Brevet FR2531033A1 — publié le 19840203

Dispositif de maintien en position abaissée d'éléments fonctionnels déployables La présente invention concerne un dispositif de maintien en position abaissée d'éléments fonctionnels déployables composé d'un contreappui prévu sur le corps de support pour l'assise des éléments fbnctionnels'repliés sur eux-mêmes, d'une pièce de serrage fixée à l'élément fonctionnel le plus éloigné du contre-appui et d 2 un étrier de maintien pivotable applicable à, une de ses extrémités sur la pièce de serrage. On connait par la demande de brevet européen EP-OS 0 034 193 un tel dispositif Il s'agit là d'un dispositif de maintien en position abaissée de panneaux déployables portant des cellules solaires pour des engins spatiaux ou des satel- lites Pendant le transport vers l'espace cosmique, les panneaux sont repliés et reposent sur un contre-appui fixé au missile en tant que corps de support Pour maintenir assurément cet état replié pendant le vol, des mesures propres à serrer avec une précontrainte élevée les panneaux sur le contre-appui sont adoptées Tout d'abord le panneau le plus éloigné du contre-appui porte une pièce de serrage sur laquelle un étrier de maintien pivotable est applicable La précontrainte est ensuite engendrée par serrage d'une vis de tension reliée audit étrier de maintien et agissant sur la pièce de serrage Ce dispositif connu comporte d'autres éléments de construction, d'une part pour verrouiller dans cette position l'étrier de maintien, d'autre part pour supprimer le verrouillage au moment voulu Mais, une fois le déverrouillage acquis, il n'y a plus de nouveau verrouillage possible Il est au contraire -admis que les panneaux que l'on a déployés restent dans cette position. Or la technique spatiale a maintenant abordé un stade dans lequel on se sert fréquemment'de composants réutilisables, Il peut par exemple très bien être souhaitable de replier, et verrouiller à nouveau dans cette position, au bout d'un certain temps des éléments fonctionnels tels que des panneaux portant des cellules solaires ou tels que des éléments d'antenne que l'on a déployés une première fois. L'invention a par-conséquent pour objet un dispositif de maintien en position abaissée du genre annoncé qui permette, d'une part d'engendrer une précontrainte élevée à l'état de verrouillage, d'autre part de revenir à tout moment de façon fiable et par des moyens de construction simples de l'état de déverrouillage à, l'état de verrouillage. Ce dispositif de maintien en position abaissée est caractérisé par le fait qu'il comporte, d'une part un bras de levier qui est pivotable, autour d'un axe établi sur le contre- appui, au moyen d'un élément de commande exerçant une traction ou une compression et qui, à son extrémité éloignée de l'axe de pivotement, est relié avec possibilité de rotation sur un axe d'articulation à l'autre extrémité de l'étrier de maintien, d'autre part un ressort faisant pivoter ledit étrier de maintien autour de l'axe d'articulation en direction de la pièce de serrage et que le bras de levier est pivotable par traction, sous pivotement simultané sur lui-m 9 me de l'étrier de maintien et application de celui-ci sur la pièce de serrage, à une position de verrouillage qui correspond à un point mort par rapport à l'axe de pivotement et avant laquelle l'étrier de maintien tombe sous contrainte de traction par suite de sa longueur calculée exprès relativement serrée. Avant que les éléments de construction selon l'invention entrent en action, il est admis que les éléments fonctionnels, panneaux de cellules solaires notamment, sont déjà repliés par un autre mécanisme et reposent en empilage sur le contre-appui du corps de support, notamment de la capsule du satellite L'invention permet-ensuite d'engendrer, de la pièce de serrage fixée à l'élément fonctionnel extérieur par rapport au contreappui vers ce dernier, notamment vers l'axe de pivotement, une précontrainte suffisamment élevée pour maintenir assurément fixes les éléments fonctionnels, cela même en cas de sollicitation mécanique extrêmement élevée telle que celle d'un engin spatial pendant la phase du lancement et de l'atterrissage Cela tient au fait que le moyen de commande exerce sur le bras de levier une traction par laquelle celui-ci s'aligne par pivotement sur la ligne d'action définie par la pièce de serrage et l'axe de pivote- ment En même temps l'étrier de maintien, sous l'action du ressort agissant sur lui, pivote sur lui-même en direction de la pièce de serrage et s'applique finalement sur celle-ci, cela encore avant que le bras de levier ait pivoté à sa position de point mort, dans laquelle il est orienté en direction de la ligne d'action précitée Dans le relativement petit secteur angulaire qui va de l'application du bras de levier à la position de point mort, il se produit une faible extension de l'étrier de maintien en direction de sa longueur, conjointement à une précontrainte de niveau correspondant qui s'accroit jusqu'à la position de point mort Dans cette position de verrouillage, le bras de levier et l'étrier de maintien qui enserre par exemple en forme de U la pièce de serrage, les extrémités des éléments fonctionnels, le bras de-levier et la partie du contre-appui qui porte l'axe de pivotement se trouvent l'un et l'autre dans le même plan défini par la pièce de serrage, l'axe de pivotement et l'axe d'articulation. Pour déverrouiller le dispositif,il suffit d'exercer par le moyen de commande une pression sur le bras de levier en sorte que celui-ci puisse pivoter de nouveau hors de sa position de point mort Cela's'accompagné tout d'abord d'une annulation de la précontrainte, puis d'un écartement de l'étrier de maintien par rapport à la pièce de serrage tel que le mécanisme de déploiement des éléments fonctionnels peut entrer en action. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la pièce de serrage comporte une cuvette destinée à l'appli- cation, avec enclenchement, de l'étrier de maintien, et le contre-appui une surface de butée oblique qui, après le pivotement par compression du bras de levier hors de sa position de verrouillage, impose, par contact avec l'autre extrémité de l'étrier de maintien, à ce dernier un mouvement de pivotement qui l'éloigne de la pièce de serrage La cuvette sert tout d'abord à bloquer de façon plus sure l'étrier de maintien par enclenchement après son application sur la pièce de serrage Etant donné que l'étrier de maintien, après s'être écarté de la pièce de serrage, demeure, par l'effet du ressort agissant sur lui dans la zone de ladite pièce et, en fonction de la construction concrète réalisée dans chaque cas, peut éventuellement ainsi former obstacle lors du déploiement des éléments fonctionnels, il faut veiller à ce que ledit étrier de maintien puisse pivoter, à l'encontre de l'action du ressort, hors de la zone de la pièce de serrage. On prévoit à cet usage la surface de butée précitée, laquelle, après le pivotement du bras de levier hors de sa position de point mort, entre en contact dans une certaine position angulaire avec l'extrémité de l'étrier de maintien associée à l'axe d'articulation L'extrémité de l'étrier de maintien peut dès lors glisser le long de la surface de butée oblique, cela avantageusement à l'aide d'un galet fixé sur elle, mais l'obliquité devrait être calculée en sorte qu'un moment de rotation dirigé à l'encontre de la force du ressort s'exerce en môme temps sur l'étrier de maintien en sorte que celui-ci pivote en s'écartant de la pièce de serrage et libère ainsi en chaque cas le mouvement de déploiement. L'élément de commande utilisé est avantageusement une barre de traction attaquant l'axe d'articulation et soumise, dans sa direction longitudinale, h la charge d'un ressort hélicoïdal de compression tendu dans la position de verrouil- lage La barre de traction doit alors être blocable en cette position de verrouillage liée à la charge de la force du ressort Lorsqu'on supprime ce blocage, le ressort hélicoïdal agit aussitôt et exerce une pression sur le bras de levier, conjointement ' un moment de rotation faisant pivoter ce dernier hors de la position de verrouillage Un mode d'action- nement avantageux de la tige de traction réside dans l'utili- sation d'un tirant à cible entralné par un moteur Ce moteur doit pouvoir aussi bien attirer que relâcher le tirant à câble en déclenchant chaque fois de ce fait le mouvement du bras de levier nécessaire au verrouillage ou au déverrouillage. 5. Si avantageuse que soit son utilisation pour des éléments fonctionnels déployables sur des engins spatiaux, le dispositif de maintien en position abaissée selon l'invention n'est nullement limité à celle-ci Elle devrait trouver aussi des possibilités d'application dans d'autres domaines de la technique o il s'agit de verrouiller ou, au choix, de déverrouiller par voie mécanique et à coup s r des éléments fonctionnels déployables. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée d'un mode de réalisation pris comme exemple non lînitatif et illustré schématiquement par le dessin annexé. La figure unique de ce dessin représente de façon très simplifiée un dispositif de maintien en position abaissée de panneaux déployables de cellules-solaires d'un satellite. On peut voir un empilage de panneaux de cellules solaires 15 repliés sur eux-m 4 mes dont le plus haut 15 a porte une pièce de serrage 4 A l'état représenté, l'empilage repose déjà sur un contre-appui 3 qui fait partie du corps de satellite non représenté remplissant la fonction d'un corps de support Les divers panneaux de cellules solaires 15 s'achèvent à gauche en des saillants 16 qui, comparativement -aux autres zones, ont perpendiculairement au plan du dessin une étendue relativement faible Les panneaux peuvent s'enclencher entre eux et dans le contre-appui à laide de bossages 17 de forme appropriée et de cavités correspondantes Sur le contre-appui 3 est établi un axe 6 autour duquel un bras de levier 7 est pivotable Celui-ci est relié par un axe d'articulation 8, avec possibilité de tourner, à un étrier de maintien 5 sensiblement en forme de U dont la branche transversale 18, orientée perpendiculairement au plan du dessin, est destinées s'ap- pliquer à l'intérieur d'une cuvette 14 de la pièce de pression de serrage 4 et à exercer sur cette dernière une force agissant vers le bas, c'est-à-dire en direction du contre- appui 3 ou de l'axe de pivotement 6 Une traverse de butée 14 a, sur la pièce de serrage 4, empêche la branche trans- versale 18 de pivoter au-delà de la cuvette 14 Un ressort 9 fixé au bras de levier 7 exerce sur l'étrier de maintien 5 un moment de rotation agissant en direction de la pièce de serrage 4. L'axe d'articulation 8 est attaqué par une tige de traction 10 à laquelle est associé un ressort hélicoïdal 11 agissant en sa direction longitudinale Une douille 19 sur laquelle le ressort hélicoïdal 11 s'appuie est fixée a la tige de traction 10 Cette dernière est en outre guidée à l'intérieur d'un piston 21 qui est maintenu avec possibilité de rotation sur un palier-support 20 Ledit palier-support fait partie du contre-appui 3. Une autre partie du contre-appui 3 est constituée par une surface de butée oblique 12 sur laquelle est en appui, dans la position représentée, un galet 13 fixé à l'extrémité inférieure de l'étrier de maintien 50 La position représentée correspond au déverrouillage du dispositif de maintien en position abaissée Le mécanisme de déploiement, non représenté, qui est affecté aux panneaux de cellules solaires peut entrer en action à partir de cette position. Si l'on veut amener à sa position de verrouillage le dispositif avec la pile de panneaux déjà repliées on tire la tige de traction 10 vers la droite On y parvient par exemple au moyen d'un tirant à câble commandé par moteur dont le câble est blocable après que l'on ait atteint la position de verrouillage Le mouvement de la tige de traction 10 a pour conséquence le refoulement, c'est-à-dire la mise sous tension, du ressort hélicoîdal 11 Il est en outre exercé sur le bras de levier 7, par rapport à l'axe de pivotement 6,,un moment de rotation qui fait tourner ledit bras à l'encontre du sens des aiguilles d'une montre Au cours de cette rotation, le galet 13 perd son contact avec la surface de butée 12, si bien que l'étrier de maintien 5 peut dès lors pivoter dans le sens des aiguilles d'une montre sous l'action du ressort 9 Cette rotation est empêchée tant que le galet 13 est eni appui sur la surface de butée 120 L'étrier pivote jusqu'à ce que sa branche transversale 18 s'enclenche dans la cuvette 14 de la pièce de serrage 4 A ce moment, la rotation du bras de levier 7 n'est pas encore achevée; il reste au contraire à parcourir encore un certain angle jusqu'à la position dans laquelle l'axe de rotation 8 atteint par pivotement exactement la ligne d'action définie par la pièce de serrage 4 et l'axe de pivotement 6. Dans cette dernière zone angulaire, la branche trans- versale 18 de l'étrier de maintien 5 ne peut plus s'effacer davantage vers le bas si bien que ce dernier subit une certaine extension dont la mesure est fonction de son dimen- sionnement longitudinal On établit de la sorte une pré- contrainte sous laquelle l'empilage de panneaux est dressé sur le contreappui 3 Sont envisageablescomme matériaux pour l'étrier de maintien,des métaux qui présentent une certaine élasticité en extension longitudinale Le dimen- sionnement doit bien entendu être choisi en sorte que l'extension maximale qui se présente ne conduise pas au dépassement de la zone d'élasticité. Dans la position de verrouillage désormais atteinte, les axes de symétrie de l'étrier de maintien 5, de la pièce de serrage 4, de l'axe de pivotement 6 et de l'axe d'articu- lation 8 se trouvent dans un plan indiqué sur la figure par une ligne en trait discontinu 22 L'étrier de maintien 5, sous contrainte, est enclenché par sa branche transversale 18 dans la cuvette 14 de la pièce de serrage 4 et repose par le flanc 23 de sa partie inférieure contre une arête 24 du contre-appui 3 L'étrier de maintien en forme de U enserre alors, à partir des deux extrémités de l'axe d'articulation 8, le bras de levier 7, la partie du centre-appui 3 q"ui porte l'axe de pivotement 6, les saillants 16 des panneaux de cellules solaires 15 et la pièce de serrage 4. Pour déverrouiller le dispositif de maintien en position abaissée ainsi verrouillé, on libère la tige de traction 10 et on la déplace vers la gauche par pression du ressort hélicoïdal tendu Il sur la douille 19 Le bras de levier 7 se trouve ainsi pivoté dans le sens des aiguilles d'une montre hors de la position de verrouillage et la pré- contrainte allongeant l'étrier de maintien 5 se trouve tout d'abord annulée La rotation se poursuivant, le galet 13 entre en contact avec la surface de butée 12, si bien qu'il en résulte dans la suite sur l'étrier de maintien un moment de rotation dirigé à l'encontre du sens des aiguilles d'une montre L'étrier se soulève hors de la cuvette 14 de la pièce de serrage 4 et pivote, à l'encontre de la force exercée par le ressort 9, en s'écartant de la pièce de serrage, c'est-à- dire vers la gauche sur la figure Le mécanisme de déploiement des panneaux de cellules solaires peut dès lors entrer en action. REVENDICATIONS 1 Dispositif de maintien en position abaissée. d'éléments fonctionnels déployables composé d'un contre-appui prévu sur le corps de support pour l'assise des éléments fonctionnels repliés sur eux-mêmes, d'une pièce de serrage fixée à l'élément fonctionnel le plus éloigné du contre-appui et d'un étrier de maintien pivotable applicable à l'une de ses extrémités sur la pièce de serrage, dispositif caractérisé par le fait qu'il comporte, d'une part un bras de levier ( 7) qui est pivotable, autour d'un axe-( 6) établi sur le contre- appui ( 3), au moyen d'un élément de commande exerçant une traction ou une compression et qui, à son extrémité éloignée de l'axe de pivotement ( 6),est relié avec possibilité de rotation sur un axe d'articulation ( 8) à l'autre extrémité de l'étrier de maintien ( 5), d'autre part un ressort ( 9) faisant pivoter ledit étrier de maintien ( 5) autour de l'axe d'articulation ( 8) en direction de la pièce de serrage ( 4) et que le bras de levier ( 7) est pivotable par traction, sous pivotement simultané sur lui-même de l'étrier de maintien ( 5) et application de celui-ci sur la pièce de serrage, à une position de verrouillage qui correspond à son point mort par rapport à l'axe de pivotement ( 6) et avant laquelle l'étrier de maintien ( 5) tombe sous contrainte de traction par suite de sa longueur calculée exprès relativement serrée. 2 Dispositif de maintien en position abaissée selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la pièce de serrage ( 4) comporte une cuvette ( 14) destinée à l'application, avec enclenchement, de l'étrier de maintien ( 5), et le contre- appui une surface de butte oblique ( 12) qui, après le pivote- ment par compression du bras de levier ( 7) hors de la position de verrouillage,impose, par contact avec l'autre extrémité de l'étrier de maintien ( 5), à ce dernier un moment de pivotement qui l'éloigne de la pièce de serrage ( 4). 3 Dispositif de maintien en position abaissée selon la revendicatioh 2 caractérisé par le fait qu'un galet ( 13) assurant le contact avec la surface de butée ( 12) est fixé à l'autre extrémité de l'étrier de maintien ( 5). 4 Dispositif de maintien en position abaissée selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé par le fait que l'élément de commande est une tige de traction ( 10) attaquant l'axe d'articulation ( 8) et soumise àa la charge d'un ressort hélicoïdal de compression ( 11) sous tension dans la position de verrouillage. Dispositif de maintien en position abaissée selon la revendication 4 caractérisé par le fait que la tige de traction ( 10) est actionnable par un tirant à câble qui est entraîné par un moteur.