Brevet FR2651205A1 — publié le 19910301

L'invention concerne un dispositif de verrouillage pour des générateurs solaires déployables se composant de plusieurs panneaux qui sont chaque fois reliés de manière pivotante aux panneaux voisins par des axes de rotation, l'un de deux panneaux voisins présentant, sur son côté tourné vers l'axe de rotation commun, un levier d'encliquetage qui est monté de façon pivotante par une extrémité sur ledit panneau, qui est pourvu à son autre extrémité d'un axe d'encliquetage à peu près parallèle à l'axe de rotation et qui est sollicité par un ressort en direction de l'axe de rotation commun, et l'autre panneau étant muni chaque fois d'un élément de guidage avec un contour de guidage incurvé qui se termine par une encoche d'encliquetage et contre lequel l'axe d'encliquetage est appliqué de façon déplaçable. Un tel dispositif est connu par le document DE-C2-32 15 434. Il doit être utilisé sur des générateurs solaires déployables de satellites, qui se composent de plusieurs panneaux portant des cellules solaires et reliés de manière pivotante par des axes de rotation chaque fois aux panneaux voisins. A l'état replié, les panneaux sont appliqués les uns contre les autres et leur déploiement est empêché par des dispositifs de butée spéciaux. Tout le paquet de panneaux est appliqué contre le satellite. Après la libération de l'opération de déploiement par dégagement des dispositifs de butée, les différents panneaux pivotent, autour des axes de rotation respectifs, jusqu'à une position déployée, dans l'ensemble allongée. Le mouvement de déploiement peut être provoqué par le fait que des ressorts, d'abord sous précontrainte, exercent des couples correspondants dans la zone des axes de rotation. Il est également possible de prévoir des mécanismes de commande par câble, comme ils sont décrits par exemple dans Aircraft Engineering, janvier 1984, page 2 à 5, notamment figure 4. Dans le dispositif de verrouillage selon le document DE-02- 32 15 434, chaque fois l'un de deux panneaux voisins présente, sur son côté tourné vers l'axe de rotation commun, un levier d'encliquetage qui est monté de façon rotative par une extrémité sur le panneau et porte à son autre extrémité un axe d'encliquetage à peu près parallèle à l'axe de rotation. Chaque fois l'autre panneau est équipé, sur son côté tourné vers l'axe de rotation commun, d'un élément de guidage présentant un contour de guidage incurvé, à savoir un bord de forme semi-circulaire. A son extrémité portant l'axe d'encliquetage, le levier d'encliquetage est sollicité par un ressort agissant en direction de l'axe de rotation commun, de sorte que l'axe d'encliquetage est en appui contre le contour de guidage. Le contour de guidage de l'élément de guidage se termine par une encoche d'encliquetage ménagée sensiblement radialement par rapport à l'axe de rotation. A l'état replié du générateur solaire, l'axe d'encliquetage est en appui chaque fois contre l'extrémité du contour de guidage qui est opposée à l'encoche d'encliquetage. Pendant l'opération de déploiement, chaque fois deux panneaux voisins pivotent autour de leur axe de rotation commun, l'axe d'encliquetage glissant le long du contour de guidage, jusqu'à ce qu'il s'encliquete enfin dans l'encoche d'encliquetage dans laquelle il est maintenu sous l'action de la force de ressort orientée radialement vers l'intérieur. Cette force de ressort garantit également que l'axe reste toujours en contact avec le contour de guidage pendant l'opération de déploiement. La longueur du contour de guidage ou du chemin de glissement de l'axe d'encliquetage jusqu'à a l'encliquetage dans l'encoche d'encliquetage est dimensionnée de manière telle qu'une distance angulaire entre deux panneaux voisins chaque fois d'environ 180 soit parcourue entre la position repliée et la position déployée. Le verrouillage en position déployée allongée du générateur solaire s'effectue chaque fois par l'encliquetage de l'axe d'encliquetage dans l'encoche, dans laquelle il est maintenu par la force de ressort. Le générateur solaire, sur lequel ce dispositif de verrouillage connu est utilisé, est amené en une seule opération de déploiement dans une position dans l'ensemble allongée. Cependant il est parfois exigé que le générateur solaire ne soit pas déployé en une seule fois, mais que d'abord par exemple seulement le panneau le plus à l'extérieur soit pivoté sous un angle de 90 , tandis que tous les autres panneaux restent à l'état replié. Un tel déploiement partiel peut par exemple être souhaité sur une orbite de transfert, tant que le satellite n'a pas encore atteint son orbite définitive, par exemple géostationnaire, et sur laquelle les générateurs solaires complètement déployés seraient gênants lors de manoeuvres ultérieurs de changement de position ou de trajectoire, par exemple lors de l'injection en apogée. A l'état partiellement déployé des générateurs solaires, une certaine part de l'énergie pouvant être produite est déjà disponible, afin de pouvoir alimenter au moins une partie des composants consommateurs d'énergie. Lorsque l'orbite définitive est atteinte, les générateurs solaires devront être complètement déployés, tous les panneaux étant amenés finalement aussi dans une position allongée. Le dernier panneau, qui avait déjà été pivoté d'environ 90 lors du déploiement partiel, doit être pivoté à nouveau d'environ 90 . Par conséquent, il doit y avoir, entre ce dernier panneau, c'est-à-dire le panneau le plus à l'extérieur, et l'avant-dernier panneau, un dispositif de verrouillage qui permet d'une part d'amener le panneau le plus à l'extérieur à partir de la position repliée dans la position partiellement déployée, c'est-à-dire pivotée de 90 , et de le verrouiller temporairement dans cette position, et qui assure d'autre part l'opération de déroulement ultérieur jusqu'à l'état terminal allongé, avec verrouillage subséquent. Bien entendu, on peut aussi exiger que non seulement le panneau le plus à l'extérieur, mais par exemple les deux panneaux le plus à l'extérieur subissent ensemble un déploiement partiel. Dans ce cas, le dispositif de verrouillage correspondant doit être prévu entre l'avant-dernier panneau et le panneau qui se raccorde vers l'intérieur. L'invention a pour but de fournir un dispositif de verrouillage du type cité au début, qui permet, avec une faible dépense en appareils et une grande fiabilité, un déploiement partiel d'au moins un des panneaux d'un générateur solaire composé de plusieurs panneaux et le verrouillage temporaire de ce panneau dans une position intermédiaire, ne correspondant pas encore à la position allongée définitive du générateur solaire, ainsi que le déploiement ultérieur jusqu'à ladite position définitive et le verrouillage subséquent. Conformément à l'invention ce but est atteint dans le cas d'un dispositif de verrouillage par le fait - que le contour de guidage présente un tronçon de came extérieur, s'étendant sur une première plage angulaire et se trouvant à une distance radiale plus grande de l'axe de rotation commun, et un tronçon de came intérieur se raccordant au premier, s'étendant sur une deuxième plage angulaire et se trouvant à une distance radiale plus petite de l'axe de rotation commun, - qu'il est prévu un disque de commande qui est décalé axialement par rapport à l'élément de guidage, qui peut être tourné autour de l'axe de rotation commun, dans le sens allant de la première plage angulaire vers la deuxième, et qui présente une encoche d'entraînement ménagée radialement, et un contour extérieur incurvé dont la distance radiale de l'axe de rotation commun est inférieure à celle du tronçon de came extérieur et supérieure à celle du tronçon de came intérieur du contour de guidage, - et qu'il est prévu un élément d'arrêt qui, après que l'axe d'encliquetage a quitté le tronçon de came extérieur du contour de guidage, empêche le déplacement ultérieur de cet axe sur le tronçon de came intérieur, aussi longtemps qu'il n'a pas été amené en prise avec l'encoche d'entraînement du disque de commande. Selon les caractéristiques ci-dessus, le contour de guidage de l'élément de guidage doit maintenant se composer de deux tronçons de came raccordés l'un à l'autre. Un tronçon de came extérieur, caractérisé par une plus grande distance radiale de l'axe de rotation commun, doit s'étendre sur une première plage angulaire, et un tronçon de came intérieur se raccordant, caractérisé par une plus petite distance radiale de l'axe de rotation commun, doit s'étendre sur une deuxième plage angulaire. En outre, il est prévu un disque de commande qui est décalé axialement par rapport à l'élément de guidage et peut être tourné autour de l'axe de rotation commun, surtout dans le sens de rotation allant de la première plage angulaire vers la deuxième plage angulaire. Ce disque de commande doit présenter une encoche d'entraînement ménagée radialement et être par ailleurs pourvu, à l'instar de l'élément de guidage, d'un contour extérieur incurvé dont la distance radiale de l'axe de rotation commun est cependant inférieure à celle du tronçon de came extérieur et supérieure à celle du tronçon de came intérieur du contour de guidage de l'élément de guidage. Enfin il est prévu un élément d'arrêt qui empêche que, après l'achèvement du déploiement partiel effectué par l'intermédiaire du tronçon de came extérieur du contour de guidage, l'axe d'encliquetage puisse être déplacé plus loin sur le tronçon de came intérieur. L'élément d'arrêt doit être disposé de telle manière qu'il n'empêche ce déplacement ultérieur que pendant le temps durant lequel l'axe d'encliquetage n'a pas encore été amené en prise avec l'encoche d'entraînement du disque de commande rotatif. Cet engagement se produit au début de l'opération de déploiement définitive, succédant finalement au déploiement partiel. Selon des modes de réalisation et aspects particuliers non limitatifs de l'invention: 1) les tronçons de came extérieur et intérieur du contour de guidage peuvent avoir une forme d'arc de cercle, 2) le tronçon de came intérieur peut former la limite intérieure d'une fente courbe dans l'élément de guidage, qui débouche sur un côté dans l'encoche d'encliquetage et sur l'autre côté, tourné vers le tronçon de came extérieur, dans une ouverture orientée vers l'extérieur et d'une largeur correspondant au moins au diamètre de l'axe d'encliquetage, le bord de cette ouverture qui est opposé au tronçon de came extérieur formant l'élément d'arrêt, 3) le disque de commande peut posséder sensiblement la forme d'un disque circulaire, 4) la première et la deuxième plage angulaire peuvent être chacune d'environ 90 . Un exemple de réalisation de l'invention est expliqué ci-après de manière détaillée à l'aide des dessins schématiques, sur lesquels la figure 1 représente un dispositif de verrouillage conforme à l'invention, à l'état replié des deux panneaux voisins, la figure 2 représente le dispositif de verrouillage de la figure 1, à l'état de déploiement partiel des deux panneaux, la figure 3 représente le dispositif de verrouillage selon la figure 1 s'acheminant vers le déploiement définitif, et la figure 4 représente le dispositif de verrouillage selon la figure 1 à l'état complètement déployé. La figure 1 montre les parties voisines de deux panneaux 1 et 2, reliés de manière pivotante l'un à l'autre, d'un générateur solaire déployable. Les deux panneaux peuvent être tournés autour d'un axe de rotation 3 commun. La figure 1 montre l'état auquel tous les panneaux du générateur solaire sont appliqués les uns contre les autres et le générateur est ainsi complètement replié. Parmi tous les panneaux du générateur solaire deux seulement sont représentés (partiellement), les autres panneaux étant reliés, à la manière d'un accordéon, à ceux montrés et entre eux par des axes de rotation parallèles à l'axe de rotation 3 représenté. Un panneau 1 porte, sur son côté tourné vers l'axe de rotation 3 commun, un levier d'encliquetage 4 qui est monté de façon pivotante par une extrémité sur le panneau et porte à son autre extrémité un axe d'encliquetage 5 orienté parallèlement à l'axe de rotation 3. L'autre panneau 2 présente, sur son côté tourné vers l'axe de rotation 3 commun, un élément de guidage 6 avec un contour de guidage incurvé se terminant par une encoche d'encliquetage 7. Le contour de guidage est divisé en un tronçon de came extérieur 8 et un tronçon de came intérieur 9. La distance du tronçon de came extérieur 8 de l'axe de rotation 3 commun est plus grande que celle du tronçon de came intérieur 9. Il en résulte par conséquent un palier 10 dans le contour de guidage. Le tronçon de came extérieur 8 s'étend sur une première plage angulaire d'environ 90 et le tronçon de came intérieur 9 s'étend sur une deuxième plage angulaire également d'environ 90 . Il forme en même temps la délimitation intérieure d'une fente 11 courbe dans l'élément de guidage 6, qui débouche sur un côté dans l'encoche d'encliquetage 7 et sur l'autre côté, tourné vers le tronçon de came extérieur 8, dans une ouverture 12 orientée vers l'extérieur. La largeur de cette ouverture 12 correspond au moins au diamètre de l'axe d'encliquetage 5. Un disque de commande 13 est disposé avec un décalage axial par rapport à l'élément de guidage 6, de manière à pouvoir être tourné autour de l'axe de rotation 3 commun. Pour le fonctionnement, il est important que le disque de commande 13 puisse être tourné dans le sens allant de la première plage angulaire (tronçon de came extérieur 8) vers la deuxième plage angulaire (tronçon de came intérieur 9). Le disque de commande présente une encoche d'entraînement 14 ménagée radialement, dont la largeur est dimensionnée telle qu'elle puisse recevoir l'axe d'encliquetage 5. L'extrémité du levier d'encliquetage 4 portant l'axe d'encliquetage est tirée en direction de l'axe de rotation par un ressort (non représenté), de sorte que l'axe d'encliquetage 5, qui est en appui contre le tronçon de came extérieur 8 du contour de guidage, est maintenu en contact permanent avec l'axe de rotation. Les tronçons de courbe extérieur 8 et intérieur 9 du contour de guidage de l'élément de guidage 6 ont chacun une forme d'arc de cercle. Cela n'est toutefois pas absolument nécessaire, et d'autres formes de courbure sont concevables, par exemples celles avec lesquelles la distance radiale d'avec l'axe de rotation 3 diminue progressivement dans le sens de rotation mentionné ci-dessus. Dans l'exemple présent, le disque de commande 13 a une forme circulaire, son rayon étant inférieur à celui du tronçon de came extérieur 8 et supérieur à celui du tronçon de came intérieur 9. Afin d'amener le panneau 1 par rapport au panneau 2 à un état de déploiement partiel, il faut d'abord dégager les dispositifs de butée (non représentés) qui maintiennent le panneau 1 solidement sur le panneau 2. Ensuite, le mouvement pivotant du panneau 1 sur une première plage angulaire peut s'effectuer, à savoir dans le sens des aiguilles de la montre dans l'exemple représenté. A cet effet, un couple correspondant est exercé sur le panneau 1, par exemple par un mécanisme de commande par câble (non représenté) entraîné par moteur, ou par des ressorts précontraints (non représentés) en prise dans la zone de l'axe de rotation 3. Lors du mouvement pivotant dans le sens des aiguilles de la montre, l'axe d'encliquetage 5 glisse sur le tronçon de came extérieur 8, jusqu'à ce qu'il s'engage, après une rotation d'environ 90 du panneau, dans l'ouverture 12 de la fente 11 courbe. Suite à la traction du ressort (non représenté) agissant en direction de l'axe de rotation 3, l'axe d'encliquetage 5 entre en contact, dans l'ouverture 12, avec le contour extérieur incurvé, à savoir de forme circulaire, du disque de commande 13. Ce dernier est découplé de la rotation du panneau 1 et n'effectue par conséquent pas de mouvement rotatif pendant le déploiement partiel. Comme le montre la figure 2, l'axe d'encliquetage 5 est maintenant bloqué dans l'ouverture 12, car un élément d'arrêt 15 l'empêche de se déplacer davantage dans le sens des aiguilles de la montre sur le contour extérieur du disque de commande 13. L'élément d'arrêt 15 est formé par le bord, opposé au tronçon de came extérieur 8, de l'ouverture 12 dans laquelle débouche la fente 11 courbe. L'action de ressort radiale interdit à l'axe d'encliquetage de quitter de lui-même l'ouverture 12. La position montrée dans la figure 2 correspond ainsi à l'état de déploiement partiel verrouillé, dans lequel le panneau 1 est pivoté par rapport au panneau 2, de la valeur d'une première plage angulaire, ici d'environ 90 . On part de la supposition que les autres panneaux (non représentés), succédant vers l'intérieur à partir du panneau 2, se trouvent toujours à l'état replié, c'est-à-dire qu'ils sont appliqués, avec le panneau 2, en tant que paquet de panneaux compact contre le corps du satellite, o ils sont maintenus par un deuxième dispositif de butée (non représenté). A cet état de déploiement partiel du (des) générateur(s) solaire(s), le satellite est généralement orienté de telle manière que le panneau 1 le plus à l'extérieur, partiellement déployé, soit orienté avec sa normale de surface entièrement vers le soleil, de sorte qu'une partie de l'énergie totale pouvant être produite est déjà disponible. Lorsque le déploiement complet du panneau 1 par rapport au panneau 2 doit être amorcé, le disque de commande 13 est entraîné en rotation, à savoir dans le sens des aiguilles de la montre dans l'exemple de réalisation. Après une rotation d'environ 90 , l'encoche d'entraînement 14 parvient à une position dans laquelle elle fait directement face à l'ouverture 12, de sorte que l'axe d'encliquetage 5 est tiré dans l'encoche d'entraînement 14 par l'action de ressort mentionnée, orientée radialement vers l'intérieur, et est en appui contre le tronçon de came intérieur 9 du contour de guidage de l'élément de guidage 6. L'élément d'arrêt n'est maintenant plus en mesure d'empêcher l'axe d'encliquetage 5 de se déplacer le long du tronçon de came intérieur 9. Il en est de même pour la rotation ultérieure du panneau 1 qui était jusqu'à présent également bloquée par le fait que l'axe d'encliquetage 5 était maintenu par l'élément d'arrêt 15. Bien entendu, la distance entre le contour extérieur du disque de commande 13 et le bord intérieur de l'élément d'arrêt 15 dans la zone de l'ouverture 12 doit à cet effet être inférieure au diamètre de l'axe d'encliquetage 5. Par ailleurs, dans l'exemple de réalisation, la largeur radiale de la fente 11 courbe doit au moins être aussi grande que le diamètre de l'axe d'encliquetage 5. Un état intermédiaire du déploiement ultérieur est représenté dans la figure 3 dans laquelle le disque de commande 13 est déjà tourné dans une mesure telle que l'encoche d'entraînement 14 se trouve à peu près au milieu entre l'ouverture 12 et l'encoche d'encliquetage 7. Pendant le déploiement ultérieur, qui s'effectue sur la deuxième plage angulaire également d'environ 90 , c'est-à- dire sur la longueur du tronçon de came intérieur 9, ou aussi déjà depuis le début de la rotation du disque de commande 13, à partir de l'état représenté dans la figure 2, la rotation de celui-ci peut être couplée au déploiement des autres panneaux. Cela peut être réalisé par le fait que le disque de commande 13 est réalisé sous la forme d'un disque de guidage de câble et est intégré dans un mécanisme de commande par câble. Cela n'est cependant pas absolument nécessaire pour l'invention, car le disque de commande 13 peut aussi être entièrement indépendant des autres mécanismes de déploiement. Il faut simplement veiller à ce que le disque de commande 13 soit découplé, pendant le déploiement partiel, de la rotation du panneau 1 par rapport au panneau 2 au moins dans une mesure telle que l'encoche d'entraînement 14 ne soit pas encore tournée jusqu'à l'ouverture 12 à la fin du déploiement partiel, lorsque l'axe d'encliquetage 5 est tiré dans ladite ouverture. De même, la position initiale de l'encoche d'entraînement 14 n'est pas limitée à celle représentée dans la figure 1. Dans le cas extrême, cette position initiale peut par exemple se trouver directement avant la position angulaire dans laquelle se trouve l'ouverture 12. Selon la figure 4, le panneau 1 parvient enfin à une position dans laquelle l'axe d'encliquetage 5 est tiré dans l'encoche d'encliquetage 7, sous l'action de ressort orientée vers l'intérieur, et est maintenu dans cette rainure, ce qui assure le verrouillage du panneau. La distance angulaire entre les deux panneaux 1 et 2 est maintenant de 180 , et le panneau 1 est en appui stable contre des butées (non représentées) du panneau 2. Les autres panneaux sont aussi entièrement déployés, et l'ensemble du générateur solaire, composé de ces panneaux, se trouve par conséquent dans une position allongée. RgydniçwcaQuiQr 1. Dispositif de verrouillage pour des générateurs solaires déployables se composant de plusieurs panneaux qui sont chaque fois reliés de manière pivotante aux panneaux voisins par des axes de rotation, l'un de deux panneaux voisins présentant, sur son côté tourné vers l'axe de rotation commun, un levier d'encliquetage qui est monté de façon pivotante par une extrémité sur ledit panneau, qui est pourvu à son autre extrémité d'un axe d'encliquetage à peu près parallèle à l'axe de rotation et qui est sollicité par un ressort en direction de l'axe de rotation commun, et l'autre panneau étant muni chaque fois d'un élément de guidage avec un contour de guidage incurvé qui se termine par une encoche d'encliquetage et contre lequel l'axe d'encliquetage est appliqué de façon déplaçable, caractérisé par le fait - que le contour de guidage présente un tronçon de came (8) extérieur s'étendant sur une première plage angulaire et se trouvant à une distance radiale plus grande de l'axe de rotation (3) commun, et un tronçon de came (9) intérieur se raccordant au premier, s'étendant sur une deuxième plage angulaire et se trouvant à une distance radiale plus petite de l'axe de rotation (3) commun, - qu'il est prévu un disque de commande (13) qui est décalé axialement par rapport à l'élément de guidage (6), qui peut être tourné autour de l'axe de rotation (3) commun, dans le sens allant de la première plage angulaire vers la deuxième, et qui présente une encoche d'entraînement (14) ménagée radialement, et un contour extérieur incurvé dont la distance radiale de l'axe de rotation (3) commun est inférieure à celle du tronçon de came (8) extérieur et supérieure à celle du tronçon de came (9) intérieur du contour de guidage, - et qu'il est prévu un élément d'arrêt (15) qui, après que l'axe d'encliquetage (5) a quitté le tronçon de came (8) extérieur du contour de guidage, empêche le déplacement ultérieur de cet axe sur le tronçon de came (9) intérieur, aussi longtemps qu'il n'a pas été amené en prise avec l'encoche d'entraînement (14) du disque de commande (13). 2. Dispositif de verrouillage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les tronçons de came extérieur et intérieur (8, 9) du contour de guidage ont une forme d'arc de cercle. 3. Dispositif de verrouillage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le tronçon de came (9) intérieur forme la limite intérieure d'une fente courbe (11) dans l'élément de guidage (6), qui débouche sur un côté dans l'encoche d'encliquetage (7) et sur l'autre côté, tourné vers le tronçon de came (8) extérieur, dans une ouverture (12) orientée vers l'extérieur et d'une largeur correspondant au moins au diamètre de l'axe d'encliquetage (5), le bord de cette ouverture qui est opposé au tronçon de came (8) extérieur formant l'élément d'arrêt (15). 4. Dispositif de verrouillage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le disque de commande (13) possède sensiblement la forme d'un disque circulaire. 5. Dispositif de verrouillage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la première et la deuxième plage angulaire sont chacune d'environ 90 .