Brevet FR2110187A1 — publié le 19720602

La présente invention se rapporte à des mécanismes d'accouplement en vol d'un véhicule spatial à un autre. Dans un tel mécanisme deux considérations principales doivent être prises en compte, c'est-à-dire que le transfert d'é-5 nergie cinétique dû au contact initial entre les véhicules doit être au moins partiellement absorbé, et, ensuite, les véhicules doivent être accouplés rigidement l'un à l'autre pour former une structure composée stable. Selon la présente invention, un mécanisme d'accouplement 10 d'un véhicule spatial à un autre comprend un moyen d'accouplement sur chaque véhicule, chaque moyen d'accouplement ayant un dispositif d'engagement primaire et un dispositif a'engagement secondaire espacés axialement l'un de l'autre, des moyens de verrouillage pour bloquer ensemble les deux dispositifs d'engagement primaire et 15 d'autres moyens de verrouillage pour bloquer ensemble les deux dispositifs d'engagement secondaire, et des dispositifs amortisseurs sur vua véhicule reliant entre eux opérativement le dispositif d'engagement primaire avec le dispositif d'engagement secondaire sur ce véhicule, des moyens de commande étant prévus pour déplacer axia-20 lement le dispositif d'engagement primaire et le dispositif d'engagement secondaire sur un véhicule depuis une première position dans laquelle uniquement les dispositifs d'engagement primaire sont engagés et bloqués, vers une seconde position dans laquelle les dispositifs d'engagement secondaire sont engagés et bloqués. 25 Par cet agencement, tout choc d'engagement initial entre les deux véhicules, c'est-à-dire entre les deux dispositifs d'engagement primaire, est au moins partiellement absorbé par les dispositifs amortisseurs au lieu d'être transmis complètement d'un véhicule à l'autre. Par cet agencement également tout déplacement 50 relatif entre les deux véhicules accouplés dû à la présence des dispositifs amortisseurs, qui par leur nature même permettent un tel déplacement, est minimisé par l'engagement ultérieur des dispositifs d'engagement secondaire, et en conséquence, un véhicule composé stable est obtenu. 35 De préférence, au moins le dispositif d'engagement secon daire sur un véhicule a me forme annulaire et le dispositif d'engagement primaire sur l'autre véhicule a une dimension appropriée pour passer à travers le premier dispositif et s'engager sur lui. Dans ce cas, en fait, un véhicule comprend un moyen d'accouplement 40 mâle et l'autre véhicule comprend un moyen d'accouplement femelle. 71 35512 2. 2110187 Les quatre dispositifs d'engagement peuvent avoir une forme annulaire, auquel cas les deux dispositifs d'engagement primaire et secondaire ont respectivement des surfaces tronconiques de réunion qui tendent à pousser les véhicules en alignement par sui-5 te de leur engagement. Les dispositifs amortisseurs et les moyens de commande sont de préférence incorporés dans les moyens d'accouplement sur un véhicule, une structure de forme tubulaire intermédiaire étant prévue entre les dispositifs d'engagement primaire et secondaire 10 auxquels les dispositifs amortisseurs et les moyens de commande sont fixés. Un exemple de réalisation préféré de la présente invention sera maintenant décrit en se référant aux dessins ci-joints dans lesquels : 15 La figure 1 est une vue en élévation latérale sous forme de diagramme d'un véhicule spatial porteur avec un véhicule plus petit,qui est normalement porté à l'intérieur de lui, prêt à être engagé. La figure 2 est une vue similaire d'une partie de la fi-20 gure 1 avec le plus petit véhicule engagé par les dispositifs. La figure 3 est une vue similaire d'une partie de la figure 1 avec le plus petit véhicule porté à l'intérieur du véhicule porteur. La figure 4 est une vue agrandie de la partie de la figu-25 re 1 comprise dans le bloc IV. La figure 5 est une vue en bout dans la direction de la flèche V de la figure 4. La figure 6 est une vue agrandie de la partie de la figure 1 comprise dans le bloc VI. 30 La figure 7 est une vue en coupe partielle agrandie prise suivant la ligne VII-VII de la figure 5 ; et La figure 8 est une vue en coupe partielle agrandie des parties de la figure 6 comprises dans les blocs VIII. Dans les figures 1, 2 et 3, un véhicule spatial porteur 1 35 comporte une cale 2 dans laquelle un véhicule spatial porté 3 peut être temporairement arrimé. Avant et durant l'arrimage, le véhicule porté 3 est fixé au véhicule porteur 1 par le moyen d'accouplement 4 monté sur le véhicule porteur 1 et le moyen d'accouplement 5 monté sur le véhi-40 cule porté 3• Le moyen d'accouplement monté sur le véhicule porteur 71 35512 3. 2110187 1 est capable d'être étendu depuis ce véhicule et ramené vers lui au moyen de bras 6 et 7 qui sont pivotés sur le véhicule 1 en 8 et 9 respectivement et sur le moyen d'accouplement 4 en 10 et 11 respectivement. 5 Les bras 6 et 7 sont agencés de façon à maintenir l'axe du moyen d'accouplement 4 parallèle à celui du véhicule porteur 1, à tout instant. Les figures 4, 5 et 6 représentent sous forme quelque peu agrandie, et avec plus de détails, le moyen d'accouplement 4 et le 10 aoyen d'accouplement 5, respectivement. Dans les figures 4 et 5, les pivots 8 et 9 et de-là les bras 6 et 7 sont reliés à un anneau 12 qui constitue un dispositif d'engagement secondaire. Cet anneau 12 est lui-même relié à aine structure 13 intermédiaire de forme tubulaire au moyen d'une série 15 de dispositifs d'amortissement 14 montés de manière pivotante, du type capable d'effectuer un petit déplacement télescopique. La structure 13 de forme tubulaire comprend un anneau 15, autour duquel les amortisseurs 14 pivotent et un autre anneau 16 relié rigidement à l'anneau 15 par une série de tiges 17. Quelques 20 unes de ces dernières sont représentées de manière discontinue pour éviter d'obscurcir les détails d'orne autre structure radiale intérieure et qui sera maintenant décrite. Monté à l'intérieur de la structure 13, se trouve un autre anneau 18 qui forme un dispositif d'engagement primaire. 25 Les anneaux 12, 15, 16 et 18 sont tous agencés de manière coaxiale les uns aux autres et le restent durant tous les mouvements d'accouplement du mécanisme. L'anneau 18 est fixé à l'anneau 16 avec une possibilité de déplacement axial de toute pièce par rapport à lui. Ceci est réali-30 sé par trois groupes moteurs 19 espacés angulairement de la même quantité, montés pour un déplacement mi forme limité dans un sens périphérique autour de l'anneau 16, qui en fait forme un chemin. Les groupes moteurs 19 seront décrits en détails en se référant à la figure 7. 35 Sur chaque groupe moteur 19 est montée de manière pivotante en 20 une barre d'accouplement 21 qui s'étend suivant la diagonale en direction de l'anneau 18 et est reliée de manière pivotante à lui en 22. Les deux extrémités montées de manière pivotante de la barre 21 sont situées dans des paliers partiellement sphériques. Adjacente à chaque liaison pivotante 22 sur l'anneau 18 se trouve 40 71 35512 4. 2110187 xine autre liaison pivotante 23 à partir de laquelle une autre barre d'accouplement 24 s'étend suivant voie diagonale vers l'anneau 16 où elle est ancrée de manière pivotante en 25. De même, les liaisons pivotantes 23 et 25 comportent des paliers partiellement 5 sphériques. Le déplacement simultané des groupes moteurs 19 autour de l'anneau 16 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, comme représenté dans la figure 5 amène la distance entre les liaisons pivotantes 20 et les ancrages pivotants 25 à augmenter et en con-10 séquence, à cause de la disposition en diagonale des barres d'accouplement 21 et 24, à tirer l'anneau 18 depuis la position représentée en trait plein dans la figure 4 vers la position représentée en pointillés dans cette même figure, c'est-à-dire que le déplacement s'effectue en direction de l'anneau 16 et depuis l'anneau 12. 15 Le déplacement des groupes moteurs 19 dans le sens opposé produit l'effet inverse. La position en trait plein de l'anneau 18 dans la figure 4 correspond à celle de la figure 1 alors que la position en pointillés correspond à celle des figures 2 et 3. 20 Le déplacement axial de toute pièce de l'anneau 18 effec tué par les groupes moteurs 19 est très supérieur au déplacement axial subi par les amortisseurs 14. L'anneau 12 comporte une surface 12a tronconique concave dirigée vers l'avant. L'anneau 18 présente une surface 18a similai-25 re. La fonction de ces surfaces sera décrite ci-après. Comme le montre la figure 7, chaque groupe moteur 19 comprend un carter 26 qui entoure localement les anneaux 16 et est guidé pour se déplacer sur eux par des galets 27. L'anneau 16 comporte une petite partie de crémaillère dentée 28 à proximité de 30 chaque groupe moteur 19 qui est engagéepar un pignon denté d'engrenage 29. Le pignon d'engrenage 29 est lui-même fixé sur un arbre 30 monté dans des paliers et entraîné par un moteur électrique ou autre 31. Le fonctionnement du moteur 31 amène ainsi le groupe moteur à être propulsé le long du chemin 28 et de-là déplacé par rapport 35 à l'anneau 16. Le moyen d'accouplement 5 sur le véhicule porté 3 est représenté sous forme quelque peu agrandie dans la figure 6. Il comprend un anneau 32 et un anneau 33, l'anneau 32 ayant une surface 32a tronconique convexe faisant face vers l'arrière et l'anneau 33 ayant une svirface similaire 33a. La svirface 32a a des dimensions 40 telles qu'elle est montée en réunion avec la surface 12a sur l'an 71 3551? 5" 2110187 neau 12 tandis que la surface 33a a des dimensions telles qu'elle est montée en réunion avec la surface 18a sur l'anneau 18. L'anneau 33 a également des dimensions appropriées pour qu'il puisse passer axialement à travers les anneaux 12 et 15 du 5 moyen d'accouplement 14. De plus, les anneaux 32 et 33 du moyen d'accouplement 5 sont espacés d'une distance telle que, par suite de l'engagement de l'anneau 18 par l'anneau 33, quand l'anneau 18 est dans la position représentée en trait plein de la figure 4, les anneaux 32 et 12 restent espacés, mais quand l'anneau 18 est dans la position représentée en pointillés dans la figure 4, les anneaux 32 et 12 s'engagent. La distance entre les deux positions de l'anneau 18 est suffisamment élevée pour qu'une contraction quelconque des amortisseurs 14 soit insuffisance pour permettre un contact prématuré des anneaux 32 et 12. 15 L'engagement et le blocage d'un anneau à l'autre sont réa lisés par des mécanismes de verrouillage 34 qui sont montés autour de la périphérie des anneaux 32 et 33 du moyen d'accouplement 5. Trois mécanismes 34 de ce genre sont représentés sur l'anneau 33 qui forme une partie du dispositif d'engagement primaire et six au-20 très mécanismes 34 sont représentés sur l'anneau 32 qui forme une partie du dispositif d'engagement secondaire. Le nombre de ces mécanismes de verrouillage est donné et représenté à titre d'exemple seulement ; il peut être supérieur ou inférieur selon les circonstances . 25 La figure 8 représente vin mécanisme de verrouillage typi que 34 en détails à plus grande échelle. Un loquet 35 est pivoté autour de l'anneau 32 (ou 33) en 36 et comporte vin doigt 37 saillant radialement vers l'intérieur qui, lorsque les anneaux 32 et 12 (ou 33, 18) sont en engagement 30 peut être déplacé pour agripper l'anneau 12 (ou 18) et le bloquer dans la position engagée. Cette position est représentée dans la figure 8. Le déplacement du loquet 35 est effectué au moyen d'une bielle 38, d'un levier coudé 39 qui pivote autour de l'anneau 32 35 (ou 33) et d'un vérin à fluide &0. L ' extension du vérin déplace le loquet 35 vers sa position verrouillée alors que la contraction de celui-ci ouvre ou libère cette position. L'articulation 38, 39 forme vin dispositif de verrouillage géométrique ou excentré de sorte que le loquet est maintenu rapproché par l'articulation plu-^0 tôt que par le vérin 40. 71 35512 6. 2110187 Pendant le fonctionnement, on supposera que le véhicule porteur 1 a son moyen d'accouplement 4 étendu et que le véhicule porté 3 doit être aligné axialement avec le moyen d'accouplement 4, comme représenté dans la figure 1, que le véhicule porteur 1 5 est déplacé vers l'avant de sorte que l'extrémité de queue du véhicule porté 3 passe à travers les anneaux 12 et 15 du moyen d'accouplement 4 afin que l'anneau 33 engage l'anneau 18, c'est-à-dire que les dispositifs d'engagement primaire s'engagent. L'anneau 18 est initialement dans sa position avant, représentée en trait plein 10 dans les figures. les surfaces 33a et 18a sont en contact l'une avec l'autre, leur forme conique assurant que tout mauvais alignement minime entre les moyens d'accouplement 4 et 5 est arrêté et que les accouplements sont centrés. Tout choc dû à l'engagement des dispositifs d'engagement primaire est au moins partiellement absorbé par 15 les amortisseurs 14. Par suite de l'engagement des anneaux 33 et 18, les loquets 35 du moyen de verrouillage 34 qui étaient initialement ouverts, sont fermés en développant les vérins 40. Les doigts 37 se trouvent alors derrière l'anneau 18 comme représenté dans la figure 8 et fixent les deux anneaux ensemble. 20 Les figures 2 et 4 représentent l'étape suivante de fonc tionnement qui comprend la traction de l'anneau 18 en direction de l'anneau 16. Les groupes moteurs 19 sont actionnés simultanément pour se déplacer dans le sens inverse des aiguilles d'une montre (comme représenté dans la figure 5) autour de l'anneau 16 déplaçant 25 ainsi l'anneau 18 depuis la position représentée en trait plein vers la position représentée en pointillés. Naturellement, l'anneau 18 tire l'anneau 33 avec lui, déplaçant le moyen d'accouplement 5 (et le véhicule porté 3) axialement jusqu'à ce que l'anneau 12 engage l'anneau 32 (ceux-ci étant les dispositifs d'engagement secon-30 daire) et jusqu'à ce qu'ils soient bloqués ensemble au moyen des dispositifs de verrouillage 34. A nouveau, les surfaces 32a et 12a en raison de leur forme tronconique assurent que les deux moyens d'accouplement 4 et 5 sont complètement alignés l'un avec l'autre. Les véhicules sont accouplés rigidement et bloqués ensem-35 ble par les deux dispositifs d'engagement primaire et secondaire, comme représenté dans la figure 2, et le véhicule porté 3 peut être basculé dans la cale 2 du véhicule porteur 1. Ceci est représenté dans la figure 3. Le désaecouplement du véhicule porteur 3 pour qu'il puisse 40 voler seul est effectué suivant la séquence exactement opposée de 71 35512 7. 2110187 celle décrite précédemment. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art. 71 35512 8. 2110187 REVENDICATIONS 1 - Mécanisme pour l'accouplement d'un véhicule spatial à un autre, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen d'accouplement sur chaque véhicule, chaque moyen d'accouplement comportant 5 un dispositif d'engagement primaire et un dispositif d'engagement secondaire espacés axialement l'un de l'autre, des moyens de verrouillage étant prévus pour bloquer les deux dispositifs d'engagement primaire l'un à l'autre et d'autres moyens de verrouillage pour bloquer les deux dispositifs d'engagement secondaire l'un à 10 l'autre, et des dispositifs amortisseurs sur un véhicule reliant entre eux de manière opérative chaque dispositif d'engagement primaire avec chaque dispositif d'engagement secondaire sur ce véhicule, des moyens de commande étant prévus pour déplacer axialement chaque dispositif d'engagement primaire et chaque dispositif d'en- 15 gageaient secondaire sur un véhicule depuis une première position dans laquelle uniquement les dispositifs d'engagement primaire sont engagés et bloqués ensemble, vers une seconde position dans laquelle les dispositifs d'engagement secondaire sont engagés et bloqués ensemble. 20 2 - Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'engagement secondaire sur un véhicule a une forme annulaire et le dispositif d'engagement primaire sur l'autre véhicule a des dimensions appropriées pour qu'il puisse passer à travers le dispositif d'engagement primaire du premier véhicule et 25 s'engage avec lui. 3 - Mécanisme selon la revendication 2, caractérisé en ce que les quatre dispositif d'engagement ont tous une forme annulaire et les deux dispositifs d'engagement primaire et les deux dispositifs d'engagement secondaire respectivement ont des surfaces 30 tronconiques correspondantes qui tendent à pousser les véhicules en alignement par suite de leur engagement. 4 - Mécanisme selon la revendication 3» caractérisé en ce que les dispositifs amortisseurs et les moyens de commande sont incorporés dans les moyens d'accouplement sur un véhicule et sont 35 chacun fixés à un élément tubulaire intermédiaire. 5 - Mécanisme selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte un anneau fixe formant une partie de l'élément tubulaire, dans lequel les moyens de commande comprennent plusieurs groupes capables d'effectuer un déplacement limité uniforme autour 40 de cet anneau, plusieurs paires de barres d'accouplement, une barre 71 35512 9- 2110187 d'accouplement de chaque paire étant pivotée à une extrémité sur un des groupes et à l'autre extrémité sur chaque dispositif d'engagement primaire, m groupe comportant une barre d'accouplement, l'autre barre d'accouplement de chaque paire étant pivotée à une 5 extrémité sur chaque dispositif d'engagement primaire et à lrautre extrémité sur l'anneau j les barres d'accouplement de chaque paire étant disposées suivant une configuration générale en Y, cette configuration ayant à chaque sommet des liaisons pivotantes la reliant aux dispositifs d'engagement primaire. 10 6 - Mécanisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que des moyens extensibles sont prévus sur un véhicule et en ce que le moyen d'accouplement sur ce véhicule est fixé à eux pour qu'ils puissent s'étendre et se rétracter dans ce véhicule.