Brevet FR2392269A1 — publié le 19781222

'l'invention concerne un système de cadres avec au moins un cadre, qui, au moyen d'une suspension comprenant notamment des articulations à la cardan élastiques, est monté à pivotement par rapport à un carter De tels systèmes de cadres sont prévus surtout dans les techniques de la navigation spatiale afin de monter à rotation par rapport aux satellites,autour d'un ou de plusieurs axes de rotation, des antennes, des cellules solaires ou des volants d'inertie. Du fait que les composants précités ainsi que le système de cadres présentent suivant leur structure une masse plus ou moins importante et que le système de cadres peut subir des déformations élastiques, il s'agit en somme d'un système oscillant.Par conséquent, lorsque lesateflite est mis sur sa trajectoire et surtout pendant la phase de lancement peuvent apparattre aux résonances des pointes de sollicitation qui peuvent détruire le système de cadres et mettre en question la capacité de fonctionnement du satellite. Pour cette raison, dans le brevet de la République Fédérale d'Allemagne DT-PS 23 51 495.6 de la demanderesse il a été proposé de prévoir pendant la phase de lancement une liaison rigide entre cadres et carter. Même un tel dispositif exige une structure relativement rigide donc lourde du système de cadres. Toutefois dans les techniques de la navigation spatiale l'exigence de poids et encombrement réduits doit être satisfaite. L'invention a pour objet d'éliminer les inconvénients précités et de réaliser avec des moyens réduits un système de cadres qui, à poids et encombrement réduits, possède une fiabilité du fonctionnement élevée. Belon l'invention cet objet est atteint en ce que le cadre 3 et le carter 1 présentent des surfaces 27, 28 corrélatives leur permettant de s'appliquer l'une sur l'autre ayant de préférence une forme conique, en ce qu'il est prévu un dispositif de serrage pouvant être relâché, comprenant des éléments de fixation 16 et qu'à l'état bloqué les éléments de fixation 16 sont en prise avec les cadres et le carter l de manière telle, que le cadre ou les cadres sont serrés contre le carter par l'intermédiaire des surfaces d'application mutuelle 27, 28. Le système de cadres selon l'invention se caractérise par une fiabilité de fonctionnement élevée et par une structure compacte, de poids réduit et peu encombrante. Aux forces engendrées par des vibrations ou des oscillations ne s'oppose pas une structure rigide du système de cadres, mais s'oppose avantageusement le serrage mentionné entre cadres et carter. Il s'est avéré particulibrement avantageux de conformer et de disposer les surfaces d'application mutuelle des cadres et du carter, ainsi que les surfaces de contact des déments de fixation avec les cadres et le carter, de manière à ce que dans lesdites surfaces l'énergie de frottement soit convertible. Une solution particulièrement facile à réaliser du point de vue constructif et qui de plus peut re bien adaptée aux sollici- tations escomptées, consiste à réaliser la cadre en forme de cylindre creux et à disposer autour de lui quatre éléments de fixation qui soient serrés au moyen d'un ctble métallique. Si les éléments de fixation sont en forme de barres plates munies de bossages en prise avec des parties en saillie du cadre et munies en outre de pattes qui prennent appui sur le carter, alors les surfaces de contact exigées peuvent être réalisées sans complications spéciales. De plus, par un choix approprié de la distance entre bossages et pattes, respectivement de la longueur totale de ltélément de fixation, et aussi par une prétention appropriée du câble métallique, on peut déterminer à ltavance et régler avantageusement les forces de frottement nécessaires. L'utilisation d'articulations de cardans élastiques pour la suspension des cadres, en combinaison avec le mouvement des cadres transversal aux axes de rotation lors du serrage offre l'avantage non négligeable d'éviter avec certitude la détérioration des suspensions par les sollicitations radiales. En adoptant pour les surfaces d'application des cadres, respectivement du carter, une forme conique, on obtient aussi bien un blocage sûr qu'un bon centrage, du cadre. En outre, la mobilité nécessaire pour le serrage peut être obtenue par la flexibilité des cadres-memes dans la direction perpendiculaire aux axes de rotation. L'invention n'est nullement limitée aux systèmes de cadres de l'exemple d'exécution à deux cadres décrit ci-après. Elle concerne aussi bien des systèmes à un seul cadre, que les systèmes dont les axes de rotation en position de repos ne sont pas perpendiculaires entre eux. Elle concerne également des systèmes de cadres dans lesquels le serrage des cadres ou leur mouvement lors du serrage se produit dans une direction autre que transversalement aux axes de rotation. La description qui va suivre en regard du dessin annexé donné à titre d'exemple non limitatif fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une coupe longitudinale d'un système de cadres à deux cadres. La figure 2 est une coupe du système de cadres de la figure t suivant la ligne de coupe AB ; cependant qu'une coupe suivant la ligne CD donne à nouveau la figure 1. Le système de cadres de la figure 1 comprend un carter 1, un cadre extérieur 2 ainsi qu'un cadre intérieur 3 sensiblement en forme de cylindre creux. Au moyen des articulations de cardan élastiques 5, 6 le cadre extérieur 2 est monté à rotation autour d'un axe de rotation 7 sur les bras montants 4 du carter, comme le montre la figure 2. A l'intérieur du cadre 2, le cadre 3 est-monté à rotation autour d'un axe de rotation 10 au moyen des articulations de cardan élastiques (flex pivots) 8, 9 (dans la position représentée lesdits axes 7, 10 ainsi qu'un axe longitudinal 12 sont perpendiculaires l'un sur l'autre). Le carter 1 comprend une unité de commande pour la rotation du cadre extérieur 2 autour de l'axe 7, une autre unité de commande 15 étant prévue pour la rotation du cadre intérieur autour de l'axe 10. En vue du blocage du cadre 3, quatre éléments de fixation 16 sont disposés, répartis autour de la périphérie du cadre, la figure 2 montrant la vue de dessus des éléments de fixation ensemble avec un cible métallique 20. Le cible 20 est introduit dans les rainures 21 pratiquées à l'extrémité supérieure des éléments de fixation 16 et peut être serré au moyen d'un dispositif 22. Pour le reldchement du câble 20 sont prévus deux éléments de séparation 23 qui peuvent être actionnés par des éléments pyrotechniques. Chaque élément de fixation comprend un bossage 24 dirigé vers l'intérieur qui est en prise evec une saillie 25 sur la face extérieure du cadre intérieur 3. Dans ce but, la surface extérieure du bossage 24 est pourvue d'un rayon tel, que lors du serrage du cible 20 le cadre intérieur 3 soit repoussé vers le bas. et vienne s'appliquer par la surface 27 sur la surface d'application de conformation correspondante 28 du carter. Chaque élément de fixation comprend à son extrémité inférieure une patte 30 qui est enserrée à l'extérieur par un segment 31 et maintenue ainsi contre le fond 32 du carter 1. La surface inférieure 33 de la patte 30 forme avec le fond 32 un angle a s' ouvrant vers 1' axe longitudinal 12- afin d'assurer la mobilité nécessaire lors du serrage des éléments de fixation 16. "e carter 1 est muni de saillies 35 qui entourent à une certaine distance prédéterminée les parties situées à l'intérieur des pattes 30. Sur les éléments de fixation 16 sont disposés en outre des ressorts 36 qui sont reliés aux segments 31, respectivement au carter. Ces ressorts écartent, après le relâchement du dispositif de serrage, les éléments de fixation du cadre 3, cependant que lesdites saillies 35 maintiennent les pattes 30, et par conséquent les éléments de fixation, dans une position inclinée vers l'extérieur (non-représentée). Le système de cadres fonctionne de la manière suivante avant que le système de cadres soit amené à l'état bloqué représenté, les cadres 2, 3 peuvent tourner par rapport au carter 1 autour des axes 7, 10. 'la surface inférieure d'application 27 du cadre intérieur 3 se trouve à une certaine distance de la surface d'application 28 du carter, comme indiqué sur la figure 1 par la ligne 37. Lorsque le cible métallique 20 est serré, les bossages 24 des éléments de fixation 16 viennent en prise avec les saillies 25 du cadre 3 et le cadre 3 est repoussé vers le bas jusqu' ce que les surfaces d'application coniques 27, 28 s'appliquent l'une sur l'autre comme représenté.La mobilité nécessaire des cadres 2, 3 est rendue possible par la flexibilité des articulations à cardan élastiques 5, 6, 8, 9 et par la flexibilité des cadres eux-mêmes dans une direction perpendiculaire aux axes de rotation 7, 10. Si des forces extérieures - parmi lesquelles il y a lieu de mentionner notamment les forces dues à la masse, qui apparaissent par suite de vibrations des antennes, cellules solaires, ou d'autres composants disposés à l'extrémité supérieure du cadre 3 - viennent s'exercer sur le système de cadre, ce sont d'abord les forces de frottement statique développées entre les surfaces d'application 27, 28 et dans les surfaces de contact entre les éléments de fixation et le cadre 3 respectivement le carter 1 qui ssty opposent. Si les forces de frottement statique sont dépassées, il se produit des déplacements relatifs entre lesdites surfaces et une conversion en énergie de frottement. Par un dimensionnement et une disposition appropriés des surfaces d'application et des surfaces de contact ainsi que de la force de prétension appliquée par le cible métallique 20 on peut adapter le système de cadres aux sollicitations escomptées. Lorsque le satellite ou l'objet spatial sur lequel est disposé le système de cadres arrive sur sa trajectoire prédéterminée,-le cible métallique 20 est relEché au moyen du dispositif de séparation 23. A l'aide des ressorts 36 les éléments de fixation sont écartés latéralement du cadre, et le système de cadres peut à nouveau pivoter autour des axes de rotation 7, 8 et est complètement pret à fonctionner. REVENDIC ATIO NS 1. Système de cadres avec au moins un cadre qui, au moyen d'une suspension comprenant notamment des articulations à la cardan élastiques, est monté à pivotement par rapport à un carter, caractérisé en ce que le cadre (3) et le carter (1) présentent des surfaces (27, 28) corrélatives leur permettant de s'appliquer l'unesur 11 autre, ayant de préférence une forme conique, en ce qu'il est prévu un dispositif de serrage pouvant être relaché, comprenant des éléments de fixation (16), et qu'à l'état bloqué les éléments de fixation (16) sont en prise avec les cadres et le carter (1) de manière telle que le cadre ou les cadres sont serrés contre le carter par l'intermédiaire des surfaces d'application mutuelle (27, 28). 2. Système de cadres selon la revendication 1, caractérisé en ce que les surfaces de contact des eléments de fixation (16) avec le cadre (3), respectivement avec le carter (1), et/ou les surfaces d'application (27, 28) sont conformées et disposées de telle manière que lors de l'apparition de forces extérieures dans lesdites surfaces rl se produit une conversion en énergie de frottement. 3. Système de cadres selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les éléments de fixation préférablement en forme de barres (16) sont poxwsus de bossages (24) dirigés vers le cadre qui sont en prise avec des saillies (25) du cadre sensiblement en forme de cylindre creux (3) de telle manière que le cadre et le carter soient appliqués l1un contre l'autre. 4. Système de cadres selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, earactdrisé en ce que les éléments de fixation (16) sont munis à l'extrémité inférieure de pattes (30) et qu'au moyen des segments (31) qui enserrent les pattes de l'extérieur, lesdits éléments sont maintenus contre le fond (32) du carter. 5. Système de cadres selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif de serrage comprend un cible (20) qui est introduit dans des rainures (21) à l'extrémité supérieure des éléments de fixation et en ce que pour son reltchement est prévu au moins un dispositif de séparation (23) pour le câble (20), actionné de préférence par un élément pyrotechnique. 6. Système de cadres selon la revendication 5, caractérisé en ce que sur les éléments de fixation (16) sont disposés des ressorts (36) qui après le reltchement écartent les éléments de fixation du cadre (3). 7. Système de cadresselon l'ùne quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le carter comporte des saillies (35) contre lesquelles s'appliquent, par leurs pattes (30), les éléments de fixation (16) après le relâchement du dispositif de serrage. 8. Système de cadres selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que la surface inférieure (33) ded éléments de fixation (16) forme avec la surface dufond (32) du carter (1) un angle a s'ouvrant vers l'axe longitudinal (12).