Brevet FR2735099A1 — publié le 19961213

DISPOSITIF ADAPTATEUR BASCULANT POUR L'EMPORT DE PLUSIEURS CHARGES UTILES SUR UN MEME LANCEUR. DESCRIPTION Domaine technique L'invention concerne un dispositif adaptateur conçu pour être monté sur une structure porteuse d'un lanceur, lorsque ce dernier est destiné à emporter simultanément, côte à côte, au moins deux charges utiles telles que des satellites. Un tel dispositif adaptateur peut être utilisé sur tout type de lanceur, dès lors qu'on désire emporter simultanément plusieurs satellites lourds, positionnés côte à côte, sous la coiffe d'un même lanceur. Etat de la technique Afin de réduire les coûts de lancement des satellites, il est envisagé de plus en plus fréquemment, lorsque leur taille le permet, d'emporter simultanément plusieurs satellites sur un même lanceur. Certains dispositifs permettant d'emporter simultanément plusieurs satellites sur un même lanceur, puis de les séparer de ce lanceur, sont déjà opérationnels. A titre d'exemple, les documents US-A3 380 687 et US-A-5 199 672 illustrent des dispositifs prévus pour être placés sous la coiffe d'un lanceur afin d'y supporter simultanément un nombre relativement élevé de petits satellites. Dans le cas de satellites lourds et de taille relativement élevée, aucun des dispositifs connus ne permet de supprimer totalement les risques de collision lorsque les satellites se séparent du lanceur. En effet, de tels satellites sont habituellement positionnés côte à côte sur une structure porteuse en forme de plateau et leur séparation de ce plateau s'effectue perpendiculairement à celui-ci. L'éjection d'un satellite engendre alors, inévitablement, des risques de collision avec le ou les satellites voisins, lorsque la distance qui les sépare est relativement faible. Exposé de l'invention L'invention a précisément pour objet un dispositif adaptateur conçu pour être interposé entre la structure porteuse placée sous la coiffe d'un lanceur et chacune des charges utiles, de façon à permettre, pour un faible encombrement et sans risque de collision lors de la séparation, l'emport simultané d'au moins deux charges utiles lourdes et relativement encombrantes placées côte à côte. Conformément à l'invention, ce résultat est obtenu au moyen d'un dispositif adaptateur de charge utile, prévu pour être monté sur une structure porteuse destinée à l'emport simultané sur un même lanceur d'au moins deux charges utiles placées côte à côte, caractérisé par le fait qu'il comprend - une pièce support apte à être fixée sur la structure porteuse - une pièce basculante liée à la pièce support ou à la structure porteuse par des moyens d'articulation ;; - des moyens de maintien, déverrouillables à distance, maintenant normalement la pièce basculante dans une position d'emport de la charge utile - des moyens de commande de basculement interposés entre la pièce basculante et la pièce support ou la structure porteuse, pour amener automatiquement la pièce basculante dans une position de séparation de la charge utile, par pivotement autour des moyens d'articulation, lors d'un déverrouillage des moyens de maintien. Chacune des charges utiles est montée sur la structure porteuse, qui présente généralement la forme d'un plateau support circulaire, par l'intermédiaire d'un dispositif adaptateur séparé. Pendant toute la phase de lancement, les dispositifs adaptateurs restent dans leur position d'emport, qui permet aux charges utiles placées côte à côte sous la coiffe du lanceur d'occuper un encombrement minimal. Lorsqu'on désire effectuer la séparation d'une ou plusieurs des charges utiles après éjection de la coiffe, les moyens de maintien du dispositif adaptateur correspondant sont déverrouillés, de telle sorte que les moyens de commande de basculement amènent automatiquement la pièce basculante dans sa position de lancement. Dans cette position, la charge utile montée sur le dispositif adaptateur est inclinée, par exemple d'un angle d'environ 15 , en éloignement de la charge utile voisine. Par conséquent, lorsque la séparation de la charge utile est commandée, elle s'effectue sans aucun risque de collision. Il est à noter que les dispositifs adaptateurs par lesquels chacune des charges utiles est montée sur la structure porteuse peuvent être commandés soit simultanément soit séparément, afin d'assurer le basculement simultané ou séparé des charges utiles correspondantes avant leur séparation. Dans une forme de réalisation préférentielle de l'invention, la pièce support et la pièce basculante sont en contact selon une surface de jonction sensiblement plane, lorsque la pièce basculante occupe sa position d'emport de la charge utile. Les moyens d'articulation définissent alors un axe de pivotement situé sensiblement dans le plan de la surface de jonction, à l'extérieur de cette surface. Avantageusement, la surface de jonction est sensiblement circulaire, et l'axe de pivotement est sensiblement parallèle à une tangente à cette surface. Afin d'assurer la suppression de tout risque de collision des charges utiles lors de leur séparation, l'axe de pivotement d'un dispositif adaptateur donné est situé à l'opposé d'au moins une charge utile montée sur la structure porteuse, par rapport à la surface de jonction. Dans la forme de réalisation préférentielle de l'invention, les moyens de commande de basculement comprennent au moins un vérin à ressort dont les extrémités sont articulées respectivement sur la pièce basculante et sur la pièce support ou la structure porteuse, et un moyen de verrouillage de fin de course associé à ce vérin. Dans cette même forme de réalisation, les moyens de maintien comprennent au moins une sangle à coupure pyrotechnique, reliant normalement la pièce basculante à la pièce support. De préférence, la pièce basculante supporte des moyens d'éjection de la charge utile, tels que des éjecteurs à ressort. En outre, des deuxièmes moyens de maintien, déverrouillables à distance, maintiennent normalement la charge utile sur la pièce basculante. Ces deuxièmes moyens de maintien comprennent de préférence une deuxième sangle à coupure pyrotechnique, qui relie normalement la charge utile à la pièce basculante. Brève description des dessins On décrira à présent, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation préférentielle de l'invention, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue de côté qui représente de façon très schématique le montage de deux satellites sur un plateau support d'un lanceur, par l'intermédiaire de deux dispositifs adaptateurs conformes à l'invention, le dispositif adaptateur illustré sur la droite de la figure occupant sa position d'emport alors que le dispositif adaptateur illustré sur la gauche de la figure occupe sa position de lancement ; - la figure 2 est une vue de côté, à plus grande échelle et en coupe partielle, d'un dispositif adaptateur conforme à l'invention, représenté en trait plein dans sa position d'emport du satellite ; - la figure 3 est une demi-vue de dessus du dispositif adaptateur de la figure 2 ; et - la figure 4 est une vue de côté représentant à plus grande échelle l'un des vérins à ressort utilisés pour commander le basculement du dispositif adaptateur, ce vérin étant représenté dans sa position d'extension extrême après sa mise en oeuvre. Exposé détaillé d'un mode de réalisation Sur la figure 1, la référence 10 désigne un plateau support circulaire constituant une structure porteuse placée au sommet d'un lanceur (non représenté), dans la coiffe (non représentée) formant l'enveloppe supérieure du lanceur. Le plateau support circulaire 10 est une structure porteuse conventionnelle, utilisée sur plusieurs lanceurs existants. Elle ne fait pas partie de l'invention. L'invention concerne le cas où le plateau support circulaire 10 supporte simultanément au moins deux charges utiles telles que deux satellites lourds 12, positionnés côte à côte sous la coiffe du lanceur. Selon les technologies existantes, les satellites 12 seraient montés directement sur le plateau support 10 par des moyens de maintien déverrouillables à distance. Lorsque le déverrouillage est commandé, des moyens d'éjection tels que des éjecteurs à ressort propulseraient les satellites 12 en éloignement du plateau support 10 selon une direction sensiblement perpendiculaire au plan de ce dernier. Compte tenu de la proximité des satellites 12 imposée par leur encombrement, il existerait alors un risque important de collisions. Conformément à 1 invention, ce risque est supprimé grâce à l'interposition d'un dispositif adaptateur 14, de faible encombrement, entre chacun des satellites 12 et le plateau support circulaire 10. Comme on l'a illustré sur la droite de la figure 1, les dispositifs adaptateurs 14 sont normalement maintenus dans une position d'emport du satellite, dans laquelle ce dernier occupe une position analogue à celle qu'il occuperait en l'absence de dispositif adaptateur, c'est-à-dire si le satellite était monté directement sur le plateau support. Le dispositif adaptateur 14 est maintenu dans cette position d'emport pendant toute la phase de lancement, jusqu'à ce que le lanceur arrive dans la position de mise en orbite du satellite correspondant. Lorsque le lanceur arrive dans cette dernière position, le dispositif adaptateur 14 correspondant est amené dans une position de séparation du satellite, illustrée schématiquement sur la partie gauche de la figure 1. Dans cette position de séparation, la direction selon laquelle le satellite 12 est expulsé forme avec la normale au plan défini par le plateau support circulaire 10 un angle d'environ 150. Cette direction d'éjection est illustrée par la flèche F sur la figure 1. Cette inclinaison de la direction d'éjection F est obtenue par un pivotement du satellite 12 de l'angle précité commandé par le dispositif adaptateur 14, autour d'un axe de pivotement 16. A cet effet, l'axe de pivotement 16 est orienté parallèlement au plan défini par le plateau support circulaire 10. De plus, l'axe de pivotement 16 est situé sur chaque dispositif adaptateur 14 du côté opposé au satellite 12 voisin, afin que le basculement du satellite commandé par le dispositif adaptateur ait pour effet d'incliner la direction d'éjection F en éloignement du satellite voisin, comme l'illustre schématiquement la figure 1. Grâce aux caractéristiques qui viennent d'être décrites, la séparation de l'un quelconque des satellites 12 s'effectue sans risque de collision de ce satellite avec le ou les satellites voisins, sans pour autant que l'encombrement total des satellites sous la coiffe lors du lancement soit réellement augmenté. On décrira à présent plus en détail une forme de réalisation préférentielle d'un dispositif adaptateur 14 conforme à l'invention, en se référant aux figures 2 à 4. Le dispositif adaptateur 14 comprend tout d'abord une pièce support 18, en forme de virole cylindrique, prévue pour être fixée sur le plateau support circulaire 10, par exemple au moyen de boulons (non représentés). Le dispositif adaptateur 14 comprend également une pièce basculante 20, en forme de virole cylindrique, prévue pour recevoir le satellite 12 correspondant. L'axe de pivotement 16 est matérialisé par deux articulations de basculement 22. Ces articulations, qui font également partie du dispositif adaptateur 14, relient la pièce basculante 20 au plateau support 10. De façon plus précise, chacune des articulations 22 comporte une embase 24, fixée par exemple au moyen de boulons sur le plateau support 10 et une console 26, fixée par exemple au moyen de boulons à la pièce basculante 20. La console 26 est reliée à l'embase 24 par une broche de pivotement orientée selon l'axe 22. Il est à noter qu'en variante, les embases 24 peuvent être fixées directement sur la pièce support 18. De plus, le nombre des articulations 22 peut être différent des deux. Dans la position d'emport du satellite illustrée sur la figure 2, la pièce support 18 et la pièce basculante 20, qui présentent l'une et l'autre la forme de viroles cylindriques sensiblement de même diamètre, sont disposées coaxialement et en contact l'une contre l'autre selon une surface de jonction sensiblement plane et circulaire, située dans un plan représenté par la ligne S sur la figure 2. Dans cet agencement préférentiel, l'axe de pivotement 16 matérialisé par les articulations 22 est situé sensiblement dans le plan S, à l'extérieur de la surface de jonction des pièces 18 et 20, et orienté selon une direction sensiblement parallèle à une tangente à cette surface de jonction. Le dispositif adaptateur 14 selon l'invention comprend en outre des moyens de maintien 28, déverrouillables à distance, grâce auxquels la pièce basculante 20 est normalement maintenue dans la position d'emport du satellite illustrée sur la figure 2, c'est-à-dire en contact avec la pièce support 18 selon la surface de jonction circulaire précitée, située dans le plan S. Dans la forme de réalisation illustrée notamment sur la figure 2, ces moyens de maintien 28 comprennent une sangle 30 qui chemine autour des parties en contact des pièces 18 et 20, sur toute la circonférence de ces pièces. La sangle 30 est équipée de segments rigides, à section sensiblement en forme de U, qui chevauchent simultanément deux brides formées aux extrémités adjacentes des pièces 18 et 20, pour les plaquer l'une contre l'autre selon la surface de jonction circulaire précitée. La sangle 30 est équipée d'au moins un tronçon 32 dont la coupure peut être commandée à distance par des moyens pyrotechniques, d'une manière connue des spécialistes. Des cavaliers 34 et des butées à ressort 36 montées sur la pièce support 18 empêchent qu'après la coupure du tronçon 32, la sangle 30 ne se sépare de la pièce support 18, de sorte que tout risque d'endommagement des structures voisines est évité. Afin d'amener la pièce basculante 20 dans la position de séparation illustrée schématiquement sur la partie gauche de la figure 1 et en traits mixtes sur la figure 2, le dispositif adaptateur 14 comporte en outre des moyens de commande de basculement de cette pièce, qui entrent automatiquement en action lorsque la coupure du tronçon 32 de la sangle 30 intervient. Dans la forme de réalisation illustrée sur les figures, ces moyens de commande de basculement comprennent deux vérins à ressort 38 qui sont interposés entre le plateau support 10 et la pièce basculante 20. De façon plus précise, chacun des vérins à ressort 38 est orienté selon un axe sensiblement perpendiculaire au plan du plateau support 10 lorsque le dispositif adaptateur 14 occupe sa position d'emport du satellite. Comme le montrent plus précisément les figures 2 et 3, les vérins à ressort 38 sont placés à l'extérieur de la pièce support 18, en des emplacements symétriques par rapport à un plan médian du dispositif adaptateur orienté perpendiculairement à l'axe de pivotement 16, en des emplacements relativement éloignés de cet axe. Comme l'illustre plus précisément la figure 4, chacun des vérin à ressort 38 comporte un tube cylindrique 40 dans lequel est reçue de façon coulissante une pièce 42 en forme de piston. Une première extrémité du tube cylindrique 40 est articulée par un axe 44 sur une chape 46 fixée au plateau support 10 par exemple par des boulons. L'axe 44 est orienté parallèlement à l'axe de pivotement 16 du dispositif adaptateur. La pièce 42 en forme de piston est fixée à une première extrémité d'une tige 48 orientée selon l'axe du tube cylindrique 40, en éloignement de l'extrémité de ce tube articulée sur l'axe 44. L'extrémité opposée de la tige 48 est fixée sur une coupelle 50, articulée par un axe 52 sur une chape 54 fixée à la pièce basculante 20, par exemple au moyen de boulons (non représentés) . L'axe 52 est orienté parallèlement à l'axe 44 ainsi qu'à l'axe de pivotement 16 du dispositif adaptateur 14. L'ensemble constitué par le tube cylindrique 40 et par la tige 48 est entouré par un ressort de compression hélicoïdal 56 dont une première extrémité prend appui sur la coupelle 50 et dont l'extrémité opposée prend appui sur un rebord annulaire 58 entourant l'extrémité du tube cylindrique 40 articulée sur l'axe 44. En outre, la pièce 42 en forme de piston comporte sur sa périphérie deux pions de guidage 60 diamétralement opposés, qui coulissent dans des rainures longitudinales 62 formées à l'intérieur du tube cylindrique 40, parallèlement à son axe. L'ensemble constitué par les pions 60 et par les rainures 62 empêche toute rotation de la pièce 42 en forme de piston lorsqu'elle se déplace à l'intérieur du tube cylindrique 40. Chacun des vérins à ressort 38 est également équipé d'un moyen de verrouillage de fin de course, grâce auquel la position allongée prise par le vérin lors de la libération du ressort 56 détermine avec précision l'angle de basculement, par exemple d'environ 15 , pris par le satellite lorsqu'il occupe sa position de séparation après rupture de la sangle 30. Dans la forme de réalisation illustrée sur la figure 4, ce moyen de verrouillage de fin de course comprend deux pièces de verrouillage 64 montées en opposition dans un alésage 66 traversant radialement la pièce 42 en forme de piston. Un ressort de compression 68 interposé entre ces deux pièces de verrouillage 64 les applique en permanence contre la surface intérieure du tube cylindrique 40. Lorsque le vérin à ressort 38 arrive dans sa position de pleine extension illustrée sur la figure 4, des extrémités extérieures de diamètre réduit des pièces de verrouillages 64 arrivent en vis-à-vis de deux trous 70, diamétralement opposés, formés dans le trou cylindrique 40. Par conséquent, ces extrémités des pièces de verrouillage 64 pénètrent dans ces trous 70 sous l'action du ressort 68. La pièce 42 en forme de piston est alors automatiquement verrouillée dans cette position, ce qui interdit tout extension supplémentaire du ressort 56. Il est à noter que la coopération des pions de guidage 60 avec les rainures de guidage 62 interdit toute rotation relative entre la pièce 42 en forme de piston et le tube cylindrique 40. Par conséquent, les pièces de verrouillage 64 arrivent automatiquement en face des trous 70 lorsque le ressort 56 atteint sa pleine expansion. Pour compléter la description du dispositif adaptateur 14 selon l'invention, on notera que la pièce basculante 20 est équipée de dispositifs, en eux-mêmes conventionnels, permettant de maintenir le satellite 12 sur cette pièce et d'en commander la séparation lorsque le satellite est libéré. Comme l'illustrent schématiquement les figures 2 et 3, ces dispositifs comprennent tout d'abord des deuxièmes moyens de maintien 72, déverrouillables à distance, maintenant normalement le satellite 12 sur la pièce basculante 20. Ces deuxièmes moyens de maintien 72 sont réalisés de la même manière que les moyens de maintien 28 par lesquels la pièce basculante 20 est normalement maintenue en contact contre la pièce support 18 dans la position d'emport du satellite. Ainsi, les deuxièmes moyens de maintien 72 comprennent une sangle 74 qui encercle normalement en les maintenant appliquées l'une contre l'autre deux brides formées respectivement sur la face de la pièce basculante 20 opposée à la pièce support 18 et sur la face adjacente du satellite 12. La sangle 74 est équipée d'au moins un tronçon de coupure 76 à actionnement pyrotechnique. Des cavaliers 78 ainsi que des butées élastiques 80 sont prévus sur la pièce basculante 20 pour empêcher que la sangle 74 ne s'échappe en risquant d'endommager des structures voisines, lorsque le tronçon de coupure 76 est actionné. En outre, la séparation du satellite 12 lors de la coupure de la sangle 74 est assurée par des moyens d'éjection constitués par exemple par des éjecteurs à ressort 82 montés à l'intérieur de la pièce basculante 20 et régulièrement répartis sur toute la périphérie de celle-ci. Comme l'illustre par exemple la figure 3, huit éjecteurs à ressort 82 peuvent ainsi être prévu sur la pièce basculante 20 pour assurer la séparation du satellite 12 après la coupure de la sangle 74. La description qui précède montre que le dispositif adaptateur selon l'invention permet de monter côte à côte, sur un même plateau support placé sous la coiffe d'un lanceur, plusieurs charges utiles relativement lourdes et encombrantes, dans un volume à peine supérieur au volume cumulé de ces charges, sans aucun risque de collision lorsque le lancement des charges est effectué, aussi bien lorsque les charges utiles sont lancées successivement que dans le cas d'un lancement simultané. Il est à noter que les organes tels que l'embase 24 et la chape 46, qui sont fixés directement sur la structure porteuse 10 dans la forme de réalisation décrite, peuvent aussi être fixés sur la pièce support 18, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif adaptateur de charge utile, prévu pour être monté sur une structure porteuse (10) destinée à l'emport simultané sur un même lanceur d'au moins deux charges utiles (12) placées côte à côte, caractérisé par le fait qu'il comprend - une pièce support (18) apte à être fixée sur la structure porteuse (10) - une pièce basculante liée (20) à la pièce support ou à la structure porteuse par des moyens d'articulation (22) - des moyens de maintien (28), déverrouillables à distance, maintenant normalement la pièce basculante dans une position d'emport de la charge utile ;; - des moyens (38) de commande de basculement interposés entre la pièce basculante et la pièce support ou la structure porteuse pour amener automatiquement la pièce basculante dans une position de séparation de la charge utile, par pivotement autour des moyens d'articulation (22), lors d'un déverrouillage des moyens de maintien (28). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la pièce support (18) et la pièce basculante (20) sont en contact selon une surface de jonction sensiblement plane, lorsque la pièce basculante (20) occupe sa position d'emport de la charge utile (12), les moyens d'articulation définissant un axe de pivotement (16) situé sensiblement dans le plan (5) de la surface de jonction, à l'extérieur de cette surface. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la surface de jonction est sensiblement circulaire, l'axe de pivotement (16) étant sensiblement parallèle à une tangente à cette surface. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que l'axe de pivotement est situé à l'opposé d'au moins une autre charge utile (12) montée sur la structure porteuse (10), par rapport à la surface de jonction. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le pivotement commandé par les moyens (38) de commande de basculement correspond à un angle d'environ 15 . 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les moyens de commande de basculement comprennent au moins un vérin à ressort (38) dont les extrémités sont articulées respectivement sur la pièce basculante (20) et sur la pièce support (18) ou la structure porteuse (10), et un moyen (64,68,70) de verrouillage de fin de course associé à ce vérin. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les moyens de maintien (28) comprennent au moins une sangle (30) à coupure pyrotechnique, reliant normalement la pièce basculante (20) à la pièce support (18). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la pièce basculante (20) supporte des moyens d'éjection (82) de la charge utile (12). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comprend de plus des deuxièmes moyens de maintien (72), déverrouillables à distance, maintenant normalement la charge utile (12) sur la pièce basculante (20). 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait que les deuxième moyens de maintien (72) comprennent au moins une deuxième sangle (74) à coupure pyrotechnique, reliant normalement la charge utile (12) à la pièce basculante (20).