Brevet FR2736615A1 — publié le 19970117

L'invention rentre dans le domaine technique des dispositifs de liaison et de séparation d'objets tels que des microsatellites, par rapport à une structure, utilisant une énergie de déverrouillage fluidique à redondance complète autorisant deux modes de séparation mécanique indépendants. Il existe de nombreux dispositifs de mise à poste de satellite à partir d'une fusée, qui ont pour objet de déverrouiller le satellite de son support et de l'en écarter rapidement par éjection. Indépendamment des systèmes d'éjection connus, les dispositifs de séparation ponctuelle ne sont pas totalement fiables, soit parce qu'il subsiste des modes de défaillance communs au niveau de leur motorisation, c'est-à-dire les déverrouilleurs eux-mêmes, ou au niveau de leur initiation par exemple à l'aide de boulons explosifs, soit parce qu ils sont incapables de fonctionner en fournissant le même interface de séparation en mode nominal et en mode secours ou encore en mode simultané. Parmi les dispositifs de séparation connus on connaît notamment par les brevets US-A 3 120 149 et 3 176 573 les boulons explosifs fonctionnant sur le principe d'une rupture de pièce dans une zone fragile définie. Mais ces dispositifs de déverrouillage, du fait de la rupture d'un élément frangible, induisent un choc sur le satellite au moment de son éjection ce qui peut constituer un inconvenient pour le matériel embarqué. D'un autre côté on connaît par exemple par le EP-A 0 363 242 au nom de la Demanderesse un dispositif dit à écrou fendu, assurant la solidarisation provisoire de deux éléments l'un à l'autre comportant un élément mâle lié à l'un des éléments et un élément femelle lié à l'autre, cet élément femelle comportant, dans un corps creux allongé selon un axe, un manchon de retenue adapté à se rétracter axialement sur l'élément mâle ou à se dilater, un piston coulissant axialement pour la manoeuvre en rétraction/dilatation de ce manchon de retenue, et dans le piston, un doigt d'éjection qui lui est relié par un organe frangible. On retrouve avec ce dispositif le même inconvénient que celui relatif aux systèmes à boulons explosifs, et en outre il ne présente pas une redondance complète au niveau de la motorisation et au niveau de la mécanique. Cela a conduit la Demanderesse à mettre au point un système fonctionnant sur le principe de l'écrou fendu qui, en outre, fournit le même interface de séparation en mode nominal et en mode secours. L'invention a donc pour objet un déverrouilleur à écrou fendu pour microsatellite, à redondance mécanique et pyrotechnique complète, dans lequel la tête d'un écrou fendu assure la liaison entre une embase de satellite et une plate-forme de fusée, cette liaison étant maintenue par des pièces coulissantes susceptibles d'être déplacées et de déverrouiller ainsi la liaison lors de la mise en oeuvre d'une énergie de déverrouillage du genre d'un initiateur pyrotechnique, déverrouilleur selon lequel les pièces coulissantes sont constituées d'un piston interne logé à l'intérieur d'un axe pétalé, et d'un piston de déverrouillage en forme de manchon, placé à l'extérieur dudit axe pétalé, et selon lequel le corps du déverrouilleur dispose de deux générateurs d'énergie de déverrouillage s exerçant chacun sur l'une ou l'autre des pièces coulissantes, dans le sens de la désolidarisation de l'écrou fendu et de ses pièces de liaison à l'embase du satellite. Selon une caractéristique particulière de l'invention, le piston de déverrouillage forme à son extrémité inférieure un rebord annulaire venant en appui contre un épaulement d'une chambre interne au corps du déverrouilleur. Par ailleurs l'extrémité inférieure de l'axe pétalé traverse l'orifice central d'une entretoise susceptible de coulisser à l'intérieur du corps, un ressort étant comprimé entre la face inférieure du piston de déverrouillage et la face supérieure de l'entretoise. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, l'axe pétalé est amorti en fin de course par un amortisseur maintenu à la base de la chambre interne au corps du déverrouilleur. Avantageusement les générateurs d'énergie de déverrouillage sont constitués d'un initiateur pyrotechnique logé à la base d'un puits central prévu dans l'amortisseur et d'au moins une ligne détonante placée au-dessus de la base du piston de déverrouillage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre de deux exemples de réalisation dans lesquels il est fait référence aux dessins annexés qui représentent. Figure 1 : une vue en coupe verticale d'un déverrouilleur. Figure 2 : une variante vue en coupe du déverrouilleur selon la figure 1. On voit à la figure 1, un corps 1 de déverrouilleur solidaire, grâce à la liaison 2, d'une structure 3 qui fait partie d'une plate-forme de fusée. Une embase 4 de satellite est raccordée par des pièces de liaison 5(a à c) filetées à un écrou fendu 6 dont la tête est en appui sur la pièce de liaison inférieure 5a. La pièce de liaison intermédiaire 5b repose ellemême sur un écrou de liaison 7 dont un épaulement circulaire 8 est plaqué contre la structure 3. La base filetée intérieurement de l'écrou fendu en trois ou quatre parties est maintenue en prise sur l'extrémité d'un axe pétalé 9 qui enveloppe lui-même un piston interne 10 dont l'extrémité est vissée par une vis 11 à un embout 12 qui peut coulisser à l'intérieur de l'axe pétalé. L'axe pétalé est creusé à sa base d'une échancrure axiale 30 à pans inclinés orientés vers le haut. Un piston de déverrouillage 13 se présentant comme un manchon, encercle par son extrémité supérieure, la partie de l'écrou fendu 6 qui est vissée sur l'axe pétalé 9. Le sommet du piston de déverrouillage est intercalé entre l'écrou fendu et la pièce de liaison inférieure 5a. Le piston de déverrouillage 13 forme à son extrémité inférieure, un rebord annulaire 14 qui vient en appui contre un épaulement 15 prévu dans la chambre 16, interne au corps 1 du déverrouilleur. Le piston de déverrouillage ferme ainsi ladite chambre, l'étanchéité étant assurée par un joint 17 logé dans une gorge annulaire formée sur le bord périphérique extérieur du piston et par un joint 18 logé dans une gorge annulaire formée dans la partie interne du corps d'éjecteur 1. Une entretoise 19 susceptible de coulisser à l'intérieur du corps 1 est percée d'un orifice central 20 traversé par l'extrémité inférieure de l'axe pétalé 9. Un écrou de mise en tension 21 vissé sur cette extrémité inférieure filetée de l'axe 9 prend appui sur la face inférieure de l'entretoise 19. Il est immobilisé en rotation par une patte de blocage 23. Un ressort 22 est comprimé entre la face inférieure du piston de déverrouillage 13 et la face supérieure de l'entretoise 19. L'ouverture inférieure de la chambre 16 est obturée par un écrou de fermeture 24 à l'intérieur duquel est maintenu un amortisseur 25. La bordure périphérique dudit amortisseur est maintenue entre la base du corps d'éjecteur et l'écrou au moment du vissage de ce dernier. L'amortisseur est pourvu d'un plat central 31 s'élevant à l'intérieur de la chambre 16, dont les parois sont inclinées selon le profil de l'échancrure 30 de l'axe pétalé. Le piston interne 10 se développe vers le bas à l'intérieur de l'axe pétalé et pénètre à l'intérieur d'un puits central 26 ménagé dans l'amortisseur. A la base du puits central est logé l'initiateur pyrotechnique 27 constitué d'un inflammateur ou détonateur. Au-dessus de la base du piston de déverrouillage 13, est prévue, dans le corps d'éjecteur 1, une petite chambre 28 communiquant avec d'autres lignes détonantes 29. La figure 1 montre le mécanisme avant le déclenchement du déverrouillage. En fonctionnement normal, dès que l'ordre d'éjection du satellite est transmis, la mise à feu de la ligne détonante 29 est déclenchée. Les gaz produits s'établissent alors dans la petite chambre 28 et agissent sur le piston de déverrouillage 13 en le repoussant vers le bas. Ce mouvement libère l'écrou fendu 6 dont les parties filetées peuvent s'écarter et libérer l'axe pétalé 9. Au cours de son mouvement de descente, le piston de déverrouillage va venir en butée, en comprimant le ressort 22, sur le sommet de l'entretoise 19 qui, par l'intermédiaire de l'écrou 2, va entrainer vers le bas l'axe pétalé 9. En fin de course dudit axe, son échancrure 30 à pans inclinés s'engage sur le plot profilé 31 de l'amortisseur, et ainsi se trouve amorti l'axe 9 avant son coincement et son immobilisation sur l'amortisseur.La relative flexibilité de celui-ci participe aussi à cette opération d'amortissement. L'embase 4 n'étant plus maintenue à la structure 3 par le déverrouilleur, c'est-à-dire par l'écrou fendu et ses pièces de liaison, le ressort 22 exerce une poussée sur l'embase libérée de ses pièces de liaison 5 et le satellite se sépare de la plate-forme avec la vitesse requise. C e déverrouillage nominal résulte du fonctionnement normal des lignes détonnantes 29. Au cas où ces lignes détonnantes ne fonctionneraient pas, on passe automatiquement en mode secours. Dans ce cas intervient la mise à feu de l'initiateur pyrotechnique 27. Les gaz produits ainsi dans la chambre 26 vont entraîner la brusque montée du piston interne 10 et par voie de conséquence de l'embout 12 qui va donc libérer les pétales de l'axe pétalé 9. De ce fait l'extrémité dudit axe n est plus en prise avec le filetage de l'écrou fendu 6 et peut s'en libérer vers l'intérieur ; le ressort 22 exerçant sa pression sur l'entretoise 19 entraîne le déplacement de celle-ci vers le bas ainsi que celui de l'équipage mobile auquel elle est rattachée, à savoir l'écrou de mise en tension 21 ainsi que l'axe pétalé 9 lui-même. L'amortissement de celui-ci sur l'amortisseur 25, s'effectue de la même manière que lors du fonctionnement normal. Suivant le même processus également, l'écrou fendu libère l'embase 4 du satellite. Le dispositif peut fonctionner aussi à partir de la mise en oeuvre simultanée des deux motorisations pyrotechniques (27,29). La figure 2 illustre une variante de réalisation dans laquelle les mêmes éléments portent les mêmes références numériques qu'à la figure 1. Les modifications par rapport à la variante précédente portent sur les points suivants L'axe pétalé 9 présente la forme d'une tulipe 32 en partie haute, qui se termine par une couronne 33 filetée intérieurement, qui se trouve intercalée entre l'écrou fendu 6 et le piston de déverrouillage 13. La couronne est en contact glissant avec ledit piston, mais en prise avec la base filetée intérieurement de l'écrou fendu 6. L'autre modification se situe au niveau de l'amortisseur 25. Cette fois l'initiateur pyrotechnique 27 est localisé sur le côté de l'amortisseur et communique par un circuit 34 avec le puits central 26. Le fonctionnement en mode nominal, en mode secours ou en mode simultané est tout-à-fait identique dans ce cas, au cas précédent. REVENDICATIONS 1. Déverrouilleur à écrou fendu pour microsatellite, à redondance mécanique et pyrotechnique complète, dans lequel la tête d'un écrou fendu assure la liaison entre une embase de satellite et une plate-forme de fusée, cette liaison étant maintenue par des pièces coulissantes, susceptibles d'être déplacées et de déverrouiller ainsi la liaison lors de la mise en oeuvre d'une énergie de déverrouillage du genre d'un initiateur pyrotechnique, caractérisé en ce que les pièces coulissantes sont constituées d'un piston interne (10) logé à l'intérieur d'un axe pétalé (9), et d'un piston de déverrouillage (13) en forme de manchon placé à l'intérieur dudit axe pétalé, en ce que l'axe pétalé est lié par un filetage à l'écrou fendu (6), et en ce que le corps (1) du déverrouilleur dispose de deux générateurs (27,29) d'énergie de déverrouillage s exerçant chacun sur l'une ou l'autre des pièces coulissantes, dans le sens de la désolidarisation de l'écrou fendu et de ses pièces de liaison (5) à l'embase du satellite. 2. Déverrouilleur selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'extrémité du piston interne (10) est vissée à un embout (12) coulissant à l'intérieur de l'axe pétalé (9). 3. Déverrouilleur selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'axe pétalé (9) est creusé à sa base d'une échancrure axiale (30) à pans inclinés orientés vers le haut. 4. Déverrouilleur selon la revendication 1 caractérisé en ce que le sommet du piston de déverrouillage (13) est intercalé entre l'écrou fendu (6) et une pièce de liaison inférieure (5a) à l'embase du satellite. 5. Déverrouilleur selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'axe pétalé (9) présente la forme d'une tulipe (32) se terminant par une couronne (33) filetée intérieurement, qui se trouve intercalée entre l'écrou fendu (6) et le piston de déverrouillage. 6. Déverrouilleur selon la revendication 1 caractérisé en ce que le piston de déverrouillage (13) forme à son extrémité inférieure un rebord annulaire (14) venant en appui contre un épaulement (15) d'une chammbre (16) interne au corps (1) du déverrouilleur. 7. Déverrouilleur selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'extrémité inférieure de l'axe pétalé (9) traverse l'orifice central (20) d'une entretoise (19) susceptible de coulisser à l'intérieur du corps (1) et en ce qu'un ressort (22) est comprimé entre la face inférieure du piston de déverrouillage (13) et la face supérieure de 1 'entretoise (19). 8. Déverrouilleur selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'un écrou de mise en tension (21) vissé sur l'extrémité inférieure filetée de l'axe pétalé (9) prend appui sur la face inférieure de l'entretoise (19). 9. Déverrouilleur selon les revendications 1 et 6 caractérisé en ce que l'axe pétalé (9) est amorti en fin de course par un amortisseur (25) maintenu à la base de la chambre (16) interne au corps (1) du déverrouilleur. 10. Déverrouilleur selon les revendications 3 et 9 caractérisé en ce que l'amortisseur (25) est pourvu d'un plot central (31) s'élevant à l'intérieur de la chambre (16), dont les parois sont inclinées selon le profil de l'échancrure (30) de l'axe pétalé (9). 11. Déverrouilleur selon les revendications 1 et 9 caractérisé en ce que les générateurs d'énergie de déverrouillage sont constitués d'un initiateur pyrotechnique (27) logé à la base d'un puits central (26) prévu dans l'amortisseur (25), et d'au moins une ligne détonante (29) placée au-dessus de la base du piston de déverrouillage (13). 12. Déverrouilleur selon la revendication 11 caractérisé en ce que l'initiateur pyrotechnique (27) est localisé sur le côté de l'amortisseur (25) et communique avec le puits central (26).