Brevet FR2597829A1 — publié le 19871030

" Conteneur de charges utiles et dispositif de fixation d'un tel conteneur pour des engins spatiaux ". L'invention concerne un conteneur de charges utiles et un dispositif de fixation de conteneur destinés au transport et au fonctionnement d'engins spatiaux. Actuellement, on utilise des charges utiles comme par exemple des dispositifs d'expérimentation 10 ou des installations de transmission d'informations qui sont intégrés solidairement à l'engin spatial. Ces dispositifs effectuent leur travail jusqu'à ce qu'ils soient défaillants ou Jusqu'à la fin de la durée d'utilisation de l'engin spatial. Pour prolonger la durée de vie de l'engin spatial, il faut ramener sur terre ce dispositif selon une procédure coûteuse, le réparer ou le transformer et le remettre sur orbite. I1 est plus avantageux sur le plan du coût et plus simple de remplacer des installations 20 défectueuses d'engins spatiaux ou des charges utiles dans l'espace par des dispositifs fonctionnant correctement. Le remplacement des charges utiles d'engins spatiaux suppose des dispositifs de liaison normalisés sur le plan mécanique, électrique, sur celui de la transmission des informations et sur celui de la transmission de la chaleur entre les charges utiles et la structure de l'engin spatial et ses dispositifs d'alimentation et d'évacuation. On connait un dispositif de transport et de mise en oeuvre de charges utiles pour engins spatiaux qui tient en partie compte des conditions cidessus. La demande de brevet allemand P 36 09 770.5 décrit un conteneur de charges utiles réalisé suivant le principe du Jeu de construction, conteneur qui prévoit trois surfaces de base normalisées pour des charges utiles de dimensions différentes ainsi que des parois latérales et des dispositifs de recouvrement, normalisés, 10 différents, adaptés. Ces conteneurs de charges utiles peuvent être montés solidement sur une plaque de fixation de conteneur à la fois sur terre et dans l'espace à l'aide d'une liaison par vis; la plaque de fixation est elle-même reliée à la structure de l'engin spatial. La 15 charge utile communique par des dispositifs de liaison - électriques, d'échange d'informations et d'échange de chaleur de l'engin spatial par deux contacts à fiche situés à l'extérieur du conteneur de charges utiles. L'inconvénient de ce dispositif de 20- transport et de mise en oeuvre de charges utiles est que la fixation mécanique sur la plaque de fixation de conteneur par des astronautes dans l'espace exige une habileté considérable. En particulier dans le cas de conteneurs de grandes dimensions et de masse importante, il est difficile de mettre en place de manière précise des éléments de liaison et de fixation malgré les moyens de guidage coniques prévus à cet effet. De plus, on a à l'extérieur du conteneur en tout deux liaisons par fiche qui, du fait de leur éloignement relativement important 30 par rapport à la charge utile, demande des conduites importantes se traduisant par un poids inutile au détriment de la charge utile. Un autre inconvénient est que ce dispositif de transport et de mise en oeuvre de charges utiles ne permet en tout que trois surfaces de base pour 35 des conteneurs. Les charges utiles qui nécessitent des surfaces de base plus grandes que celles existant au maximum doivent être logées de manière coûteuse en partie dans un second conteneur. La présente invention a pour but de créer un conteneur de charges utiles de structure modulaire, normalisé ainsi qu'un dispositif de fixation de conteneur, normalisé pour des engins spatiaux, conteneur qui puisse se fixer et se remplacer simplement à la fois sur terre et dans l'espace et qui remédie aux inconvé10 nients des moyens connus. A cet effet, l'invention concerne un conteneur de charges utiles et un dispositif de fixation de conteneur caractérisés en ce que le conteneur de charges utiles se compose d'une embase de conteneur extensible de manière modulaire ainsi que de parois latérales normalisées et de dispositifs pour couvrir, changer ou compléter le conteneur de charges utiles, les embases ayant sur leur face inférieure un moyen de guidage de section trapézoidale pour être reliées à un dispositif de fixation de conteneur dont la face supérieure comporte des bossages de section trapézoidale, ainsi qu'un dispositif de liaison de type fiche/prise, combiné pour établir des contacts mécaniques, électriques, de transmission de données et de thermiques appropriés. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'embase de conteneur a une forme rectangulaire et est susceptible d'être reliée de manière mécanique aux autres embases de conteneur. Suivant une autre caractéristique 30 de l'invention, l'embase de conteneur munie de parois latérales de longueur normalisée reliées au moyen de fixation et comportant des dispositifs de recouvrement forme un conteneur de transport et de charges utiles et de fonctionnement pour des engins spatiaux. Suivant une autre caractéristique M de l'invention, l'embase de conteneur comporte sur sa face inférieure une cavité de section trapézoïdale qui sert au guidage mécanique lors de la liaison d'un conteneur de charges utiles et d'un dispositif de fixation de conteneur. - Suivant une autre caractéristique -i de l'invention, l'embase de conteneur comporte un dispositif de liaison en forme de fiche pour les liaisons : électriques, de transmission de données et d'échange de _ 10 chaleur avec le dispositif de fixation de conteneur, dispositif de liaison qui est de préférence prévu au milieu de l'embase de conteneur et peut être occupé différemment suivant let conditions relatives à la charge utile. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la liaison mécanique du conteneur de charges utiles et du dispositif de fixation de conteneur se fait par des moyens de fixation appropriés et en ce _- ' que le dispositif de fixation de conteneur comporte des repères optiques pour aligner le conteneur de charges utiles. Suivant une autre caractéristique. ;- - de l'invention, le dispositif de fixation de conteneur -- --présente une forme rectangulaire quelles que soient les dimensions, forme qui présente des bossages parallèles, de section trapézoidale pour recevoir les conteneurs de - charges utiles. - - 1 a1 1 y Suivant une autre caractéristique de l'invention, les bossages de section trapézoïdale du dispositif de fixation de conteneur de charges utiles comportent à intervalles réguliers des dispositifs de liaison en forme de prises qui servent à recevoir les dispositifs de liaison en forme de fiches des conteneurs de charges utiles. " -.35 Suivant une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de liaison en forme de fiche/prise établit des contacts de liaison entre la charge utile et le dispositif de fixation de conteneur par des moyens mécaniques, électromécaniques, optiques et/ou électromagnétiques. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les surfaces de contact entre les organes de guidage à section trapézoidale des embases de conteneur et les bossages à section trapézoidale du dispositif 10 de fixation de conteneur assurent une évacuation de chaleur, passive d'une charge utile dans le conteneur de charges utiles. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'évacuation de la chaleur de la charge 15 utile se fait par un système à fluide caloporteur actif - dont le fluide caloporteur peut être fourni et évacué de la charge utile par un dispositif de liaison en forme de prise et un dispositif de liaison en forme de fiche. Suivant une autre caractéristique 20 de l'invention, l'évacuation de chaleur dans le bossage de section trapézoïdale du dispositif de fixation de conteneur se fait à l'aide d'un circuit actif à fluide caloporteur. Suivant une autre caractéristique 25 de l'invention, les dispositifs de fixation de conteneur sont fixés sur une structure d'engin spatial suivant un démontage différent et les conduites d'évacuation et d'alimentation peuvent être reliées entre elles et être raccordées à des installations d'alimentation et d'éva30 cuation externes. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les conteneurs de charges utiles ont des surfaces de base différentes suivant les exigences de la charge utile, surfaces qui correspondent à un multiple 35 de la surface de l'embase de conteneur. --0. A; - 0-2597829 * 6 Suivant une autre caractéristique de l'invention, les conteneurs de charges utiles ont des hauteurs différentes et se composent de dispositifs différents pour recouvrir, remplacer et compléter les conteneurs de charges utiles, et se composent au moins d'une embase de conteneur. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de fixation pour recouvrir, remplacer et compléter les conteneurs de charges utiles IOi se compose d'une feuille de protection thermique, souple. Suivant une autre caractéristique.de l'invention, le dispositif pour recouvrir, remplacer et compléter des conteneurs de charges utiles est muni de poignées qui permettent une mise en place et un rem15-! placement faciles des conteneurs de charges utiles sur le dispositif de fixation de conteneur, à terre et dans l*'espace et permettant aux astronautes de se tenir aux poignées et de pouvoir se déplacer. Enfin, suivant une autre caracté2O! ristique de l'invention, le dispositif pour recouvrir, remplacer les compléter des conteneurs de charges utiles comporte un mécanisme d'accostage qui permet une mise en place et un remplacement automatiques ou télécommandés des conteneurs de charges utiles dans l'espace. La présente invention sera décrite... de manière plus détaillée à l'aide d'un conteneur de f charges utiles et d'un dispositif de fixation de conte- neur représentés dans les dessins annexés, dans lesquels -la figure 1 montre un conteneur de charges utiles se composant de quatre embases normalisées et de parois latérales ainsi que de dispositifs de recouvrement au-dessus d'un dispositif de fixation de conteneur de charges utiles. - la figure 2 est une coupe trans35 versale d'un conteneur de charges utiles et d'un disposi-ôs::ecmoeduefuled rtcintemqe ope tif de fixation de conteneur au niveau des dispositifs de liaison en forme de fiches et de prises pour les liaisons électriques, les liaisons de transmission de données et les liaisons d'échange de chaleur. Le dispositif de fixation de conteneur de charges utiles 8 se compose d'une plaque rectangulaire munie de bossages 17 de section trapézoidale sur sa face supérieure; ces bossages servent à recevoir des moyens de guidage 4 de section trapézoidale 10 des conteneurs de charges utiles 1. Ce dispositif peut être fixé à une structure d'engin spatial de montage quelconque. Les conduites d'alimentation et d'évacuation prévues dans les bossages 17 de section trapézoidale sont reliées aux conduites d'alimentation et d'évacua15 tion de l'engin spatial. A des intervalles réguliers qui correspondent de préférence à la longueur de l'embase de conteneur 2, sont fixés des dispositifs de liaison 13 en forme de prises dans le bossage 17 de section trapézoïdale du dispositif de fixation de conteneur 8; 20 ces dispositifs de liaison 13 servent à recevoir le dispositif de liaison 12 en forme de fiche du conteneur de charges utiles 1 (figure 2). Les conteneurs de charges utiles 1 se placent sur le dispositif de fixation de conteneur 8 pour y être fixés de manière que chaque conteneur 1 vienne par son moyen de guidage 4 de section trapézoidale sur le bossage 17 de section trapézoïdale du dispositif de fixation de conteneur 8 (figure 2). Des repères prévus sur le dispositif de fixation de conteneur 8 permettent 30 à l'aide du moyen de guidage 4 de section trapézoïdale d'assurer un positionnement rapide et sûr du dispositif de liaison 12 en forme de fiche au-dessus du dispositif de liaison 13 en forme de prise pour que les dispositifs de fixation 5 appropriés relient le conteneur de charges 35 utiles 1, solidement à l'engin spatial. Les surfaces de contact 15 entre le conteneur de charges utiles 1 et le dispositif de fixation de conteneur 8 servent à la seule évacuation de chaleur 14 ou en plus à l'évacuation passive. La chaleur qui sort du conteneur 1 est reçue par un circuit à fluide caloporteur 16, actif, pour être évacuée, ce circuit étant parallèle aux parois latérales du bossage 17 de section trapézoidale du dispositif de fixation de conteneur 8. Pour recouvrir, remplacer ou compléter le conteneur de charges utiles 1, on peut munir celui-ci de dispositifs 11 pour recouvrir, remplacer ou compléter le conteneur de charges utiles comportant des poignées 7 pour les astronautes ainsi qu'un mécanisme 15 d'accostage 6 pour une installation automatique ou à télécommande. La fixation des conteneurs de charges utiles 1 sur des dispositifs de fixation de conteneur 8 ainsi que la fixation des poignées 7 sur les conteneurs de charges utiles 1 sont telles que les astronautes puis20 sent s'y tenir fermement et les utiliser pour se déplacer. Le système de conteneur à charges utiles, modulaire et normalisé et le dispositif de fixation de conteneur normalisé 8 permettent de réunir de manière simple des conteneurs de charges utiles 1 de 25 dimensions quelconques et de forme quelconque dans le cadre d'une trame rectangulaire, conteneurs qui peuvent être fixés et remplacés facilement sur l'engin spatial à la fois dans l'espace et sur terre. On dispose d'une liaison d'enfichage, normalisée pour toutes les instal30 lattons d'alimentation et d'évacuation nécessaires de la charge utile et permettant une évacuation passive 14 de la chaleur de la charge utile par les surfaces latérales du moyen de guidage 4 à section trapézoïdale. La liaison mécanique à la structure de l'engin spatial est 35 suffisamment solide pour que les astronautes puissent s'y tenir et puissent l'utiliser pour se déplacer. R E V E ND I CA T I 0 N S 1 ) Conteneur de charges utiles et dispositif de fixation d'un tel conteneur pour engins spatiaux, caractérisés en ce que le conteneur de charges utiles (1) se compose d'une embase de conteneur (2) extensible de manière modulaire ainsi que de parois latérales (10) normalisées et de dispositifs (11) pour couvrir, changer ou compléter le conteneur de charges utiles, les embases (2) ayant sur leur face inférieure un moyen 10 de guidage (4) de section trapézoidale pour être reliées à un dispositif de fixation de conteneur (8) dont la face supérieure comporte des bossages (17) de section trapézoïdale, ainsi qu'un dispositif de liaison de type fiche/prise, combiné pour établir des contacts mécani15 ques, électriques, de transmission de données et de thermiques, appropriés. 2 ) Conteneur et dispositif de fixation selon la revendication 1, caractérisés en ce que l'embase de conteneur (2) a une forme rectangulaire et 20 est susceptible d'être reliée de manière mécanique aux autres embases de conteneur (2). 3 ) Conteneur et dispositif de fixation de conteneur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisés en ce que l'embase de conteneur 25 (2) munie de parois latérales (10) de longueur normalisée reliées au moyen de fixation et comportant des dispositifs de recouvrement (11) forme un conteneur de transport et de charges utiles et de fonctionnement pour des engins spatiaux. 4 ) Conteneur et dispositif de fixation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisésen ce que l'embase de conteneur (2) comporte sur sa face inférieure une cavité de section trapézoïdale qui sert au guidage mécanique lors de la liaison d'un conteneur de charges utiles (1) et d'un dispositif de fixa- tion de conteneur (8). ) Conteneur et dispositif de fixation selon l'une. quelconque des revendications 1 à 4, caractérisés en ce que l'embase de conteneur (2) comporte un dispositif de liaison (12) en forme de fiche pour les liaisons électriques, de transmission de données et d'échange de chaleur avec le dispositif de fixation de conteneur (8), dispositif de liaison qui est de préférence prévu au milieu de l'embase de conteneur (2) et peut être occupé différemment suivant les conditions relatives à la charge utile. 6 ) Conteneur et dispositif de fixation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisés en ce que la liaison mécanique du conteneur 15 de charges utiles (1) et du dispositif de fixation de conteneur (8) se fait par des moyens de fixation (5) appropriés et en ce que le dispositif de fixation de conteneur (8) comporte des repères optiques pour aligner le conteneur de charges utiles (1). 7 ) Conteneur et dispositif de fixation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisés en ce que le dispositif de fixation de conteneur (8) présente une forme rectangulaire quelles que soient les dimensions, forme qui présente des bossages 25 (17) parallèles, de section trapézoïdale pour recevoir les conteneurs de charges utiles (1). 8 ) Conteneur et dispositif de fixation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisés en ce que les bossages (17) de section tra30 pézoldale du dispositif de fixation de conteneur de charges utiles (8) comportent à intervalles réguliers des dispositifs de liaison (13) en forme de prises qui servent à recevoir les dispositifs de liaison (12) en forme de fiches des conteneurs de charges utiles (1). -35 9 ) Conteneur et dispositif de fixa- Il tion selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisés en ce que le dispositif de liaison en forme de fiche/prise établit des contacts de liaison entre la charge utile et le dispositif de fixation de conteneur 5 (8) par des moyens mécaniques, électromécaniques, optiques et/ou électromagnétiques. ) Conteneur et dispositif de fixation selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisés en ce que les surfaces de contact (15) entre 10 -les organes de guidage (4) à section trapézoïdale des embases de conteneur (2) et les bossages (17) à section trapézoïdale du dispositif de fixation de conteneur (8) assurent une évacuation de chaleur (14), passive d'une charge utile dans le conteneur de charges utiles (1). 11 ) Conteneur et dispositif de fixation selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisésen ce que l'évacuation de la chaleur de la charge utile se fait par un système à fluide caloporteur actif dont le fluide caloporteur peut être fourni et évacué de la charge utile par un dispositif de liaison (13) en forme de prise et un dispositif de liaison (12) en forme de fiche. 12 ) Conteneur et dispositif de fixation selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisés en ce que l'évacuation de chaleur (14) dans le bossage (17) de section trapézoïdale du dispositif de fixation de conteneur (8) se fait à l'aide d'un circuit actif (16) à fluide caloporteur. 13 ) Conteneur et dispositif de fixa30 tion selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisésen ce que les dispositifs de fixation de conteneur (8) sont fixes sur une structure d'engin spatial suivant un démontage différent et les conduites d'évacuation et d'alimentation (9) peuvent être reliées entre elles et être raccordées à des installations d'alimenta- tlon et d'évacuation externes. ) Conteneur et dispositif de fixation selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisés en ce que les conteneurs de charges utiles (1) ont des surfaces de base différentes suivant les exigences de la charge utile, surfaces qui correspondent à un multiple de la surface de l'embase de conteneur. ) Conteneur et dispositif de fixation selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, 10 caractérisés en ce que les conteneurs de charges utiles (1) ont des hauteurs différentes et se composent de dispositifs différents (11) pour recouvrir, remplacer et compléter les conteneurs de charges utiles, et se composent au moins d'une embase de conteneur (2). 160) Conteneur et dispositif de fixation selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisés en ce que le dispositif de fixation (11) --pour recouvrir, remplacer et compléter les conteneurs de charges utiles se compose d'une feuille de protection ? 20 thermique, souple. > Conteneur et dispositif de fixation selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisés en ce que le dispositif (11) pour recouvrir, remplacer et compléter des conteneurs de charges utiles est muni de poignées (7) qui permettent une mise en place et un remplacement faciles des conteneurs de charges utiles 1) sur le dispositif de fixation de conteneur (8), à terre et dans l'espace et permettant aux astronautes de se tenir aux poignées et de pouvoir se déplacer. 18 ) Conteneur et dispositif de fixation selon l'une quelconque des revendications I à 17, caractérisés en ce que le dispositif (11) pour recouvrir, remplacer et compléter des conteneurs de charges utiles comporte un mécanisme d'accostage (6) qui permet une mise 35 en place et un remplacement automatiques ou télécommandés des conteneurs de charges utiles (1) dans l'espace.