Brevet FR2557067A1 — publié le 19850628

La présente invention concerne de façon généra]e, une structure destinée à supporter une charge utile telle qu'un v!hicule spatial ou un satellite dans un ianceur et, plus particulièrement, à une telle struc- ture ayant des aménagements destinés à rattraper le dèsalignement initial entre les points d'attache de la structure et les points de support du lanceur. L'avènement d'un lanceur tel que la navette spatiale a-,vec sa vaste soute a psrmis de développer des v-hicules spatiaux plus grands que ceux que l'on pouvait loger dans les lanceurs non récupérables classiques. Pocar utiliser au maximum la plade disponible dans la soute, en particulier en ce qui concerne 1 'aire de la section transversale, on a mis au point une nouvelle technique de satellite et de lanceur, comme cela est décrit dans le brevet U.S. 4 359 201. Selon ce dernier, un véhicule spatial de section transversale circulaire et stabilisé par rotation est monté avec son axe de rotation parallèle à l'axe longitudinal de la navette. Le véhicule spatial est monté dans un chassis porteur représenté comme un berceau, qui, à son tour, est fixé aux longerons d'entretoisement et à la poutre longitudinale de fond de soute de la navette spatiale. Le véhicule spatial sort de la navette avec une vitesse linéaire et avec une vitesse angulaire comme s'il montait en roulant sur une rampe de la soute de la navette, et il est ainsi stabilisé par rotation initialement lorsqu'il s'éloigne de la navette. Le véhicule spatial est constitué à partir d'une armature en treillis tubulaire qui est assemblée avec un berceau léger, lequel à son tours est attaché oux armatures principales de la soute de la navettes qui comprennent une paire de longerons supérieurs entretoisant les cadres transversaux et une poutre longitudinale de fond de soute. L'armature en treillis tubulaire du véhicule spatial est relativement rigide et, lorsque celui-ci est assemblé avec le berceau léger, raidit le berceau. Lorsqu'on fixe à la soute de la navette le berceau por- tant le véhicule spatial, il est nécessaire de recaler un ou plusieurs des points d'attache du berceau pour compenser le désalignement avec les longerons d'entre- toisement et avec la poutre longitudinale de fond de la navette. En raison du faible espace disponible, il est nécessaire de déposer le véhicule spatial et le berceau assembles pour chaque réglage jusqu'à ce que les quatre points d'attache prennent appui sur les longerons d'entretoisement supérieurs. La présente invention perfectionne la struc- ture du berceau de manière qu'on puisse procéder aux réglages pour compenser les désalignements sans avoir à déposer le véhicule spatial et le berceau. Le berceau est de façon générale similaire à celui qui est décrit dans le brevet U.S. 4 359 201, en ceci qu'il est aussi de structure légère, qu'il a une configura- tion générale semi-circulaire et qu'il est équipé de quatre organes ou tourillons d'attache qui s'étendent radialement vers l'extérieur à partir de la structure du berceau, deux de chaque côté de l'extrémité ouverte du berceau, en des emplacements espacés longitudinale- ment. -Ces tourillons reposent sur les montures d'attache du berceau montées sur les longerons d'entre- toisement et y sont fixés, et des dispositions sont prises pour monter,de façon mobile sur le berceau, un organe ou tourillon d'attache pour permettre de donner à ce dernier une composante de mouvement sensiblement normale à la monture adjacente portée par le longeron d'entretoisement pour l'attache du berceau. Ainsi, il y a trois tourillons fixes reposant dans les montures pour l'attache du berceau sur les longerons d'entretoise- ment, et on peut régler le quatrième tourillon monté de façon mobile, pour qu'il prenne appui sur sa mon- ture d'attache, de façon à empêcher toute contrainte due au désalignement des pièces lorsque le véhicule spatial et le berceau assemblés sont fixés dans la soute de la navette. Le tourillon monté de façon mobile est entraîné au moyen d'un mécanisme irréversible2 qui, par sécurité supplémentaire, peut être pourvu d'un mécanisme de verrouillage pour empêcher toute possibi- lité de mouvement du mécanisme une fois le réglage effectué. Pour effectuer les réglages nécessaires, le mécanisme irréversible est accessible d'un emplace- ment extérieur au berceau et à la navette, ce qui évite d'avoir à déposer le véhicule spatial et le berceau assemblés pour procéder aux réglages. L'invention, y compris ses divers objets, caractéristiques et avantages, sera mieux comprise par la description détaillée suivante de deux de ses modes de réalisation, faite en référence aux dessins annexes, dans lesquels les mêmes numéros de référence désignent les mêmes éléments de structure, et dans lesquels: 25. les figures 1, 2 et 3 sont respectivement des vues en plan, en élévation frontale et en éléva- tion latérale d'une structure de véhicule spatial et de berceau assemblés, montrant de façon générale l'agencement du berceau dans la soute partiellement représentée de la navette; la figure 4a est une vue en perspective à plus grande échelle montrant l'agencement du berceau dans la soute de la navette; la figure 4b est un détail d'une monture d'attache du berceau; 255706? les figures 5 et 6 sont respectivement des vues en bout et de côté du tourillon réglable, montrant le mécanisme d'entraînement irréversible du tourillon et les moyens de verrouillage; -. les figures 7 et 8 sont respectivement des vues en plan et en coupe longitudinale du mécanisme de verrouillage, dessinées à plus grande échelle; la figure 9 est une vue en perspective montrant comment se règle le tourillon; et 10. les figures 10 et 11 sont respectivement des vues en plan et en bout d'un ensemble différent de tourillon réglable. En se reportant aux figures 1, 2, 3, 4a et 4b, on constate que le véhicule spatial est de confi- guration générale cylindrique et est proportionné de telle façon que son moment d'inertie autour de l'axe de rotation est supérieur au moment d'inertie autour de tout autre axe. Le véhicule spatial comporte une structure en treillis tubulaire, désignée de façon On générale par 2, attachée en quatre points 2a, 2b, 2c et 2d à un berceau 3 généralement semi-circulaire, lequel est pourvu de tourillons 3a, 3b, 3c et 3d. Ces tourillons font saillie radialement vers l'extérieur à partir des extrémités supérieures du berceau, comme on le voit sur la figure 2, par paires espacées dans le sens de la longueur et situées sur des côtés oppo- sés du berceau. Comme on le verra en se reportant aux figures 2, 3 et 4a, le berceau est pourvu d'un cinquième organe d'attache 3e qui est en prise avec une poutre longitudinale de fond de soute 4, de la soute 5 dans laquelle le berceau 3 est monté. La structure de la soute de la navette. comprend de façon classique plusieurs cadres principaux 6 de la navette espacés longitudinalement, qui sont assemblés par la poutre longitudinale de fond de soute 4 et par une paire de longerons supérieurs 7a et 7b. L'intérieur de la soute de la navette est délimité par une 255706? garn-ture en tôie 7c fixée aux cadres 6 et aux longe- ro?:' 7a et 7,3 Ge la rnavette, Par souci de clartés e v cern *s':ieu.r.ob mont.é à pivot d'un coté pour per- mettïre un- tiouÉeent cie pivot&ment jusqub à une position rer:sente.e en poqinil.ls, lui-dégage la surface du palier dans élé-ent inférieur pour permettre aux tourllIons de coecendre jusqu'à appui dans le palier. Les tolérances dimensionnelles dans les t-ructures a4ronautiques, associées à la flexibilité de ces dernières nre permettent pas à la position des pièces d'avoir une précision et une stabilité dimen- sionnelle telles qu'une suspension à 4 points du type décrit puisse se monter avec précision dans des instal- iat.on.3 différentes. Dans un tel assemblage à quatre :25 poinLs, il faudra généralement régler l'un des points. Une réalisation actuellement préférée de la présente invention comporte un montage mobile de l'un des touril].ons, par exemple du tourillon du berceau 3c, pour fournir une composante de mouvement normale ou perpendiculaire au longeron d'entretoisement adjacent, et utilise un mécanisme d'entraînement irréversible en prise avec le tourillon pour régler le tourillon dLe açon que les quatre points p.rtent de manière égale dans les paliers constitués Dar les montures d'attache du :be:rceau. Bien cjue I 'en.tra.nement soit irréversible, une sécurité supplémentaire contre le mouvement est procurée par un mécanisme de verrouillage, qui, une fois le positionnement effectué, empêche le mécanisme d'entraînement irréversible de bouger. Une telle réalisation, actuellement préférée, est représentée aux figures 5 et 6. Dans celles-ci, l'axe du tourillon 3b est excentré par rapport à l'axe d'un pivot 9 de ce tourillon. Dans l'une des réalisations de cette invention, cette excentricité était de 6,35 mm (1/4 pouce). Des paliers intérieur et extérieur de tourillon 1Oa et 10b assurent le montage rotatif du pivot du tourillon 9 dans l'extrémité supé- rieure du berceau 3. Une roue à vis sans fin 11 est disposée de façon concentrique par rapport au pivot de tourillon 9, et est située entre les extrémités inté- rieures des paliers de tourillon 10a et 10b, immobili- sant ainsi le tourillon à l'égard de tout mouvement axial. La roue à vis sans fin 11 est en prise avec un entraînement par vis sans fin 12, qui pivote dans des coussinets 13a et 13b. La rotation de la vis sans fin 12 fait tourner le tourillon excentré, ce qui produit une composante de mouvement normale au longeron d'entretoisement. Un accès à l'entralnement par vis sans fin à partir d'un emplacement extérieur de la navette est prévu à l'extrémité supérieure de l'arbre 12a de la vis sans fin. Les détails de cette disposition, ainsi que du mécanisme de verrouillage de l'arbre de la vis sans fin, sont présentés dans les vues agrandies des figures 7 et 8. L'extrémité supérieure de l'arbre 12a de la vis sans fin se termine en une tête de forme hexagonae qui fait saillie dans une cavité cylindrique 14a d'un écrou de verrouillage ou d'arrêt 14, qui est vissé dans la face supérieure ou rebord du berceau 3. L'écrou de verrouillage ou d'arrêt 14 comporte à 255706? l'extrémité supérieure de la cavité cylindrique 14a une collerette faisant saillie vers l'intérieur et présentant des encoches radiales. Une rondelle dentée en t1ôle à six dents, ayant un orifice central hexago- nal est montée de façon coulissante sur la tête he::nagonale d are 12a de la vis sans f in Des vis de reteiue de la rondelle dentée 16 sont vissées dans e palois de qorane d'ar rt qui délimitent la cavit. cyiindrim>>Ue i4a, et font saillie radialement dans les encoche-, radiales, dans des emplacements situés au-dçessis dtes dents de la rondelle dentée, pour linmiter le mouvemert de la rondelle dentée vers le ba.. Uin ressor- de co:pression 17 est disposé entre la rondelle dentée et -n paulement situé à la base de la t.te hexagonale de l'arbre de la vis sans fin. Lor-ue la rondrelle Rente en tôle 15 est dans sa p osition haute, en appui sur les vis 16, elle est emnechée de tourner puisque les dents de rondelle dentée font saillie dans les encoches radiales. Dans sa position la plus basse, représentée en pointillés, les dents de la rondelle sont dégagées des encoches radiales et l'arbre de la vis sans fin peut tourner. Les dispositions prises pour faire tourner l'arbre de la vis sans fin sont décrites dans la figure 9 dans laquelle on peut faire fonctionner une clé à vilebrequin classique, comportant une douille qui coiffe la tête hexagonale de l'arbre de la vis sans fin, pour enfoncer la couronne dentée à l'encon- tre de l'effet du ressort, ce qui dégage des encoches les dents de la rondelle, pour permettre la rotation de l'arbre de la vis sans fin dans un sans ou dans 1' autre. L'emploi d'un entraînement par vis sans fin pour faire tourner le tourillon fait disposer d'un mécanisme d'entralnemen-C irréversible2 dans lequel le mouvement de rotation du tourillon est empêché une fois le réglage effectué. Le mécanisme d'arrêt asso- cié procure une sécurité supplémentaire empêchant toute possibilité de rotation du tourillon. L'aménagement du tourillon excentré, tout en fournissant une composante de mouvement perpendi- culaire au longeron d'entretoisement adjacent, intro- duit aussi une composante de mouvement parallèle au longeron d'entretoisement. Comme on l'a examiné en liaison avec la figure 4b, la monture d'attache du berceau, qui est en prise avec le tourillon réglable, est en prise coulissante avec le longeron d'entretoi- ment associé 7b pour coulisser dans le sens de la longueur de ce longeron d'entretoisement, pendant le réglage. Tandis qu'un tel montage coulissant est représenté à la figure 4b, des dispositions supplémen- taires (non représentées) peuvent être prises pour fixer la monture d'attache du berceau une fois le réglage du tourillon achevé. Un autre mode de réalisation de l'invention est représenté dans les figures 10 et 11. Ici, de nouveau, on dispose d'un aménagement qui incorpore les principes de l'invention voulant qu'un tourillon réglable ait une composante de mouvement perpendicu- laire au longeron d'entretoisement adjacent, par l'in- termédiaire d'un mécanisme d'entratnement irréversible. Le tourillon 3b est fixé dans un bloc palier 18, qui est monté de façon coulissante dans des supports 20 disposés sur ses côtés opposés. Une vis 21, pourvue aussi d'une tête hexagonale et vissée dans le bloc porteur 18 monté de façon coulissante, est à ses extré- mités supérieure et inférieure, montée libre en rota- tion mais immobilisée axialement à l'encontre du coulissement. Ici, de nouveau, une clé à vilebrequin peut être adaptée sur la tête hexagonale pour faire 2557067O tourner ia vis de facon a déplacer le tourillon 3b, en i 'approchant ou en 1i loignant du longeron d entre- toisement adjacent Bien que l'invention ait été expliquée et dcrite en prenant la navette spatiale et un vehiicule spa-tial stabilisé par rotation comme exp!les, on comprendra que l invention est utilisable aveo d'autres véhicules spatiaux que ceux qui sont stabi.lisés par rotation et est applicable avec d'autres ] 0 lanceurs. REVENDICATIONS 1. Dispositif, destiné à supporter un véhicule spatial (1) dans un lanceur, comprenant: - un chassis porteur (3) destiné à recevoir et à porter le véhicule spatial (1); - plusieurs organes d'attache (3a, 3b, 3c, 3d) dans le chassis porteur (3) destines à être en prise avec le lanceur, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (9, 10a, 10b) pour le montage mobile d'au moins un orga- ne d'attache (3b) sur le chassis porteur (3) afin d'assurer une composante de mouvement suivant un trajet s'approchant et s'éloignant du lanceur l7b) pour permet- tre un réglage telquetous esorganes d'attache (3a à 3d) soient en prise avec le lanceur (7a, 7d), et un mécanis- me d'entraînement mécanique (11, 12) comprenant au moins un mécanisme d'entraînement rotatif (12) qui est en prise avec ledit organe d'attache (3b), et qui, pour sa rotation, est accessible à partir d'un emplace- ment extérieur au chassis porteur (3) et au lanceur en vue de déplacer ledit organe d'attache réglable (3b). 2. Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe d'entraînement rotatif (12) comprend un organe fileté monté rotativement dans le chassis porteur (3), en prise avec ledit organe d'attache (3b) et ayant une extrémité de couplage en rotation à partir d'un emplacement extérieur au chassis porteur (3),l'axe de rotation de l'organe fileté (12) étant parallèle à la trajectoire précitée. 3. Dispositif conforme à la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (18, 20) assurant audit organe d'attache réglable (3b) un montage coulissant suivant le trajet précité et en ce que l'organe d'entraînement rotatif comprend une vis montée en rotation dans le chassis porteur (3), en prise par Il filetage avec l'organe d'attache réglable (3b), l'axe de la vis étant sensiblement parallèle au trajet précité. 4. Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe d'attache comprend un tourillon (3b) ayant un pivot excentré (9) monté libre en rotation dans le chassis porteur (3), de sorte que ce tourillon (3b), lorsqu'on le fait tourner' une composante du mouvement suivant le trajet pjrec té; - une roue à vis sans fin (11) reliée à ce pivot (9); et - une vis sans fin (12) montée rotativement dans le chassis porteur (3), en prise avec cette roue vis sans fi:n (11) et ayant une extr&mité de couplage en rotation pour permettre de faire tourner la vis sans fin (12) à partir d'un empolacemrLent extérieur au chassis porteur (3), de façon a taire tourner la vis sans fin et le tourillon (3b). 5. Dispositif conforme à la revendication 4, 2n caractérisé en ce qu'il comprend un mécanisme d'arrêt en prise avec cette extremité, et comportant un organe de verrouillage (15) mobile qui est chargé par un ressort (17) et qui est normalement en position d'arrêt, cet organe de verrouillage (15) verrouillant la vis sans fin (12) contre la rotation, et pouvant à l'encon- tre du ressort (17) être écarté de la position d'arrêt pour permettre la rotation de la vis sans fin (12)o 6. Dispositif, destiné à supporter un véhicule spatial dans un lanceur, comprenant: - un chassis porteur (3) destiné à recevoir et à supporter le véhicule spatial (1) - plusieurs organes d'attache (3a à 3d) sur le chassis porteur (3) dest-inés à être en prise avec le lanceur, caractérisé en ce que l'un de ces organes d'attache comprend un tourillon (3b) muni d'un pivot (9), dont l'axe est excentré par rapport à l'axe de ce tourillon (3b) et lui est parallèle, et en ce que le dispositif comprend des moyens assurant au pivot (9) un montage libre en rotation sur le chassis porteur (3), de sorte que la rotation de ce tourillon (3b) autour de l'axe du pivot (9) donne au tourillon une compo- sante de mouvement suivant un trajet s'approchant et s'éloignant du lanceur (7b).