Brevet FR2598383A1 — publié le 19871113

DISPOSITIF D'ARRIMAGE SUR ENGINS SPATIAUX L'invention se rapporte à un dispositif d'arrimage de structures déployables ou dépliables sur des engins spatiaux, en particulier de panneaux de 5 cellules solaires déployables sur des satellites, comprenant une ou plusieurs attaches qui exercent la force de serrage et de précontrainte nécessaire sur la structure considérée au moyen de câbles sollicités en traction. Un tel dispositif d'arrimage est connu par le brevet allemand 30.42.923. Dans ce dispositif, chaque attache individuelle est constituée par deux câbles 13,14 de même longueur qui sont respectivement raccordés à leurs extrémités par une traverse en forme de joug. 15 L'un des raccordements, la tête 15 de l'attache, est solidement fixé au panneau le plus externe d'un générateur solaire, le second raccordement est accroché de façon amovible dans un dispositif de libération 12 sur l'engin spatial. Après leur libération, les câbles 20 13,14 sont enroulés par des ressorts à rubans 9,10 qui leur sont reliés et restent sur le panneau du générateur solaire. Comme d'une façon générale plusieurs de ces attaches sont nécessaires pour un générateur solaire, il faut que tous les dispositifs de libération 12 soient accouplés mécaniquement et synchronisés. Le nombre relativement grand de pièces, en particulier de pièces mobiles, ainsi que la mécanique compliquée des 5 dispositifs de libération, rendent ce dispositif comparativement lourd, onéreux et fragile. Par la demande de brevet européen 0.121.959 et le brevet américain 44.26. 053, on connaît des systèmes dans lesquels les structures déployables sont logées 10 dans des conteneurs en forme de caisses et la libération s'effectue par ouverture des couvercles des conteneurs. Les conteneurs et les couvercles sont initialement raccordés par plusieurs bandes métalliques en forme d'U, collées ou soudées, dont les branches libres sont fixées 15 à un câble commun. Une extrémité de ce câble est solidaire du conteneur, tandis que son autre extrémité est précontrainte par un ressort de traction. A proximité de l'extrémité fixe du câble est placé un dispositif de coupe, par exemple un coupe-câble 20 pyrotechnique ou électrique qui sectionne le câble précontraint en cas de besoin. La force élastique agissant sur le câble arrache les bandes métalliques en forme d'U des points de raccordement, le couvercle du conteneur peut s'ouvrir et la structure est déployée. 25 L'emprisonnement de la structure dans un conteneur fermé rend ce type de dispositif relativement lourd, coûteux, compliqué et encombrant. Le câble lui-même n'est pas utilisé en tant qu'élément de fixation mécanique, mais seulement en tant qu'organe de déclenchement. Si les 30 bandes de raccordement en forme d'U ne sont pas complètement retirées, par exemple par suite de rupture, le couvercle ne peut pas être ouvert et l'ensemble du dispositif ne fonctionne plus. Compte tenu des inconvénients des solutions 35 connues, la présente invention a pour objet de mettre au point un dispositif d'arrimage aussi léger que possible, simple et par conséquent fiable. Ce résultat est atteint selon l'invention par le fait que chaque attache présente la combinaison des caractéristiques suivantes: - un câble dont la première extrémité interne est raccordée à l'engin spatial, tandis que la seconde extrémité externe est raccordée à un élément - par exemple à un élément le plus externe - de la structure; 10 - un élément de butée axial respectivement placé à l'extrémité interne et à l'extrémité externe du câble; - au moins un dispositif de coupe déclenchable au moment voulu pour le sectionnement du câble; - un dispositif de réglage pour modifier la longueur efficace du câble; - un organe intermédiaire élastique pour l'amortissement des chocs et pour la compensation des différentes variations dimensionnelles du câble et de la 20 structure. Chaque attache individuelle du dispositif ne comprend donc qu'un câble sollicité en traction et au moins un dispositif de coupe pour le sectionnement du câble. Le dispositif de coupe remplace un mécanisme de 25 déclenchement plus lourd et moins fiable et s'acquitte tout aussi bien de la libération en une seule fois de l'attache, auquel cas, pour des raisons de sécurité, on peut également envisager l'installation de deux dispositifs de coupe. L'insertion d'un organe intermédiaire élastique a pour but d'amortir les charges maximales et de compenser les différentes variations dimensionnelles se produisant en raison des grandes différences de températures régnant sur la terre et dans l'espace. La 35 modification de la longueur efficace du câble permet de compenser les imprécisions de la fabrication et de maintenir une force définie du câble. Par la combinaison d'éléments individuels en soi connus, on obtient par conséquent des attaches 5 particulièrement légères et simples qui peuvent être libérées individuellement, en groupes ou en totalité, par exemple au moyen d'un circuit électrique, le dispositif pouvant ainsi être utilis6 également pour un d6ploiement partiel suivi d'un déploiement consécutif 10 total de la structure. Dans le dispositif d'arrimage selon l'invention, il est avantageux que le dispositif de règlage pour modifier la longueur du câble soit réalisé sous la forme d'un écrou de serrage, que l'organe 15 intermédiaire élastique soit constitué par une ou plusieurs rondelles Belleville et que l'écrou de serrage et les rondelles Belleville soient disposés concentriquement au câble entre une armature de guidage du câble montée sur l'élément à chaque fois considéré de 20 la structure et l'extrémité externe du câble. Dans un mode de réalisation selon l'invention, le dispositif de coupe pour le sectionnement du câble est réalisé sous la forme d'un coupe-câble pyrotechnique qui est fixé sur l'engin 25 spatial à proximité de l'extrémité interne du câble. Selon une autre caractéristique de l'invention, une douille de serrage peut avantageusement être fixée au câble entre l'armature de guidage du câble et le coupe-câble à proximité de l'armature. Dans le dispositif selon l'invention, le câble est réalisé sous la forme d'un câble d'acier et les éléments de butée axiaux aux extrémités du câble sont réalisés sous la forme de sabots de câble. Les rondelles Belleville, en tant qu'organe intermédiaire -élastique, présentent l'avantage que l'élasticité ne varie pas très fortement sur toute la course élastique, si bien que la force du câble reste à peu près constante. Le réglage de la longueur du câble 5 s'effectuant à l'extrémité externe de ce dernier est favorable en raison de sa meilleure accessibilité. Les coupe-câbles pyrotechniques possèdent une grande force de coupe pour une faible masse et peuvent être facilement raccordés à une unité de commande 10 centrale par un câble d'allumage. La douille de serrage entre le coupe-câble et l'armature de guidage du câble empêche un glissement incontrôlé du câble coupé ainsi que du dispositif de réglage et des rondelles Belleville qui pourrait 15 endommager la structure ou se coincer dans celle-ci. L'acier est un -matériau de câble solide, économique, résistant aux hautes températures et qui - à l'inverse des fibres synthétiques - n'est pas sujet au fluage. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description d'un mode de réalisation pris comme exemple, mais non limitatif, et illustré par le dessin annexé. Sur le dessin, la figure unique représente, de façon simplifiée, tous les éléments essentiels d'une attache 25 et leur corrélation par rapport aux éléments de construction voisins. Le dispositif d'arrimage 1 se compose généralement de plusieurs attaches 2 qui sont raccordées, d'une part, à l'engin spatial 3 et, d'autre 30 part, à la structure 4, en l'occurrence un générateur solaire constitué de panneaux de cellules solaires déployables. Si la structure 4 est exclusivement prévue pour un déploiement complet, toutes les attaches 2 agissent sur le même élément 5 le plus externe. Mais si la structure 4 doit être tout d'abord partiellement déployée dans un premier temps, puis complètement déployée dans un second temps, alors seulement une partie des attaches 2 agit sur l'élément 5 le plus 5 externe, tandis que les autres attaches 2 maintiennent le plus externe de ces éléments qui ne sont pas prévus pour un déploiement partiel, donc en général le deuxième élément à partir de l'extérieur. A ce propos, il convient de préciser que 10 "interne" équivaut à "proche de l'engin spatial 3" et "externe" à "éloigné de l'engin spatial 3". Sur la figure, on a représenté les éléments essentiels d'une attache 2 qui comprend un câble précontraint 6 qui est sollicité en traction et auquel 15 est associé un coupe-câble pyrotechnique 14. Comme chaque attache 2 n'est libérée qu'une seule fois et que cette libération ne doit pas être réversible, le câble 6 est simplement sectionné mécaniquement au moyen du coupe-câble 14. L'introduction des forces aux extrémités 20 interne 7 et externe 8 du câble 6 s'effectue au moyen de sabots de câble 9 à surface d'appui sphérique, ce qui, en cas de points d'appuis désalignés, permet d'éviter une flexion du câble augmentant la tension. Pour l'introduction des forces et le guidage du câble, une 25 armature 10 est prévue sur l'élément 5 le plus externe de la structure 4. Entre cette armature et l'extrémité externe 8 du câble, sont insérées plusieurs rondelles Belleville 11 qui agissent en tant qu'organe d'amortissement élastique. Celles-ci sont en premier 30 lieu destinées à compenser les différentes variations dimensionnelles de la structure 4 et du câble 6 intervenant par suite des grandes différences de température régnant sur la terre et dans l'espace en liaison avec les différents coefficients de dilatation 35 thermiques du matériau du câble et de la structure (acier/matière plastique renforcée de fibres chimiques), en ce sens qu'elles maintiennent sensiblement constante la force de traction du câble précontraint 6, même en cas de déplacements relatifs. Le 5 réglage de la précontrainte désirée s'effectue en tournant l'écrou de serrage 12 muni d'un taraudage, la précontrainte devant être suffisamment grande pour que les éléments repliés de la structure viennent s'appliquer sans jeu les uns sur les autres dans toutes 10 les conditions de charge. Une douille de serrage 13 est solidement fixée au câble 6 entre le coupe- câble 14 et l'armature de guidage 10. Cette douille a pour tâche d'empêcher que la partie sectionnée du câble 6 avec les éléments de règlage et élastiques qui y sont suspendus 15 ne s'6chappe et endommage la structure ou se coince à l'intérieur de celle-ci. Pour augmenter la fiabilité du fonctionnement, il peut être avantageux, dans certains cas, d'associer à chaque câble 6 deux coupe-câbles 14 indépendants l'un de 20 l'autre. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'arrimage de structures déployables ou dépliables sur des engins spatiaux, en particulier de panneaux de cellules solaires déployables 5 sur des satellites, comprenant une ou plusieurs attaches qui exercent la force de serrage et de précontrainte nécessaire sur la structure considérée au moyen de câbles sollicités en traction, caractérisé par le fait que chaque attache (2) présente la combinaison des 10 caractéristiques suivantes: - un câble (6) dont la première extrémité interne (7) est raccordée à l'engin spatial (3) et dont la seconde extrémité externe (8) est raccordée à un élément (5) - par exemple le plus externe - de la 15 structure (4); - un élément de butée axial respectivement placé à l'extrémité interne (7) et à l'extrémité externe (8) du câble (6); - au moins un dispositif de coupe déclenchable 20 au moment voulu pour le sectionnement du câble (6); - un dispositif de réglage pour modifier la longueur efficace du câble; - un organe intermédiaire élastique pour l'amortissement des chocs et pour la compensation des 25 différentes variations dimensionnelles du câble (6) et de la structure (4). 2. Dispositif d'arrimage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif de réglage pour modifier la longueur du câble 30 est réalisé sous la forme d'un écrou de serrage (12), que l'organe intermédiaire élastique est constitué par une ou plusieurs rondelles Belleville (11) et que l'écrou de serrage (12) et les rondelles Belleville sont disposés concentriquement au câble (6) entre une armature (10) de guidage du câble montée sur l'élément (5) à chaque fois considéré de la structure (4) et l'extrémité externe (8) du câble (6). 3. Dispositif d'arrimage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le dispositif de coupe pour le sectionnement du câble (6) est réalisé sous la forme d'un coupecâble pyrotechnique (14) qui est fixé sur l'engin spatial (3) à proximité de 10 l'extrémité interne (7) du câble (6). 4. Dispositif d'arrimage selon les revendications 2 et 3, caractérisé par le fait qu'une douille de serrage (13) est fixée au câble (6) entre l'armature (10) de guidage du câble et le coupe-câble 15 (14) à proximité de l'armature (10). 5. Dispositif d'arrimage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le câble (6) est réalisé sous la forme d'un câble d'acier et que les éléments de butée axiaux aux 20 extrémités (7,8) du câble sont réalisés sous la forme de sabots de câble (9).