Brevet FR2665997A1 — publié le 19920221

La présente invention concerne des structures mécaniques à déploiement automatique. Plus précisément, l'invention concerne de telles structures mécaniques à déploiement automatique qui tons viennent à des balises munies de sonophones. Dans une balise munie de sonophones, une struc- ture mécanique à déploiement automatique est souvent uti- lisée afin qu'elle se déploie lorsque la balise est mise en position de travail après largage dans la mer par un aéronef La structure est destinée à prendre une position immergée dans la mer et elle porte un certain nombre de sonophones qui, lorsque la structure est dans sa configura- tion déployée, sont supportés par celle-ci avec une confi- guration dans laquelle les sonophones sont espacés les uns des autres et d'un moyeu central comportant un dispositif électronique de traitement de signaux acoustiques détectés par les hydrophones, lors du fonctionnement, et de transmis- sion de ces signaux à une partie flottante de la balise. Une structure mécanique déployable connue destinée à une telle balise comprend plusieurs bras télescopiques articulés sur un moyeu central et rappelés élastiquement vers une position dans laquelle ils sont disposés radiale- ment à partir du moyeu lorsque la balise est à l'état non déployé, les bras sont retenus par une enceinte qui les entoure afin qu'ils soient sensiblement parallèles les uns aux autres Lors du déploiement, l'enceinte est retirée de manière que les bras soient placés radialement à partir du moyeu, les bras s'allongeant alors télescopiquement sous la commande d'un gaz propulseur. Une telle structure présente cependant un inconvé- nient car le mécanisme de déploiement est relativement com- plexe, si bien que la balise est coûteuse, cette caractéris- tique posant un problème important lorsque les balises ne sont pas récupérables en général après leur déploiement. L'invention concerne une structure mécanique à déploiement automatique qui peut être utilisée dans une balise munie de sonophones, la structure ayant un mécanisme ú z- relativement simple de déploiement. Plus précisément, l'invention concerne une struc- ture mécanique à déploiement automatique qui comporte au moins une série sans fin d'éléments de liaison raccordés en série, chaque élément de liaison de la série ou de chaque série étant articulé afin qu'il puisse tourner par rapport à l'élément adjacent de liaison de la série, un dispositif de rappel élastique destiné à favoriser le mou- vement de rotation et à provoquer la mise des éléments de liaison dans la configuration déployée, les éléments de liaison pouvant être retenus dans une configuration non dé- ployée, ma Igré l'action du dispositif de rappel élastique, par un dispositif de retenue. Les éléments adjacents de liaison de la série ou de chaque série sont de préférence articulés autour de deux axes d'articulation inclinés l'un par rapport à l'autre d'un angle ( 360/n)o, N étant le nombre d'éléments de la série. Le dispositif de rappel élastique est de préférence un ressort hélicoïdal dont les extrémités sont au contact des éléments adjacents de liaison de chaque paire de la série ou de chaque série. De préférence, le dispositif de retenue comprend un boitier qui contient les éléments de liaison lorsqu'ils sont dans la configuration non déployée. De préférence, la structure comporte en outre un organe constituant un moyeu disposé afin qu'il soit entouré par la série d'éléments de liaison, et une configuration de stabilisation reliant l'organe en forme de moyeu à plusieurs des éléments de liaison afin que la position de ces éléments soient stabilisée lorsqu'ils sont dans la configuration déployée. La structure comporte de préférence deux séries sans fin d'éléments de liaison, chaque élément de la première série étant articulé sur un élément respectif de liaison de la seconde série. L'invention concerne aussi une balise à sonophones -comprenant une structure mécanique à déploiement automa- tique du type précédent. Dans une telle balise, le dispositif de retenuq comprend avantageusement un flotteur raccordé à la struc- ture par un cordon ombilical Plusieurs sonophones sont avantageusement portés par les éléments respectifs de liaison. D'autres caractéristiques et avantages de la pré- sente invention ressortiront mieux de la description qui va suivre d'une balise munie de sonophones, ayant une structure mécanique à déploiement automatique selon l'in- vention, faite à titre purement illustratif en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe longitudinale schémati que de la balise à l'état non déployé; la figure 2 est une vue schématique en plan de la balise à l'état non déployé; la figure 3 est une vue schématique simplifiée de la partie immergée de la balise, au cours de son dé- 2 ploiement la figure 4 est un schéma de la balise à l'état totalement déployé; la figure 5 est une vue schématique en plan de la partie immergée de la balise, à l'état totalement déployé; la figure 6 est un détail de la figure 3 repré- sentant la structure mécanique à déploiement automatique la figure 7 est une coupe suivant la ligne VII- VII de la figure 8, les traits pleins représentant la structure à l'état non déployé et les traits mixtes à l'état totalement déployé la figure 8 est un schéma de la structure au cours de son déploiement; et la figure 9 est une coupe suivant la ligne IX-IX de la figure 8. On se réfère d'abord aux figures 1 et 2 qui indiquent que la balise munie de sonophones comporte un flotteur tubulaire repéré par la référence 1, équipé d'un émetteur 3 destiné à permettre la communication de données entre la balise et un utilisateur (non repr'enté), Une partie destinée à être immergée dans la mer lors du fonc- tionnement de la balise est portée dans le flotteur tubu- laire, cette partie comprenant un moyeu 5 et un certain nombre d'hydrophones 7 raccordés au moyeu par une structure mécanique déployable repérée par la référence 9 sur la figure 1, le flotteur 1 placé autour retenant la structure dans sa configuration non déployée Le moyeu 5 porte un compas et un circuit électronique associé comme indiqué par la référence 11, afin qu'il constitue une référence pour les signaux acoustiques détectés par les hydrophones 7 pendant le fonctionnement. Comme l'indiquent aussi les figures 3, 4 et 5, la balise est destinée à être éjectée d'un aéronef (non représenté), un parachute (qui n'est pàs non plus repré- senté) initialement logé dans le flotteur 1 permettant une descente réglée de la balise à partir de l'aéronef. Lorsqu'il atteint la surface de la mer 12, le flotteur 1 flotte à la surface, la partie portée à l'intérieur tombant jus- qu'à une position déterminée par la longueur d'un cordon ombilical 13 reliant le flotteur 1 au moyeu 5, le cordon ayant aussi pour rôlede former un trajet de circulation d'énergie électrique et de données entre le flotteur 1 et le moyeu 5 La structure 9, lorsqu'elle est débarrassée de la retenue assurée par le flotteur 1, se déploie et prend l'état totalement déployé représenté sur les figures 4 et , les hydrophones 7 étant alors supportés par les liai- sons formées à la circonférence d'un cercle distant du moyeu 5, une configuration formée par des tirants 16 et des bras 17 obligeant le moyeu 5 et la tringlerie 9 à prendre une position relative stable comme décrit dans la suite du présent mémoire. Comme l'indique clairement la figure 3, la struc- ture mécanique 9 comprend deux série 15 a, 15 b d'éléments de liaison, montés en série et raccordés de la même manière que les bielles d'un pantographe, les éléments de chaque série étant raccordés sous forme d'une boucle sans fin, si bien que, à l'état totalement déployé de la balise, ils délimitent ensemble la circonférence du cercle placé autour du moyeu 5. On se réfèrent maintenant aux figures 6 et 7 qui indiquent que tous les éléments de liaison sont pra- tiquement identiques et comportent un tube 18 de fibres de verre ayant, à chaque extrémité, une virole borgne qui est emmanchée à force sur les extrémités du tube et qui est raccordée à l'extrémité respective par une goupille 21 a, 21 b Comme l'indique clairement la figure 7, un épau- lement 23 est formé sur chaque virole 19 a, 19 b et limite la distance d'introduction de l'extrémité du tube respec- tif dans la virole 19 a ou 19 b Un joint torique 25 logé entre l'extrémité du tube respectif et une gorge 27, dans chaque virole 21 a, 21 b, forme un joint empêchant l'entrée d'eau dans les tubes 17. On se réfère aussi maintenant à la figure 8 qui indique que les viroles 19 a, 19 b sont usinées afin qu'elles possèdent chacune deux oreilles 29 a, 29 b, espacées de ma- nière que les viroles adjacentes de chaque paire d'éléments de liaison, dans chaque série 15 a, 15 b, recouvrent une paire respective de faces parallèles 31 a, 31 b et 33 a, 33 b- d'un bloc respectif 35 formant raccord Ce bloc 35 a un corps sensiblement cylindrique d'un alliage d'alumi- nium, usiné afin qu'il forme deux paires de faces paral- lèles 31 a, 31 b et 33 a, 33 b, ces faces étant inclinées les unes par rapport aux autres suivant un angle égal à ( 180 360/n)o, N étant le nombre de blocs 35, ce nombre correspondant au nombre d'éléments de liaison dans chaque série 15 a, 15 b Ainsi, dans la balise particulière décrite comportant trente six éléments de liaison raccor- dés en série dans chacune des séries 15 a, 15 b, l'angle formé par les surfaces 31 a et 33 a ou 31 b et 33 b est égal à 1700 Des axes ou goupilles 37 d'articulation passant dans des trous respectifs 39 perpendiculaires aux faces 31 a, 31 b et 33 a, 33 b respectivement et dans des orifices alignés formés dans les parois des oreilles 29 a, 29 b des viroles, assurent l'articulation des élémen-ts de lieison sur le bloc 35 de raccordement Chaque bloc comporte aussi deux passages taraudés 41 destinés à recevoir des organes de raccordement à vis permettant la fixation d'un hydro- phone-respectif 7, le cas échéant. Un ressort hélicoldal 43 entoure chaque bloc de raccordement et a des extrémités libres 45 qui dépassent dans les viroles 37 a, 37 b Les ressorts 43 sont soumis a une force préalable afin qu'ils agissent sur les deux éléments adjacents, en sens opposés, et provoquent le dé- placement de ces éléments autour de leur articulation sur le bloc 25, à partir de l'état comprimé représenté en trait plein sur la figure 7, vers l'état totalement dé- ployé indiqué en traits interrompus sur la figure 7, si bien que les éléments adjacents sous-tendent alors un angle de 1700. On se réfère maintenant à la figure 9 qui indique que, aux positions de croisement des séries 15 a, 15 b, chaque élément est articulé sur un élément adjacent de l'autre série par un axe ou une goupille 47 passant dans des orifices alignés formés dans les parois des tubes 18 et par un passage diamétral d'un bouchon respectif 49 emmanché à force dans chaque tube Un joint torique 51, 53 assurant l'étanchéité a l'eau, placé dans une gorge circonférentiel- le 55, 57 formée autour de chaque bouchon, empêche l'en- trée de l'eau dans chaque tube 18. On se réfère maintenant en particulier aux fi- gures 1 et 2 qui indiquent que six bras allongés en V formés de fil métallique sont fixés au moyeu 5 Les extré- mités de trois bras 17 a sont articulées sur des pattes 61 a formées sur le moyeu 5, dans des positions séparées par 120 autour d'une première extrémité du moyeu, les trois autres bras 17 b étant articulés de manière analogue aux pattes 61 b, à l'autre extrémité du moyeu 7, si bien que, lors du déploiement de la balise, les bras peuvent 7- être déployés à partir du moyeu, comme indiqué par le bras déployé représenté sur la figure 2 Une partie 63 formant un oeillet est constituée au sommet de chacuni des bras 59 a, 59 b Des tirants de fil métallique 16 a, 16 b sont placés entre la tringlerie 15 a, 15 b et la partie 63, dix- huit tirants étant utilisés dans la configuration particu- lière représentée Comme l'indique clairement la figure 5, neuf tirants 16 a sont placés entre les éléments de liaison et les oeillets 63 des bras supérieurs 17 a, et les neuf autres tirants 16 b sont placés entre la série d'éléments de liaison 15 a, 15 b et les oeillets des bras inférieurs 16 b, trois tirants étant raccordés à chaque oeillet 63. Comme l'indique la figure 5, la disposition globale ressem- ble dans une certaine mesure à la disposition des rayons d'une roue de bicyclette Le grand diamètre du cercle sur lequel se trouvent-les oeillets des bras supérieurs et inférieurs 16 a, 16 b, et les groupes supérieurs et inférieurs de bras accroissent la stabilité globale de la configura- tion dans les trois directions La configuration des bras 16 et des tirants 17 forme aussi un trajet de transmission de signaux entre les hydrophones et le boîtier électronique 11 logé dans le moyeu 5. Lorsque la structure est complètement déployée, comme le rayon de travail des éléments de liaison de la série 15 a qui est la série interne, dans le bloc 1, est inférieur au rayon de travail des éléments de liaison de la série 15 b, par rapport au centre de la liaison sans fin, les éléments externes de liaison de la série 15 b ont une répartition pratiquement alignée en direction circonféren- tielle alors que les éléments de liaison de la série 15 a pivotent autour des axes 47 et prennent un trajet sinueux peu épais dans un plan vertical, par rapport aux éléments externes Cette différence entre les deux séries d'éléments de liaison 15 a, 15 b contribue à la stabilité de l'ensemble de liaison à l'état déployé, en coopération avec les tirants. Il faut aussi noter que la construction en "pantographe" de la liaison sans fin 15 a, 15 b est particulièrement impor- tante car, lorsqu'ellea_été libérée rar le flotteur 1, g la structure 9 se déploie régulièrement et progressivement jusqu'à sa configuration totalement déployée, sous l'ac- tion des ressorts 43 - La structure 9 et les hydrophones 7 qu'elle porte ont collectivement une flottabilité sensiblement neutre, si bien que, lors du fonctionnement, ils restent immergés à la profondeur voulue Cependant, en pratique, il est souhaitable d'obtenir une certaine flottabilité négative, le but de la flottabilité neutre étant obtenu plus faci- lement par réalisation d'une flottabilité nominale posi- tive et par addition de poids convenables La partie 5 formant le moyeu doit d'autre part avoir une flottabilité négative. Il faut noter que, bien que dansla structure décrite, les tubes 18 soient formés de fibres de verre, ils peuvent être en tout autre matériau de flottabilité convenable. Un tel exemple est le bois, celui-ci ayant l'avantage d'être biodégradable Un autre exemple est une matière plastique. REVENDICATIONS 1 Structure mécanique ( 9) à déploiement auto- matique, caractérisée en ce qu'elle compren-d une série sans fin d'éléments de liaison ( 15 a, 15 b) connectée en série, chaque élément de liaison de la série ou de cha- que série étant articulé afin qu'il puisse tourner par rapport à l'élément adjacent de liaison de la série, un dispositif de rappel élastique ( 43) facilitant ce mou- vement de rotation afin que les éléments de liaison pren- nent une configuration déployée, les éléments de liaison pouvant être retenus dans une configuration non déployée malgré l'action du dispositif de rappel élastique, par un dispositif de retenue-. 2 Structure selon la revendication 1, caracté- risée en ce que des éléments adjacents de liaison de la série ou de chaque série ( 15 a, 15 b) sont articulés afin qu'ils tournent autour de deux axes de pivotement fai- sant l'un avec l'autre un angle de ( 360/n)a, N étant le nombre d'éléments de la série. 3 Structure selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisée en ce que le dispositif de rappel élastique ( 43) est un ressort hélicoidal, cha- que extrémité ( 45) du ressort étant au contact de l'un des éléments adjacents de liaison d'une paire dans la série ou dans chaque série. 4 Structure selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisée en ce que le dispositif de retenue comporte un boîtier ( 1) qui contient les élé- ments de liaison lorsqu'ils sont dans la configuration non déployée. Structure selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un moyeu ( 5) disposé de manière qu'il soit en- touré par la série d'éléments de liaison ( 15 a, 15 b), et une configuration de stabilisation reliant le moyeu a plusieurs éléments de liaison afin que la position des éléments de liaison soit stabilisée lorsqu'ils sont dans -1 * O leur configuration déployée. 6 Structure selon la revendication 5, caracté- risée en ce que la configuration de stabilisation co- porte plusieurs bras ( 17 a, 17 b) articulés à des parties différentes du moyeu, les bras ( 17 a, 17 b) ayant une configuration repliée par rapport au moyeu( 5) lorsque les éléments de liaison sont dans leur configuration non déployée, et une configuration déployée lorsque les éléments de liaison sont dans leur configuration déployée, chaque bras ( 17 a, 17 b) étant connecté à plusieurs tirants ( 16 a, 16 b) placés entre un bras ( 17 a, 17 b) et des élé- ments choisis de liaison. 7 Structure selon la revendication 6, caracté- risée en ce que le moyeu ( 5) est cylindrique, et un premier ensemble de bras ( 17 a) est raccordé à certains intervalles autour d'une première courbe placée circonférentiellement autour du moyeu ( 5), et un second ensemble de bras ( 17 b) est raccordé à certains intervalles autour d'une seconde courbe placée circonférentiellement autour du moyeu et distante axialement de la première courbe. 8 Structure selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisée en ce que l'ensemble des éléments de liaison forme deux séries sans fin d'élé- ments de liaison ( 15 a, 15 b), chaque élément de liaison de la première série étant articulé sur un élément respec- tif de liaison de la seconde série. 9 Balise munie de sonophones, caractérisée en ce qu'elle comprend une structure mécanique ( 9) à déploie- ment automatique selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes. Balise selon la revendication 9, caractéri- sée en ce que le dispositif de retenue est un flotteur ( 1) raccordé à la structure ( 9) par un cordon ombilical ( 13). 11 Balise selon l'une des revendications 9 et , caractérisée en ce que les éléments de liaison portent plusieurs hydrophones ( 7).