Brevet FR2857936A1 — publié le 20050128

DISPOSITIF DE LIBERATION DE TIRANT DE GERBAGE POUR STRUCTURE DEPLOYABLE La présente invention se rapporte aux dispositifs qui permettent de libérer les tirants de gerbage qui maintiennent en position fermée une structure déployable. Elle s'applique notamment aux satellites artificiels qui comprennent souvent des structures, telles que des 10 panneaux solaires, qui sont repliées contre le corps du satellite pour le lancement et qui sont ensuite déployées lorsque le satellite est mis à poste. Pour pouvoir déployer la structure maintenue par les tirants, il est connu de sectionner ceux-ci par un 15 dispositif pyrotechnique. La structure est ensuite déployée par des moyens connus en eux-mêmes, tels que par exemple des ressorts. Le sectionnement s'effectue soit en tête du tirant, soit au pied de celuici. Dans le premier cas le tirant 20 reste accroché au corps du satellite. Dans le deuxième cas il reste accroché à la partie la plus extérieure de la structure déployable La technique où le tirant reste accroché au corps du satellite est la plus favorable au maintien des 25 meilleures performances de la structure déployable. Elle est plus sécurisante pour la cinématique de déploiement, en particulier dans le cas des panneaux solaires. Elle présente toutefois des contraintes car elle nécessite d'amener un dispositif de libération de tirant de gerbage 30 (et son cablage de commande) sur les derniers éléments de 01 12-ALCA105141 la structure à déployer ce qui est source de complications mécaniques. Pour pallier ces inconvénients, l'invention propose 5 un dispositif de libération de tirant de gerbage pour structure déployable, dans lequel des organes destinés à être déployés sont fixés sur des douilles enfilées en superposition sur un tirant solidaire du corps du satellite sur lequel elles sont maintenues par un écrou 10 vissé à l'extrémité libre du tirant, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux modules, notamment en forme de deux demi-coquilles, placés entre l'écrou et la première des douilles et venant exercer sur l'ensemble des douilles un effort important de maintien de 15 l'ensemble, et en ce que ces modules comprennent des moyens élastiques tendant à les écarter du tirant en exerçant des forces latérales pour libérer l'ensemble des douilles de l'action du tirant; l'effort exercé par l'écrou sur les modules permettant de maintenir ceux-ci 20 assemblés par friction en s'opposant aux dites forces latérales, l'ensemble étant stable sous tension de gerbage et permettant la libération au niveau supérieur de la colonne de gerbage, coté structure à déployer par simple diminution de la tension de gerbage, ce qui 25 entraîne un effet autodégageant. Selon une autre caractéristique, les moyens élastiques tentent d'écarter les modules du tirant de gerbage, rendant de ce fait le dispositif instables en 30 position fermée sans tension de gerbage, afin de permettre la libération de la structure déployable. 0112-ALCA105141 Selon une autre caractéristique, ces moyens élastiques sont formés de deux lames de ressort plates placées dans les extrémités supérieures respectivement des modules de manière à être horizontales selon leur 5 longueur et verticales selon leur largeur et sensiblement parallèles l'une à l'autre. Selon une autre caractéristique, ces moyens élastiques sont formés par une coupelle de bras 10 élastiques, fixée sur le tirant et tendant à écarter les modules. Selon une autre caractéristique, ces moyens élastiques sont formés par des ressorts axiaux placés 15 entre les modules et le tirant. Selon une autre caractéristique, ces moyens élastiques sont formés par des ressorts tangentiels placés entre les modules eux-mêmes. 20 Selon une autre caractéristique, les modules comportent à leurs extrémités inférieures deux portions de couronne extérieure plate, et en ce que la première douille présente une géométrie intérieure, notamment en 25 forme de gorge circulaire creuse, dans laquelle viennent s'engager les portions de couronnes en position déployée. Selon une autre caractéristique, le dispositif comprend une entretoise insérée entre l'écrou et les deux 30 demi-coquilles et sur les côtés de laquelle peuvent venir s'appuyer les deux lames de ressort. 0 112-ALCA105141 D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement dans la description suivante, présentée à titre d'exemple non limitatif en regard des figures annexées qui représentent: la figure 1, une vue en coupe d'un dispositif selon l'invention avec une partie des panneaux solaires dans une configuration stockée où ils sont maintenus par le tirant; - la figure 2, une vue en perspective cavalière du dispositif de la figure 1 dans la même configuration, mais sans les panneaux solaires; - la figure 3, une vue en coupe des mêmes organes que dans la figure 1 mais dans une configuration 15 où le tirant est libéré ; la figure 4, une vue en perspective cavalière du dispositif de la figure 3, mais sans les panneaux solaires; et - les figures 5 à 7, des autres exemples de réalisations particulières des moyens élastiques 20 de dégagement du tirant. Sur les figures 1 et 2, un ensemble de panneaux solaires 101 est maintenu en position stockée par un tirant 102 à l'aide d'un ensemble de douilles circulaires 25 103. La première 104 de ces douilles est modifiée selon l'invention pour pouvoir faire partie du dispositif de libération de l'invention. Pour cela, elle présente à sa partie supérieure une géométrie (dans cet exemple en 30 forme de gorge circulaire) creuse intérieure 105 dont le but est de maintenir des modules (dans cet exemple en 01 12-ALCA105141 forme de portions de coquille) sur la douille 104 lorsque ceux-ci ne sont plus maintenus par le tirant. Ces modules semi-circulaires 106 et 107 viennent enserrer l'extrémité supérieure du tirant 102 en formant 5 lorsqu'ils sont réunis, une coquille circulaire complète. Cette coquille présente la forme d'une coupe renversée qui se prolonge sur son extrémité inférieure par une couronne circulaire extérieure plate 108 coupée en n morceaux au niveau de la jonction des modules pour 10 former n portions de couronnes. La couronne circulaire vient s'engager dans la géométrie 105 de manière à être solidaire de la première douille 104 tout en pouvant coulisser latéralement à l'intérieur de cette géométrie lorsque les modules 15 s'écartent l'un de l'autre. L'extrémité supérieure plate de la coquille présente quant à elle la forme d'une couronne circulaire intérieure plate et relativement épaisse 109 elle-même coupée en n morceaux au niveau de la jonction des 20 portions de coquilles. C'est cette couronne 109 qui vient enserrer par ses bords intérieurs l'extrémité supérieure du tirant 102, lorsque la coquille est refermée. Une entretoise standard 110 est enfilée sur l'extrémité supérieure du tirant 102 et vient s'appuyer 25 sur la couronne intérieure 109. Un écrou de blocage 111 est vissé à l'extrémité supérieure filetée du tirant 102. Lors de l'assemblage de l'ensemble en position stockée, les modules 106 et 107 sont maintenus en 30 position rassemblée par un outillage adéquat, du genre 0112-ALCA105141 pince adaptée par exemple, pour former la coquille complète. Le serrage de l'écrou 111 vient presser l'entretoise sur la face supérieure de la coquille 106/107. Celle5 ci vient elle-même faire appuyer la première douille 104 sur la suivante, puis cette dernière sur la suivante, etc. Lorsque l'écrou 111 est serré avec un couple suffisant, l'ensemble est maintenu fermement pour rester 10 assemblé jusqu'à ce que soit envoyée la commande de déploiement. Selon l'invention, des ressorts 112 et 113 peuvent être insérés dans des fentes ménagées dans les extrémités supérieures des modules 106 et 107. Ces fentes sont placées dans des positions telles que lorsque les demicoquilles 106 et 107 sont rapprochées l'une de l'autre, les ressorts 112 et 113 viennent s'appuyer sur les côtés latéraux de l'entretoise 110 en se déformant de manière à exercer des forces 20 latérales représentées par les flèches 114 et 115. Ces forces tendent à écarter les modules 106 et 107 en faisant rentrer la couronne circulaire 108 à l'intérieur de la gorge 105 jusqu'au fond de celle-ci. Les fentes sont aussi placées de sorte qu'en 25 position écartée, le ressort soit plus à l'intérieur des modules que les bords des modules euxmêmes. Selon l'invention, le serrage provenant de l'écrou 111 est suffisant pour exercer une tension dans le tirant 102, représentée par la flèche 116, qui permet, par 30 l'effort de frottement de l'entretoise 110 sur l'extrémité supérieure des modules, d'empêcher 01 12-ALCA105141 l'écartement de ces modules dans toutes les circonstances, en particulier les vibrations, se produisant avant la commande de déploiement. Lorsque le satellite est à poste et qu'il faut 5 déployer les panneaux solaires 101, une commande de déploiement est émise et entraîne, par un dispositif de gerbage connu dans l'art (par exemple un actuateur AMF, ou un écrou de type "écrou pétalable à faibles chocs", le déplacement vertical du tirant et de ce fait entraîne la 10 diminution de la tension dans le gerbage. Lorsque la tension est suffisamment descendue, la pression qui s'exerce sur l'entretoise 110, et donc la pression de celle-ci sur les modules 106 et 107, passe en dessous de la valeur qui maintient ces dernières 15 assemblées. L'effort des ressorts 112 et 113 sur les côtés latéraux de l'entretoise 110 permet alors aux modules 106 et 107 de s'écarter en faisant rentrer les portions de la couronne 108 à l'intérieur de la gorge 105, comme 20 expliqué plus haut. Dans ces conditions, l'espace 117 qui se libère entre ces modules devient plus large que l'entretoise 110, comme on le voit sur les figures 3 et 4. Les organes de déploiement des panneaux solaires 25 peuvent alors entrer en fonctionnement et dégager dans un premier temps le panneau supérieur, la première douille 104 munie de ses demi-coquilles rétractées au fond de la gorge 105 passant librement autour de l'entretoise 110 puis de l'écrou 111. Les panneaux solaires suivants se déploient alors les uns après les autres, chacune des douilles 103 venant 0112-ALCA105141 alors passer encore plus librement autour de l'entretoise et de l'écrou, puisque l'espace interne 118 de ces douilles est encore plus grand que celui qui a été libéré à l'intérieur de la première douille 104 par l'écartement des modules. Selon un autre mode de réalisation, représenté en figure 5, ces moyens élastiques sont formés par une coupelle 512 de bras élastiques fixée à son extrémité inférieure sur le tirant et dont les extrémités 10 supérieures tendent à écarter les modules. Selon un autre mode de réalisation, représenté en figure 6, les modules 606 sont en nombre supérieur à 2, ici 3, et les moyens élastiques sont formés par des ressorts à boudin axiaux 612 placés entre les modules 606 15 et le tirant sur lequel ils s'appuient. Selon un autre mode de réalisation, représenté en figure 7, les modules 706 sont en nombre supérieur à 2, ici 3, et les moyens élastiques sont formés par des ressorts à boudin 712 placés tangentiellement entre les 20 modules eux-mêmes de façon à ce que l'effort d'écartement s'exerce directement d'un module à celui placé immédiatement à coté. 0112-ALCA105141 REVENDICATIONS 1 - Dispositif de libération de tirant de gerbage pour structure déployable, dans lequel des organes (101) 5 destinés à être déployés sont fixés sur des douilles (103) enfilées en superposition sur un tirant (102) solidaire du corps du satellite sur lequel elles sont maintenues par un écrou vissé (111) à l'extrémité libre du tirant, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux 10 modules, notamment en forme de deux demi-coquilles (106, 107), placés entre l'écrou (111) et la première des douilles (104) et venant exercer sur l'ensemble des douilles un effort important (116) de maintien de l'ensemble, et en ce que ces modules comprennent des 15 moyens élastiques (112,113) tendant à les écarter du tirant en exerçant des forces latérales (114,115)pour libérer l'ensemble des douilles (104, 103) de l'action du tirant (111); l'effort exercé par l'écrou sur les modules permettant de maintenir ceux-ci assemblés par friction en 20 s'opposant aux dites forces latérales, l'ensemble étant stable sous tension de gerbage et permettant la libération au niveau supérieur de la colonne de gerbage, coté structure à déployer par simple diminution de la tension de gerbage, ce qui entraîne un effet 25 autodégageant. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens élastiques tentent d'écarter les modules du tirant de gerbage, rendant de ce fait le 30 dispositif instables en position fermée sans tension de 01 12-ALCA105141 gerbage, afin de permettre la libération de la structure déployable. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé 5 en ce que ces moyens élastiques sont formés de deux lames de ressort plates (112,113) placées dans les extrémités supérieures respectivement des modules (106, 107) de manière à être horizontales selon leur longueur et verticales selon leur largeur et sensiblement parallèles 10 l'une à l'autre. 4 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ces moyens élastiques sont formés par une coupelle (512) de bras élastiques fixée sur le 15 tirant et tendant à écarter les modules. 5- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ces moyens élastiques sont formés par des ressorts axiaux (612) placés entre les modules (606) et 20 le tirant. 6 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ces moyens élastiques sont formés par des ressorts tangentiels (612) placés entre les modules eux25 mêmes. 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que les modules (106,107) comportent à leurs extrémités inférieures deux 30 portions de couronne extérieure plate (108), et en ce que la première douille (104) présente une géométrie 01 12-ALCA105141 intérieure, notamment en forme de gorge circulaire creuse (105), dans laquelle viennent s'engager les portions de couronnes en position déployée. 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend une entretoise (110) insérée entre l'écrou (111) et les deux demi-coquilles (106,107) et sur les côtés de laquelle peuvent venir s'appuyer les deux lames de 10 ressort. 01 12-ALCA105141