du satellite qui est à soumettre à l'action contre-rotatoire. 4° Satellite selon l'une quelconque des revendications précédentes 25 caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs masselottes (15) susceptibles d'être libérées par groupes indépendamment les uns des autres. 5° Satellite selon l'une quelconque des revendications précé dentes, caractérisé en ce que. les masselottes sont disx:>osées en 30 plusieurs plans, les masselottes de chaque plan étant disposées symétriquement par rapport à l'axe central-6° Satellite selon la revendication 1, CEi-actérisé en ce que l'organe produisant le couple de rotation est un organe intercalaire élastique, par exemple un ressort en spirale (17). 35 7° Satellite selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe produisant le couple de rotation est constitué par des tuyères de commande (20) agissant par l'intermédiaire de bras de levier (lS). i bad original ;