Brevet FR2489246A1 — publié le 19820305

1. La;présente invention concerne un dispositif régulateur centrifuge permettant le contrôle direct du mouve- ment de rotation d'un élément mobile de satellite. Ledit régulateur est disposé, conformément à l'invention, au niveau d'une articulation de liaison mécanique dudit élément mobile de façon que ce soit ce dernier qui entra ne directement le dispositif régulateur. On sait qu'au cours de la réalisation de la configuration opérationnelle d'un satellite, la mise en posi- 0 tion déployée de certains éléments peut être obtenue d'une manière avantageuse par un mouvement de rotation, le contrôle de ce mouvement étant nécessaire pour différentes raisons qui seront exposées par la suite. Le dispositif régulateur centrifuge conforme à l'invention, en permettant d'assurer un contrôle direct de la vitesse angulaire relative dtdeux éléments mobiles, ou d'un élément par rapport à une structure, résoud le problème d'une façon particulièrement simple et efficace, en ce qui concerne la technologie spatiale. Il. est à noter, en effet, que la présente inven- tion peut être appliquée à toutes sortes d'articulations, principalement a celles mues par des ressorts, comme par exemple celles des panneaux solaires, des réflecteurs d'antenne, des équipements divers de mesure, des générateurs 2 d'énergie nucléaire ou de particuies, etc., montits en bout de bras articulés. Dans les systèmes F!ctu lle.-.ent..n seévi--c.X les siolutions sont beaucoup plus complexes que cele de la -prsente invention. C'est ainsi, en particulier cU e - Dans un cas, c'est un dé-rouleur de câble qui ccnt'-île le ztcuvement complexe, à savoir la rota-ti.-on autour de deux axes successrifs, d'un panneau déployable, ledit déeru1eur cmpreDant un régulateur du type conrnu utilisé pour assurer - a régulation de la vitesse de retour des cadrnris d'appei tlé-honiques en rendant cette vitesse peu sensible au couple appliqué 6 Dans un autre cas, le mouvement de dépliage d'un ensemble de panneaux rigides articulés est controlé au moyen d'un dispositif à csble avec renvois à poulies, le débit dudit câble étant régulé par un régulateur du mime type que ci- dessus. La présente invention, en permettant d'assurer un contr8le de la viiesse angulaire relative de deux éléments mobiles, -u d7un élément mobile par rapport à une structure, au moyen diune liai son mécanique directe avec un régulateur ^ oentri:fuge, présente des avantages certains par rapport aux systèmes à câbles actuellement en service rappelés cidessuSo Parmli ces avantages, on peut citer - la possibilité duadaptation à des débattements angulaires depuis des angles très faibles jusqu'à des angles supé- - rieurs à 180e - la régularité des efforts par rapport aux systèmes à cables directs pour des angles importants ? - es possibiit4s daadaptation, notamment en ce qui concerne !lindépendance de l'i.mplantation en divers points pour les ensembles complexes et la simplification de la concepton des mécanismes correspondants e - le contrâle de la vitesse de rotation proprement dite quel qcue soit l'angle d'ouverture de!ce1ment mobile, ce cu: a pour effet de limiter tes effets dynamiques, en fin i25 de course, et par conséequent de rendre les réactions moins irportantes sur!a structure du satellite doEnt i orienta- i.on se trouve ainsi moins perturboe au cours de la manloeuvre 0o e dis pos itic rêgulateur centrifuge el!on linvention i permet le contr! le de la vitesse anlciulaire e1 i-ve de deuC ie s mobiles cu d'un élément mobile par -apo-t a une structure, se caractérise en ce qu'i c poarte un ensemie mécanique constitué d'un rékiulateur centrifuge associ- un multiplicateur d'entraînement, dont le carter est rendu solidaire d'un des éléxments, au n.veau de l'articu- lation entre les deux éléments, tandis lue l'arbre d7entrée dudi.clt muiuip!icateur d'entraî nement du rdu ulaeur centrifuge est commaand en rotation par le mouvemnt elatif entre les de!:x eléemts ai' tcules entre euxo 3. D'autres caractéristiques, avantages et particu- larités de la présente invention ressortiront de la descrip- tion qui en est donnée ci-après en référence aux dessins schématiques annexés représentant, à titre purement expli- catif et nullement limitatif, une application possible de ladite invention à un panneau solaire rigide articulé sur une structure. Sur ces dessins les figures 1, 2 et 3 représentent trois montages différents possibles de l'ensemble du dispositif régulateur tant par rapport à la structure que par rapport à l'élément mobile articulé sur cette dernière; r - la figure 4 est une vue en coupe longitudinale axiale d'un ensemble régulateur-multiplicateur permettant de mettre en oeuvre l'invention; - la figure 5 est une vue en perspective cava- lière dudit ensemble régulateur-multiplicateur, le carter étant supposé transparent pour la clarté du dessin; et - la figure 6 est un schéma explicatif du fonc- tionnement du régulateur à freinage centrifuge proprement dit. En se référant aux figures 1, 2 et 3, on voit un panneau solaire rigide 1 monté sur deux bras de suspension 2A, 2B articulés, sur des supports respectifs 3A, 3B, eux- mêmes solidaires d'une structure de satellite 4. Le dispo- sitif régulateur-multiplicateur 5 est fixé sur la structure 4. Afin que le dispositif régulateur-multiplicateur permette de contrôler la vitesse relative de l'élément mobile 1 par rapport à la structure 4, on a vu précédemment que l'arbre d'entrée du multiplicateur devait être commandé en rotation par le mouvement relatif entre les deux éléments 1 et 4. Conformément à l'invention, on fixe donc le régu- lateur-multiplicateur 5 au niveau de l'axe d'articulation XX des bras 2A, 2B sur leurs supports 3A, 3B. Par ailleurs, on relie mécaniquement l'arbre d'entrée du multiplicateur à l'élément mobile, en l'occurrence à l'un des bras 2A de support. 4. Cette liaison mécanique peut s'opérer suivant l'une des trois formes de réalisation des figures 1, 2 et 3. La figure 1 montre le montage de base o l'arbre d'entrée 6 du multiplicateur se trouve en prise directe avec le bras 2A auquel il sert d'axe d'articulation sur le support 3A. La figure 2 montre un montage à entraînement semi-direct dans lequel l'arbre d'entrée 6 du multiplicateur est relié au bras 2A au moyen d'un levier 7 et d'une bielle 8 articulée en 9 sur un épaulement dudit bras 2A. Ce montage a pour intérêt de ne pas nécessiter un positionnement rigoureux du régulateur 5 par rapport à l'axe XX. Par contre, il ne permet un débattement du panneau 1 par rapport à lx structure 4 que de l'ordre de 90 . La figure 3 montre un montage dans lequel l'arbre d'entrée du multiplicateur est relié au bras 2A par l'inter- médiaire d'une barre de torsion 10 faisant fonction d'atté- nuateur de l'ensemble régulateur-multiplicateur. Ce montage permet d'avoir un léger désaxement dans l'implantation du dispositif régulateur 5. Il est bien évident que le problème resterait du même ordre si le panneau rigide 1 s'articulait non pas sur une structure 4 mais sur un élément luimême mobile par rapport à une structure. On va maintenant décrire en détail, en se réfé- rant aux figures 4, 5 et 6, un dispositif régulateur permet- tant la mise en oeuvre de la présente invention. L'ensemble désigné par la référence générale 5 est constitué de deux parties principales, à savoir: - un régulateur à freinage centrifuge désigné par la réfé- rence générale 11, par exemple du type connu de celui uti- lisé pour assurer la régulation de la vitesse de retour des cadrans d'appel téléphoniques qui se caractérise par une vitesse de rotation peu variable en fonction du couple appliqué; - un multiplicateur désigné par la référence générale 12 permettant d'assurer une vitesse de rotation convenable du régulateur 11, comme on le verra en détail plus loin. C'est l'arbre d'entrée 6 de ce multiplicateur qui est commandé en rotation par le mouvement relatif entre l'élément mobile et la structure, suivant l'un des montages décrits aux figu- res 1 à 3. On rappellera ci-après brièvement la composition et le fonctionnement du régulateur à freinage centrifuge 11, en référence à la figure 6. Ledit régulateur-est composé de deux masselottes 13A et 13Bde forme générale demi-cylindrique qui sont articu- lées, au moyen d'axes 14A, 14B, aux deux extrémités d'un fléau commun libre 14, et sont retenues radialement par un ressort 15. Lesdites masselottes portent, sur leur paroi externe cylindrique,- des patins 16A, 16B qui peuvent venir frotter contre la paroi interne 17A d'un tambour 17 solidaire du carter de l'ensemble du dispositif. L'entra nement en rotation, du couple de masse- lottes 13A, 13B est assuré au moyen d'une came à deux têtes 18 solidaire de l'arbre de commande 19 du régulateur, la came venant porter sur des bossages appropriés 19A, 19B pratiqués dans la paroi interne desdites masselottes. Lorsque l'ensemble mobile atteint la vitesse critique pour laquelle les patins 16A, 16B effleurent juste la face interne 17A du tambour 17, on voit que si on applique à l'arbre de commande 19 un couple additionnel, la came 18 va appliquer sur les masselottes 13A, 13B un couple d'ouverture. Pour un dimensionnement bien adapté, cette action supplémen- taire aura pour effet de produire un freinage sans modifier sensiblement la vitesse de rotation pour autant. L'équilibre est obtenu lorsque le couple produit par le frottement tangentiel des patins 16A, 16B sur la paroi 17A du tambour 17 du à l'effet centrifuge sur les masselottes 13A, 13B, compte-tenu du ressort 15, et augmenté de l'effet du couple d'ouverture susmentionné, est égal à celui appliqué sur ledit arbre de commande 19. En se reportant aux figures 4 et 5, on voit que le multiplicateur 12 qui est associé au régulateur 11 comporte, entre son arbre d'entrée 6 et son arbre de sortie (lequel est calé sur l'arbre de commande 19 du régulateur centrifuge), plusieurs étages de rapports élevés tels que 6. 21A, 21B,..., 21N, sous forme de trains d'engrenages cylin- driques droits par exemple. On pourrait tout aussi bien employer évidemment une cascade de trains épicycloidaux ou analogues. La mise en action de l'ensemble constitué par le régulateur centrifuge 11 entraîné par le multiplicateur 12 se fait par l'arbre d'entrée 6 qui assure la prise directe de la partie mobile avec le premier étage du multiplicateur selon le montage de la figure 1. Dans ce cas, l'axe Y-Y du multi- plicateur doit se confondre avec l'axe d'articulation X-X de l'élément mobile 2A, 2B sur la structure 4. Dans certains cas, une attaque semi-directe de l'arbre d'entrée 6 selon le montage de la figure 2 peut permettre une solution avantageuse en ce qu'elle permet un positionnement moins rigoureux du régulateur. L'arbre d'entrée 6 du multiplicateur peut être conçu pour comporter des paliers lui permettant de supporter lui-même l'élément mobile dont la vitesse de rotation doit être contrôlée. 20. Les arbres d'entrée 6 et de sortie 20 du multi- plicateur peuvent ne pas être coaxiaux lorsque cette dispo- sition n'est pas souhaitable. Lors de la mise' en oeuvre des mécanismes spatiaux, il est toujours prévu des ressorts puissants qui assurent l'écartement initial de la partie mobile. Ces ressorts produisent des accélérations ini- tiales importantes et le dispositif régulateur ne peut suivre instantanément les vitesses angulaires qui en résultent, en raison de son inertie apparente produite par le multipli- cateur. Pour limiter les contraintes imposées de ce fait aux premiers étages dudit multiplicateur, il est préconisé d'intercaler sur ledit arbre d'entrée 6 un atténuateur d'un type quelconque approprié dont un exemple de réalisation a été schématisé en 22 sur la figure 4. Cet atténuateur peut être réalisé au moyen d'un ressort accumulateur d'énergie ou d'un limiteur de couple. 7. Suivant la raideur nécessaire, l'accumulateur d'énergie peut être réalisé au moyen d'un ressort hélicoïdal travaillant à l'enroulement ou d'une barre de torsion, comme cela a été décrit en référence à la figure 3. Le limiteur de couple peut être, soit à friction, soit à déformation de matière. Il est bien entendu que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter des équivalences techniques dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir du cadre de ladite invention, lequel est défini dans les revendications annexées. 8. REVENDICATIONS 1. - Dispositif régulateur centrifuge permet- tant, dans le cadre d'un usage spatial, le contrôle de la vi- tesse angulaire relative d'un élément articulé par rapport à un autre élément ou à.une structure, caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble mécanique constitué d'un régulateur cen- trifuge associé à un multiplicateur d'entraînement, le carter dudit ensemble mécanique étant rendu solidaire de la structu- re, au niveau de l'articulation dudit élément sur ladite structure ou sur l'autre élément, tandis que l'arbre d'entrée dudit multiplicateur d'entraînement du régulateur centrifuge est commandé en rotation par le mouvement relatif des deux éléments. 2. - Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que l'élément mobile actionne directement en rotation l'arbre d'entrée du multiplicateur,- l'axe de l'arti- culation de l'élément mobile et celui de l'arbre d'entrée étant coaxiaux. 3. - Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que l'arbre d'entrée du multiplicateur est équipé d'un levier qui est lui-même actionné par une bielle articulée sur l'élément mobile. 4. - Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que l'arbre d'entrée du multiplicateur est relié à l'élément mobile au moyen d'une barre de torsion faisant fonction d'atténuateur. 5. - Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que l'ensemble mécanique inclut les paliers d'articulation 6. revendications nique contrôle 7. revendications nique contrôle 8. revendications nique contrôle mesure. dudit élément mobile. - Dispositif selon l'une quelconque des 1 à 5, caractérisé en ce que l'ensemble méca- le déploiement d'un panneau solaire. - Dispositif selon l'une quelconque des 1 à 5, caractérisé en ce que l'ensemble méca- le déploiement d'un réflecteur d'antenne. - Dispositif selon l'une quelconque des 1 à 5, caractérisé en ce que l'ensemble méca- le déploiement d'un bras support d'appareil de 9. 9. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'ensemble méca- nique contrôle le déploiement d'un bras support d'une source d'énergie nucléaire ou de particules.