Brevet FR2693979A1 — publié le 19940128

L'invention concerne l'éjection d'une charge utile à partir d'un support avec une vitesse de rotation autour d'un axe de référence de cette charge utile. L'invention se place notamment, mais pas exclusivement, dans le domaine spatial, lorsqu'il s'agit par exemple de placer des satellites ou microsatellites sur des trajectoires données (orbites) à partir de véhicules spatiaux tels que des lanceurs par exemple. L'invention peut toutefois trouver des applications dans d'autres domaines, aéronautiques par exemple. On connaît déjà divers dispositifs capables de procéder à une telle éjection, parmi lesquels on peut citer ceux décrits dans les documents FR-2.616.856, EP-0.363.242, FR-2.661.464 et FR-2.661.465, FR-2.669.972, US-3.887.250, US- 2.888.294, US-3.597.919, voire US-4.679.752. Le plus souvent ces dispositifs d'éjection appliquent une poussée longitudinale, csest-à-dire selon un axe de référence de la charge utile qui est par exemple un axe principal d'inertie (autour duquel l'inertie est par exemple minimale ou au contraire maximale) ; cet axe de référence est parfois disposé en sorte d'être parallèle à la vitesse instantanée du véhicule porteur lors de l'éjection. Dans certains cas, à la poussée longitudinale est ajoutée une vitesse de roulis (c'est-à-dire une rotation autour de l'axe longitudinal) ; cela est notamment prévu dans les documents FR-2.661.464 et FR-2.661.465 (en fait le document US-4.679.752 prévît également une éjection avec rotation, mais cette rotation se fait autour d'un axe transversal à la poussée d'éjection). Toutefois ces dispositifs d'éjection sont conçus pour se placer dans l'axe longitudinal de la charge utile, en s'enfonçant dans la charge utile vers le centre de masse, ce qui ne permet pas d'obtenir des vitesses de rotation importantes par rapport à la vitesse longitudinale, à moins de donner au dispositif d'éjection un encombrement radial inacceptable. Il existe toutefois des cas où l'on souhaite pouvoir éjecter une charge utile avec une poussée longitudinale éventuellement modérée (typiquement inférieure à 5 m/sec pour des masses de moins de 200 kg) vis à vis de la vitesse de roulis (typiquement supérieure à 60 tr/min pour une inertie de roulis de quelques m2 x kg), tout en ayant une bonne précision de pointage, sans avoir pour autant à prévoir un dispositif d'éjection complexe ou encombrant neutralisant par sa présence une fraction notable du volume de la charge utile, en particulier selon un axe longitudinal. L'invention a pour objet de satisfaire à ce problème technique et propose à cet effet un dispositif pour l'éjection d'une charge utile à partir d'un support, comportant - une embase ayant un axe de référence et destiné à être fixé au support, - une pièce intermédiaire admettant par rapport à l'embase un débattement au moins en rotation autour de cet axe de réference, - des moyens d'entraînement adaptés à entraîner la pièce intermédiaire en rotation dans un sens donné à l'intérieur de son débattement, - un plateau adapté à être en appui axialement contre la charge utile, transversalement à l'axe de réfé- rence, et muni de portées d'attelage en rotation disposées radialement à l'écart de l'axe de référence et adaptées à coopérer, lorsque le plateau et la charge utile sont en appui axial, avec des portées complémentaires d'attelage en rotation ménagées sur la charge utile ce plateau étant attelé en rotation â la pièce intermédiaire par des moyens de roue libre laissant le plateau libre de tourner dans ledit sens donné par rapport à la pièce intermédiaire sur au moins un secteur angulaire mais empêchant le plateau de tourner dans un sens opposé. On appréciera qu'ainsi, après le débattement en rotation de la pièce intermédiaire par rapport à l'embase, le plateau permet à la charge utile de continuer à tourner malgré l'immobilisation de la pièce intermédiaire vis à vis de l'embase. Le fait de prévoir une limite au mouvement de la pièce intermédiaire par rapport à l'embase a l'avantage de permettre de bien contrôler l'énergie communiquée au plateau et à la charge utile. Selon des caractéristiques préférées de 1 'inven- tion éventuellement combinées - lesdites portées d'attelage en rotation sont réparties angulairement de façon régulière autour de l'axe, à une même distance de cet axe, - lesdites portées d'attelage en rotation sont au moins au nombre de trois, - lesdites portées d'attelage en rotation sont des ergots axiaux, tandis que les portées complémentaires d'attelage en rotation sont des creux ménagés dans la charge utile, - les moyens d'entraînement comportent un élément de stockage d'énergie élastique, - cet élément de stockage d'énergie élastique est un ressort spirale, - la pièce intermédiaire est attelée axialement à l'embase avec un débattement sensiblement nul, - les moyens d'entraînement comportent un dispositif à poussée axiale et des moyens de guidage en mouvement hélicoïdal, - ces moyens de guidage comportent au moins une cannelure hélicoïdale et un élément complémentaire de cannelure adapté à pénétrer dans cette cannelure hélicoïdale, - la cannelure hélicoïdale est formée sur la pièce intermédiaire, - le dispositif à poussée axiale est un vérin pyrotechnique comportant une chambre de vérin contenant un piston et une chambre de pression contenant une charge pyrotechnique et communiquant avec la chambre de vérin, - la chambre de vérin et la chambre de pression sont ménagées dans l'embase tandis que le piston est solidaire de la pièce intermédiaire, - le dispositif à poussée axiale est un ressort sollicité axialement entre des portées transversales ménagées sur l'embase et sur la pièce intermédiaire, - les moyens de roue libre comportent une saillie radiale mobile depuis une butée de départ jusqu'à une butée d'arrivée lorsque le plateau tourne dans le sens donné par rapport à la pièce intermédiaire, - cette saillie radiale comporte un doigt escamotable adapté à pénétrer dans un logement de verrouillage auprès de la seconde butée, - la saillie radiale est ménagée sur le plateau. Des objets, caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description qui suit, donnée à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue schématique en coupe axiale d'un dispositif d'éjection conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue de dessus du plateau, selon la flèche II de la figure 1, - la figure 3 est une vue de dessus, dans un exemple précis de réalisation, de la pièce intermédiaire du dispositif de la figure 1, - la figure 4 en est une vue en coupe axiale selon la ligne A-A de la figure 3, - la figure 5 en est une vue en coupe, en fin de débattement du plateau par rapport à la pièce intermédiaire, selon la ligne A-A' de la figure 3, - la figure 6 est une vue schématique en coupe axiale d'un autre dispositif d'éjection conforme à 1 'inven- tion, et - la figure 7 est une vue schématique en coupe axiale d'encore un autre dispositif d'éjection conforme à l'invention. Le dispositif d'éjection, désigné dans son ensemble par la référence 10 à la figure 1, comporte une embase 11, une pièce intermédiaire 12, et un plateau 13. L'embase 11 est destinée à être fixée à un support schématisé en S. Elle comporte un axe de référence Z-Z, destiné à être confondu avec un axe dit "axe longitudinal" de la charge utile à éjecter, schématisée en P. La pièce intermédiaire 12 admet au moins un débattement en rotation par rapport à l'embase 11, autour de l'axe Z-Z. A ce débattement en rotation est ici associé un débattement axial. En effet, la pièce intermédiaire 12 est ici attelée à l'embase 11 par des moyens 14 de guidage hélicoïdal. Ces moyens 14 sont par exemple constitués de cannelures hélicoïdales 15, ménagées sur une portion centrale 16 de la pièce intermédiaire 12, et d'au moins une noix 17 (ou élément complémentaire de cannelure) ménagé sur une face interne d'un logement cylindrique 18 ménagé dans l'embase 11 selon l'axe Z-Z. Cette portion centrale 16 est fixée à un moyeu 19 faisant partie de la pièce intermédiaire. Le plateau 13 est adapté à être en appui axialement contre la charge utile P, transversalement à l'axe de référence. Ce plateau comporte des portées d'attelage en rotation 20 disposées radialement à l'écart de l'axe de référence, adaptées à coopérer en rotation, lorsque le plateau et la charge utile sont en appui axial, avec des portées complémentaires d'attelage en rotation 21 ménagées sur la charge utile. Les portées d'attelage en rotation 20 sont ici réparties angulairement de façon régulière autour de l'axe Z-Z, à une même distance L de l'axe (voir aussi la figure 2), de sorte que ces portées (de préférence au nombre de trois) jouent le même rôle dans la mise en roulis de la charge utile (voir plus loin). Plus précisément, ces portées sont ici des ergots axiaux ménagés respectivement aux extrémités de trois bras du plateau, tandis que les portées complémentaires d'attelage en rotation 21 sont des creux. Les doigts et les creux sont avantageusement tronconiques, ce qui facilite leur échappement axial relatif. Des moyens moteurs 22 sont ici formés d'un vérin pyrotechnique à poussée axiale. Le logement cylindrique 18 de l'embase 11 constitue une chambre de vérin tandis que la portion centrale 16, avantageusement évidée, constitue un piston pouvant coulisser dans cette chambre. Cette chambre 18 communique avec une chambre de pression 23 dont elle est normalement isolée par un opercule 24. Cette chambre de pression communique avec une chambre d'inflammation 25 adaptée à recevoir un inflammateur de tout type connu approprié non représenté. Dans la chambre de pression est placée une charge pyrotechnique telle qu'un bloc de poudre. Le débattement axial de la pièce intermédiaire 12 par rapport à l'embase est limité par la venue en butée axiale de portées annulaires 25 et 26 respectivement portées par l'embase et la pièce intermédiaire. Le plateau 13 est attelé en rotation à la pièce intermédiaire par des moyens de roue libre schématisés en 27, laissant le plateau libre de tourner dans le sens donné par les moyens moteurs 22 et les moyens de guidage 14, sur au moins un secteur angulaire, mais en en empêchant la rotation en sens oppose. Il peut s'agir d'un ensemble à cliquet (coopérant avec des dents). Aux figures 3 à 5 ces moyens de roue libre comportent une saillie radiale 28, ici liée au plateau, mobile depuis une butée de départ 29 jusqu'à une butée d'arrivée 30 lorsque le plateau tourne par rapport à la pièce intermédiaire (ces butées sont ménagées dans le moyeu 19). De manière préférée, cette saillie radiale 28 comporte un doigt radial escamotable 31 adapté à pénétrer dans un logement de verrouillage 32 auprès de la seconde butée. Tant que la charge doit rester sur le support, elle, et/ou le plateau, est maintenue par des moyens de verrouillage/déverrouillage de tout type connu approprié non représenté (cela ne fait pas partie en soi de l'invention). Après déverrouillage, un inflammateur monté dans la chambre 25 provoque la mise à feu du bloc de poudre. La chambre 23 monte en pression jusqu'au claquage de l'opercule 24. La mise en pression dans la chambre 18 provoque le déplacement longitudinal de la pièce intermédiaire, lequel déplacement induit un mouvement de rotation de cette pièce 12 à cause des moyens de guidage 14 et donc la mise en roulis de la charge utile. Le montage du plateau en roue libre permet que l'éjection se fasse à une vitesse longitudinale faible vis à vis de la vitesse de rotation, sans risquer que l'arrêt en rotation de la pièce intermédiaire induise un arrêt du roulis de la charge utile. Le dégagement final de la charge utile est ainsi obtenu sans encombrement excessif des creux 21 au culot de la charge utile. Cette solution est bien adaptée pour des vitesses et des masses moyennes typiquement moins de 5 m/sec en vitesse longitudinale appliquée à des masses de moins de 200 kg. Les figures 6 et 7 présentent des variantes de réalisation faisant intervenir un stockage d'énergie élastique. A la figure 6 les éléments similaires à ceux de la figure 1 sont désignés par les mêmes chiffres de référen ce, mais affectés de l'indice "prime". La principale différencie est que 1 'énergie motrice est ici stockée dans un ressort cylindrique 22' (ici comprimé) agissant entre des portées 23' et 24' dont l'une, 24', est à aiguilles. En outre, les butées 25' et 26' limitant l'écartement de la pièce intermédiaire 12' par rapport à l'embase 11' sont ici constituées par la tête élargie d'une tige liée à l'embase traversant le fond d'une cuvette ménagée dans la pièce intermédiaire, et le fond de cette cuvette. La figure 7 présente encore un autre cas à énergie stockée sous forme élastique, cette fois-ci sous la forme d'un ressort spirale 22' (les éléments de cette figure 7 qui sont similaires à ceux de la figure 1, sont désignés par les mêmes signes de référence, mais affectés de l'indice "seconde"). Il n'y a plus ici de débattement axial de la pièce intermédiaire 12" vis à vis de I'embase 11", laquelle pièce 12" est ici tout simplement montée sur des paliers 50" à roulements. Il va de soi que la description qui précède n'a été proposée qu'à titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent être proposees par l'homme de l'art sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour l'éjection d'une charge utile à partir d'un support, comportant - une embase (11, il', 11") ayant un axe de référence (Z-Z) et destiné à être fixé au support (S), - une pièce intermédiaire (12, 12', 12") admettant par rapport à l'embase un débattement au moins en rotation autour de cet axe de référence, - des moyens d'entraînement (22, 22', 22") adaptés à entraîner la pièce intermédiaire en rotation dans un sens donné à l'intérieur de son débattement, - un plateau (13, 13', 13") adapté à être en appui axialement contre la charge utile (P), transversalement à l'axe de référence et muni de portées d'attelage en rotation (20) disposées radialement à l'écart de l'axe de référence et adaptées à coopérer, lorsque le plateau et la charge utile sont en appui axial, avec des portées complémentaires d'attelage en rotation (21) ménagées sur la charge utile, ce plateau étant attelé en rotation à la pièce intermédiaire par des moyens de roue libre (27, 27', 27") laissant le plateau libre de tourner dans ledit sens donné par rapport à la pièce intermédiaire sur au moins un secteur angulaire mais empêchant le plateau de tourner dans un sens oppose. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites portées d'attelage en rotation (20, 21) sont réparties angulairement de façon régulière autour de l'axe, à une même distance de cet axe. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que lesdites portées d'attelage en rotation (20, 21) sont au moins au nombre de trois. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdites portées d'attelage en rotation (20) sont des ergots axiaux, tandis que les portées complémentaires d'attelage en rotation (21) sont des creux ménagés dans la charge utile. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement (22', 22") comportent un élément de stockage d'énergie élastique. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que cet élément de stockage d'énergie élastique est un ressort spirale (22"). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la pièce intermédiaire (12") est attelée axialement à l'embase (11") avec un débattement sensiblement nul. 8. Dispositif selon 1 une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement comportent un dispositif à poussée axiale (22, 22') et des moyens de guidage en mouvement hélicoïdal (15, 16 ; 15', 16'). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que ces moyens de guidage comportent au moins une cannelure hélicoïdale (15, 15f) et un élément complémentaire de cannelure (16, 16') adapté à pénétrer dans cette cannelure hélicoïdale. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la cannelure hélicoïdale (15, 15') est formée sur la pièce intermédiaire. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que le dispositif à poussée axiale (22) est un vérin pyrotechnique comportant une chambre de vérin (18) contenant un piston (16) et une chambre de pression (23) contenant une charge pyrotechnique et communiquant avec la chambre de vérin. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que la chambre de vérin (18) et la chambre de pression (23) sont ménagées dans l'embase (11) tandis que le piston est solidaire de la pièce intermédiaire (12). 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que le dispositif à poussée axiale est un ressort sollicité (22') axialement entre des portées transversales (23', 24') ménagées sur l'embase et sur la pièce intermédiaire. 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que les moyens de roue libre comportent une saillie radiale (28) mobile depuis une butée de départ (29) jusqu'à une butée d'arrivée (30) lorsque le plateau (13) tourne dans le sens donné par rapport à la pièce intermédiaire (12). 15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que cette saillie radiale (28) comporte un doigt escamotable (31) adapté à pénétrer dans un logement de verrouillage (32) auprès de la seconde butée (30). 16. Dispositif selon la revendication 14 ou la revendication 15, caractérisé en ce que la saillie radiale (28) est ménagée sur le plateau.