Brevet FR2721583A1 — publié le 19951229

L'invention concerne la libération ou dégerbage d'un équipement mobile devant être maintenu (gerbé) sur un support d'un véhicule ou engin spatial jusqu'à la réception d'un ordre de déclenchement. L'équipement mobile considéré peut être de nature très variable ; il est selon les cas destiné à être déployé (bras par exemple) voire éjecté (capots de protection par exemple) ; à titre d'exemple d'opérations, on peut citer - le déplacement d'antennes, - le déploiement de bras d'éloignement, - l'éjection de capots de protection ou couvercles d'obturation, - l'ouverture à distance de conteneurs (de parachutes par exemple), - la libération à distance d'éléments divers. Lors du lancement d'un véhicule spatial, ses équipements mobiles sont soumis à des efforts importants, surtout lorsqu'ils sont montés en porte-à-faux. Leur gerbage (maintien en configuration de stockage) nécessite donc des efforts importants, qu'il faut relâcher pour en permettre le dégerbage (libération). De manière habituelle, le gerbage est assuré par la mise en tension d'un étrier externe ou d'un tirant traversant, reliant les éléments à maintenir l'un contre l'autre, et le dégerbage est obtenu par rupture d'une pièce de retenue ou d'un câble de liaison au moyen d'une cisaille pyrotechnique. Il arrive cependant que les équipements considérés, ou des équipements situés à proximité immédiate, soient assujettis à des exigences de tenue mécanique ou de propreté (équipements optiques par exemple) qui soient incompatibles avec un déclenchement pyrotechnique (choc, vibrations, pollution, etc...). D'autre part, il y a des cas où l'on peut vouloir rajouter un équipement mobile (ou rendre un équipement mobile) après que le choix de l'implantation des déclencheurs pyrotechniques ait été figé (il est trop tard pour apporter les modifications nécessaires pour implanter un déclencheur pyrotechnique supplémentaire ou pour en modifier un en sorte qu'il puisse servir au déclenchement de cet équipement mobile complémentaire). Il est également des cas où la capacité de déclenchement par pyrotechnie est déjà saturée et qu'on ne puisse ni rajouter un déclencheur, ni affecter à un déclencheur existant un quelconque équipement supplémentaire. L'invention a pour objet de pallier les inconvénients précités grâce à un dispositif de gerbage pour équipement mobile de véhicule spatial, - qui soit à déclenchement mécanique, - qui puisse être substitué à un dispositif à déclenchement pyrotechnique en en assurant les performances de maintien, - dont l'implantation puisse être rapide, simple et sans modification importante des éléments à maintenir l'un contre l'autre, de très près de l'interface de ceux-ci, - qui permette un bon maintien tout en ne nécessitant pour le déclenchement qu'un effet très inférieur à l'effort de maintien, - dont le déclenchement puisse aisément être subordonné à la libération effective d'un autre équipement (et non, après éventuelle temporisation, à l'ordre de libération destiné à cet autre équipement) ou à un quelconque ordre indépendant cela garantit donc qu'en cas de cinétique complexe, il y ait une bonne synchronisation des libérations successives, sans collision lorsque les volumes balayés par les éléments mobiles au cours de leur libération interfèrent ; il est donc possible de se dispenser d'une ligne de commande spécifique, - dont le fonctionnement mécanique soit sûr, y compris après de longues périodes de stockage, grâce à une minimisation des frottements et des risques de coincement, - dont le déclenchement ne nécessite qu'un faible volume libre pour le débattement des parties mobiles. L'invention propose à cet effet un dispositif de gerbage pour maintenir ensemble de façon temporaire deux éléments d'un véhicule spatial, comportant - un étrier pivotant, articulé sur un premier axe solidaire d'un premier de ces éléments, et muni d'un bec d'appui, - une pièce basculante articulée autour d'un second axe, parallèle au premier axe et solidaire du second desdits éléments, et comportant une portée d'appui destinée à coopérer avec le bec d'appui de l'étrier et une portée de retenue, cette pièce basculante ayant une configuration de retenue dans laquelle la portée d'appui coopère avec le bec d'appui de l'étrier, et à partir de laquelle elle a un débattement en dégagement permettant un désengagement entre bec d'appui et portée de retenue, cette portée d'appui étant localisée par rapport au second axe en sorte que le bec d'appui exerce sur cette pièce basculante, dans cette configuration de retenue, un couple de dégagement, - un levier articulé autour d'un troisième axe, parallèle aux premier et second axes et solidaire du second desdits éléments comportant une branche courte et une branche longue, la branche courte comportant en son extrémité libre une portée de retenue adaptée à coopérer avec la portée de retenue de la pièce basculante et la branche longue comportant auprès de son extrémité libre une portée de blocage, ce levier ayant une configuration de blocage, dans laquelle les deux portées de retenue coopèrent l'une avec l'autre et à partir de laquelle il a un débattement de dégagement permet tant un désengagement entre lesdites portées de retenue, ces portées de retenue étant respectivement ménagées sur la pièce basculante et sur le levier, par rapport aux second et troisième axes, en sorte que le levier exerce sur la pièce basculante, dans sa configuration de blocage, un couple tendant à empêcher le débattement en dégagement de cette pièce basculante, - un moyen de blocage, coopérant normalement avec la portée de blocage du levier pour maintenir le levier dans sa configuration de blocage et muni d'un câble de déclenchement adapté en réponse à une traction de déclenchement, à dégager le moyen de blocage vis à vis de la portée de blocage dudit levier. Selon des enseignements préférés de l'invention éventuellement combinés - le premier élément est, au moins pendant la mise en oeuvre du câble de déclenchement, fixe par rapport au véhicule spatial, - le bras de levier de la portée de retenue par rapport au second axe est sensiblement supérieur au bras de levier de la portée d'appui, - la portée de retenue de cette pièce basculante est, dans sa configuration de retenue, sensiblement parallèle à l'étrier et perpendiculaire à la portée d'appui, - la pièce basculante a une forme globale en équerre et comporte une branche s'étendant vers la portée de retenue transversalement à la portée d'appui, - la portée d'appui et la portée de retenue de la pièce basculante sont sensiblement parallèles l'une à l'autre, - le levier s'étend sensiblement parallèlement à la portée d'appui, - la branche longue du levier se rapproche du second élément lors de son débattement en dégagement, - le moyen de blocage comporte une cale destinée à être interposée entre la portée de blocage du levier et un support solidaire de l'un des éléments et un câble adapté à transmet tre à cette cale un effort de dégagement, - le support est solidaire du second élément, - le moyen de blocage comporte un levier de verrouillage comportant une branche courte et une branche longue, ce levier ayant une configuration de verrouillage dans laquelle sa branche courte agit au moins indirectement sur la portée de blocage du levier, et dans laquelle sa branche longue est maintenue directement ou indirectement, par une butée escamotable liée au câble de déclenchement, - la butée escamotable agit sur la branche longue du levier de verrouillage par l'intermédiaire d'au moins un autre levier, - le moyen de blocage comporte une bascule de renvoi articulée sur un quatrième axe parallèle aux premier, second et troisième axes, cette bascule ayant deux portées adaptées à coopérer simultanément avec la portée de blocage, et sur la branche courte du levier de verrouillage, - ladite butée est latéralement escamotable, - la butée escamotable est déformable et a une configuration déformée adaptée à libérer, directement ou indirectement, le levier de verrouillage, - les axes sont flexibles en torsion. 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 d'un dispositif de gerbage conforme à l'invention, en configuration de maintien, - la figure 2 est une vue schématique de ce dispositif et de l'équipement mobile peu après un déclenchement, - la figure 3 est une variante de réalisation du dispositif de gerbage, - la figure 4 est encore une autre variante de réalisation, et - la figure 5 est une vue en perspective d'un exemple d'obstacle adapté à retenir un levier du dispositif. Les figures 1 et 2 représentent de façon schématique un dispositif de gerbage désigné sous la référence générale 10, destiné à maintenir ensemble, de façon temporaire, deux éléments A et B d'un engin spatial dont une partie est schématisée sous la référence S. Ce dispositif comporte - un étrier pivotant 11, - une pièce basculante 12, - un levier 13, - un moyen de blocage désigné par la référence générale 14. L'étrier pivotant 11 est articulé sur un premier axe 15 solidaire de l'un des éléments, ici l'élément A, au moyen d'une chape 15A. Cet axe est sensiblement parallèle à l'interface entre les éléments A et B. Cet étrier est muni d'un bec d'appui 16, ici constitué par la tranche d'une partie libre recourbée 17. La pièce basculante 12 est articulée autour d'un second axe 18 parallèle au premier axe et solidaire de l'autre élément (ici l'élément B) au moyen d'une chape 18A. Cette pièce basculante comporte une portée d'appui 19 et une portée de retenue 20. Dans l'exemple de ces figures 1 et 2, la pièce basculante est une sauterelle, c'est-à-dire une fausse équerre, la portée de retenue étant ménagée, perpendiculairement à la portée d'appui, au bout d'une branche 21 s'étendant transversalement à cette dernière. Comme la portée 19 est proche de l'axe 18, ici ménagée sur une portion massive de la pièce 12, ces portées 19 et 20 sont ainsi, de façon avantageuse, disposées par rapport au second axe 18 en sorte que le bras de levier de la portée de retenue est sensiblement supérieur au bras de levier de la portée d'appui. La pièce basculante 12 a une configuration de retenue (voir la figure 1) dans laquelle la portée d'appui coopère avec le bec d'appui de l'étrier. La pièce basculante 12 admet à partir de cette configuration, un débattement en rotation suffisant pour permettre un désengagement relatif entre le bec d'appui 16 et la portée d'appui 19 (voir la figure 2), cette portée d'appui 16 étant localisée par rapport au second axe en sorte que le bec d'appui exerce sur la pièce basculante, lorsqu'il coopère avec la portée d'appui, un couple propre à induire un tel mouvement de dégagement. La configuration relative des axes 15 et 18 et le dimensionnement de l'étrier 11 et de la pièce 12 sont généralement tels que l'étrier est sous tension lorsque la pièce 12 est dans la configuration de retenue. Le levier 13 est articulé autour d'un troisième axe 22, parallèle aux axes 15 et 18, et solidaire dudit second l'élément B au moyen d'une chape 22A. Le levier comporte une branche courte 13A et une branche longue 13B, ici dans le prolongement l'une de l'autre, de part et d'autre de l'axe 22. La branche courte 13A comporte en son extrémité libre une portée de retenue 23 adaptée à coopérer avec la portée de retenue 20 ménagée sur la pièce basculante tandis que la branche longue 13B comporte en son extrémité libre une portée de blocage 24. Ce levier admet une configuration de blocage (voir la figure 1) dans laquelle les portées de retenue 20 et 23 coopèrent l'une avec l'autre en étant positionnées vis à vis des axes 18 et 22 en sorte que, en configuration de blocage, le levier exerce sur la pièce basculante un couple tendant à s'opposer à un mouvement de dégagement de cette pièce basculante à partir de sa configuration de retenue. Ce levier a, à partir de cette configuration de blocage, un débattement en rotation suffisant pour permettre un désengagement relatif entre les portées de retenue, et donc de libérer la pièce basculante 12 et permettre le désengagement de cette dernière avec l'étrier 11. Le moyen de blocage 14 est destiné, dans sa position nominale, à coopérer avec la partie de blocage 24 du levier en sorte de maintenir ledit levier dans sa configuration de blocage. Le moyen de blocage est muni d'un câble de déclenchement 25 adapté, en réponse à une traction de déclenchement T, à forcer directement ou indirectement un dégagement du moyen de blocage vis à vis de la portée de blocage et donc à autoriser un débattement de dégagement dudit levier 13, et donc de la pièce basculante 12 et donc une libération de l'étrier 11 et en conséquence le dégagement du corps B vis à vis du corps A (ou, à l'inverse, si B est fixe, au moins temporairement, vis à vis du véhicule spatial, le dégagement de A vis à vis de B). Dans l'exemple représenté, le levier 13 s'étend parallèlement à la portée d'appui 19. L'extrémité libre de la branche courte 13A de ce levier est recourbée à angle droit de sorte que les deux portées de retenue 20 et 23 (et la branche 21 de la pièce basculante) sont perpendiculaires à cette portée d'appui 19. Lors des divers mouvements de dégagement, la branche 21 de la pièce basculante 12 s'écarte, de même que l'étrier 11, vis à vis du corps B, tandis que la branche longue 13B du levier se rapproche de ce corps. Le moyen de blocage 14 comporte ici - un bascule de renvoi 30 articulée sur un quatrième axe 31 parallèle aux axes 15, 18 et 22 et solidaire de l'un des éléments ; cet axe 31 est ici solidaire du premier élément A, au moyen d'une chape schématisée en 32 ;; cette bascule comporte une portée aval 33 adaptée à coopérer avec la portée de blocage 24 du levier 13 (dans une configuration de blocage de cette bascule) et une portée amont 34, ici disposée à l'opposé de la portée aval par rapport à l'axe 31, - un levier de verrouillage 35 articulé autour d'un cinquième axe 36 et comportant une branche courte 35A et une branche longue 35B, la branche courte comportant en son extrémité libre une première portée de verrouillage 37 adaptée à coopérer avec la portée amont 34 (en configuration de blocage) et la branche longue comportant en son extrémité libre une seconde portée de verrouillage 38, - un second levier de verrouillage 40 articulé autour d'un sixième axe 41 parallèle aux divers axes précités et comportant une branche courte 40A et une branche longue 40B, la branche courte étant adaptée à coopérer avec la seconde portée de verrouillage 38 (en une configuration de blocage de ce second levier) ; dans cette configuration, la branche longue a son extrémité libre en appui contre une butée 42 auquel est fixé le câble de déclenchement 25. Compte tenu de la mise en tension des divers éléments précités en configuration de gerbage de l'ensemble (figure 1), il suffit, par traction appropriée T sur le câble de déclenchement 25, de dégager la butée 42 vis à vis de l'extrémité libre du second levier pour permettre, de proche en proche, le dégagement de tous les éléments articulés les uns après les autres. Dans l'exemple considéré, les axes 36 et 41 sont solidaires du premier élément A, au moyen de chapes 36A et 41A. Le levier de verrouillage 35 est ici perpendiculaire au levier 13 (et à la bascule 30) tandis que le second levier de verrouillage 40 est sensiblement parallèle audit levier 13. On appréciera que l'ensemble des pièces mobiles épouse de très près le contour externe des éléments A et B sans encombrement excessif et que les leviers 13 et 35, qui sont les pièces de plus grande longueur, se rapprochent des corps A et B lors de leur débattement en rotation ce qui minimise les risques de coincement. Le moyen de blocage 14 comporte ici trois pièces articulées dont deux leviers démultiplicateurs. I1 est bien sûr possible de modifier cette chaîne à volonté, en fonction des volumes disponibles et du rapport global de démultiplication que l'on veut obtenir (en combinaison avec les pièces 12 et 13). Les leviers 13 et 35 sont ici identiques, mais perpendiculaires. A titre d'exemple, les diverses pièces mobiles précitées ont les rapports de démultiplication suivants - sauterelle 12 : 40/1,5 = 26,6 - levier 13 : 100/10 = 10 - levier 35 : 100/10 = 10 - levier 40 : 20/5 = 4 ce qui correspond à un rapport global d'environ 104. I1 en découle que pour un effort de gerbage de 6500 N à appliquer à l'étrier 11, il suffit que la butée 42 soit en mesure d'appliquer à la branche longue du levier 40 un effort de maintien de moins de 1 N. On comprend que l'effort nécessaire pour annuler cet effort est négligeable par rapport aux 6500 N indiqués ci-dessus. De préférence, ainsi que cela ressort de la figure 1, la butée 42 est latéralement escamotable, le câble de déclenchement agissant (en cas de traction) transversalement à l'effort de maintien exercé normalement par cette butée sur la chaîne 40 + 35 ... La figure 5 montre un exemple de telle butée latéralement escamotable : on observe que la butée 42 y est déformable. En variante non représentée, la butée est une simple cale. L'intérêt d'une butée déformable est un bon compromis entre le risque d'échappement intempestif et le risque de collage ou soudure au cours d'une longue période de stockage. Pour les mêmes raisons, les axes 15, 18, 22, 31, 36 et 41 sont avantageusement des axes flexibles en torsion (plutôt que des axes rigides montés dans des paliers). On appréciera que la chaîne 40 + 35 + 30 peut, en variante, se limiter au seul levier 35, sous réserve que sa branche courte vienne directement en appui contre la portée de blocage 24. Selon encore une autre variante, la partie verticale sur laquelle sont fixés les axes 31 et 36 qui, aux figures 1 et 2, fait partie de A peut au contraire faire partie de B. La figure 3 représente une version simplifiée du dispositif des figures 1 et 2. Les pièces similaires à celles du dispositif de ces figures 1 et 2 portent les mêmes chiffres de référence, mais affectés de l'indice "prime". Ce dispositif 10' diffère de celui des figures 1 et 2 par le fait que le moyen de blocage est une simple cale 14' interposée entre la portée de blocage 24' et une surface de support 50, ici liée à l'élément mobile B. Cette cale est attelée au câble de déclenchement 25'. Le câble est par exemple mis en tension du fait de la libération préalable d'un autre élément repéré C. Pour assurer une temporisation suffisante, le câble 25' peut comporter des boucles adjacentes collées à une plaque 51 dont elles se détachent progressivement, au fur et à mesure de l'éloignement de C. Cela minimise les risques d'enchevêtrement du câble au stockage. Le corps B' a ici une forme en U, comportant à l'opposé de l'étrier un rebord 52 coopérant avec une cornière de retenue 53 solidaire de l'élément A'. La figure 4 représente une version aplatie de la version simplifiée de la figure 3 (on y retrouve les chiffres de référence de la figure 1 ou 2, mais avec l'indice "secon de". La différence principale réside dans le fait que l'étrier 11" agit non pas sur une sauterelle, mais sur une pièce basculante 60 analogue à la bascule de renvoi 30 des figures 1 et 2. Le bec d'appui de l'étrier est très proche de la branche courte du levier 13", les portées de retenue complémentaires ménagées sur cette pièce 60 et sur le levier 13" étant parallèles à la portée d'appui sur laquelle appuie le bec de l'étrier (ces portées sont même coplanaires). De manière préférée, des éléments élastiques agissent sur certains au moins des éléments mobiles précités. On observe ainsi sur les figures 1 à 4 des ressorts de compression 70, 70' ou 70" interposés entre la branche longue, à l'opposé de la portée de blocage et une surface de support 71 liée au corps B, B' ou B". I1 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 proposées par l'homme de l'art sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de gerbage pour maintenir ensemble de façon temporaire deux éléments (A, B ; A', B' ; A", B") d'un véhicule spatial, comportant - un étrier pivotant (11, 114, 11"), articulé sur un premier axe (15, 15', 15") solidaire d'un premier de ces éléments, et muni d'un bec d'appui (16), - une pièce basculante articulée (12, 12', 60) autour d'un second axe, parallèle au premier axe et solidaire du second desdits éléments, et comportant une portée d'appui (9) destinée à coopérer avec le bec d'appui de l'étrier et une portée de retenue (20), cette pièce basculante ayant une configuration de retenue dans laquelle la portée d'appui (19) coopère avec le bec d'appui de l'étrier, et à partir de laquelle elle a un débattement en dégagement permettant un désengagement entre bec d'appui et portée de retenue, cette portée d'appui étant localisée par rapport au second axe en sorte que le bec d'appui exerce sur cette pièce basculante, dans cette configuration de retenue, un couple de dégagement, - un levier (13, 13', 13") articulé autour d'un troisième axe (22, 22'), parallèle aux premier et second axes et solidaire du second desdits éléments comportant une branche courte (13A) et une branche longue (13B), la branche courte comportant en son extrémité libre une portée de retenue (23) adaptée à coopérer avec la portée de retenue (20) de la pièce basculante et la branche longue comportant auprès de son extrémité libre une portée de blocage (24), ce levier ayant une configuration de blocage, dans laquelle les deux portées de retenue coopèrent l'une avec l'autre et à partir de laquelle il a un débattement de dégagement permettant un désengagement entre lesdites portées de retenue, ces portées de retenue (19, 23) étant respectivement ménagées sur la pièce basculante et sur le levier, par rapport aux second et troisième axes, en sorte que le levier exerce sur la pièce basculante, dans sa configuration de blocage, un couple tendant à empêcher le débattement en dégagement de cette pièce basculante, - un moyen de blocage (14, 14', 14"), coopérant normalement avec la portée de blocage du levier pour maintenir le levier dans sa configuration de blocage et muni d'un câble de déclenchement (25, 25', 25") adapté en réponse à une traction de déclenchement (T), à dégager le moyen de blocage vis à vis de la portée de blocage dudit levier. 2. Dispositif de gerbage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier élément (A) est, au moins pendant la mise en oeuvre du câble de déclenchement, fixe par rapport au véhicule spatial. 3. Dispositif de gerbage selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le bras de levier de la portée de retenue (20) par rapport au second axe (18) est sensiblement supérieur au bras de levier de la portée d'appui (19). 4. Dispositif de gerbage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la portée de retenue (20) de cette pièce basculante (12) est, dans sa configuration de retenue, sensiblement parallèle à l'étrier (11) et perpendiculaire à la portée d'appui (19). 5. Dispositif de gerbage selon la revendication 4, caractérisé en ce que la pièce basculante (12) a une forme globale en équerre et comporte une branche (21) s'étendant vers la portée de retenue (20) transversalement à la portée d'appui (19). 6. Dispositif de gerbage selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que la portée d'appui et la portée de retenue de la pièce basculante (60) sont sensiblement parallèles l'une à l'autre. 7. Dispositif de gerbage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le levier (13, 13', 13") s'étend sensiblement parallèlement à la portée d'appui. 8. Dispositif de gerbage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la branche longue du levier (13, 13', 13") se rapproche du second élément (B, B', B") lors de son débattement en dégagement. 9. Dispositif de gerbage selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le moyen de blocage (14', 14") comporte une cale destinée à être interposée entre la portée de blocage du levier et un support solidaire de l'un des éléments et un câble (25', 25") adapté à transmettre à cette cale un effort de dégagement. 10. Dispositif de gerbage selon la revendication 8, caractérisé en ce que le support est solidaire du second élément (B). 11. Dispositif de gerbage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le moyen de blocage comporte un levier de verrouillage (35) comportant une branche courte (35A) et une branche longue (35B), ce levier ayant une configuration de verrouillage dans laquelle sa branche courte agit au moins indirectement sur la portée de blocage du levier, et dans laquelle sa branche longue est maintenue directement ou indirectement, par une butée escamotable (42) liée au câble de déclenchement (25). 12. Dispositif de gerbage selon la revendication 11, caractérisé en ce que la butée escamotable agit sur la branche longue du levier de verrouillage par l'intermédiaire d'au moins un autre levier (40). 13. Dispositif de gerbage selon la revendication 11 ou la revendication 12, caractérisé en ce que le moyen de blocage comporte une bascule de renvoi (31) articulée sur un quatrième axe parallèle aux premier, second et troisième axes, cette bascule ayant deux portées adaptées à coopérer simultanément avec la portée de blocage, et sur la branche courte du levier de verrouillage. 14. Dispositif de gerbage selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, caractérisé en ce que ladite butée est latéralement escamotable. 15. Dispositif de gerbage selon la revendication 14, caractérisé en ce que la butée escamotable est déformable et a une configuration déformée adaptée à libérer, directement ou indirectement, le levier de verrouillage. 16. Dispositif de gerbage selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que les axes sont flexibles en torsion.