Brevet FR2879165A1 — publié le 20060616

SYSTEME DE MAINTIEN DU CADRE D'INTERFACE D'UN SATELLITE POUR ESSAIS DE SIMULATION DE LANCEMENT. L'invention concerne les essais en vibrations qui ont lieu lors de la qualification des satellites avant lancement. L'environnement mécanique au lancement est un environnement fortement agressif pour les objets embarqués. Avant d'être lancés, es satellites sont donc soumis à un grand nombre de tests ayant pour but de démontrer leur compatibilité, c'est-à-dire leur intégrité structurale et fonctionnelle lorsqu'ils sont soumis aux environnements lanceurs. Ces derniers sont spécifiés par les autorités lanceurs comme étant les pires cas pouvant être vus lors du lancement multipliés par un coefficient de sécurité qui est choisi en fonction de la confiance à la fois dans la détermination de ces environnements et dans la définition (design) du satellite et du lanceur. Les essais mécaniques permettant de démontrer cette compatibilité sont de la responsabilité de l'industriel fabricant le satellite alors que la phase de lancement, une fois que le satellite a été déclaré apte responsabilité du lanceur. Dans le cas essais de vibrations entretenus, appelés mécaniques sinus , le satellite est soumis basses fréquences (classiquement spécifiées mais pouvant aller jusqu'à 2000Hz) afin de au vol, est de particulier des aussi essais à des vibrations entre 0 et 100Hz pouvoir valider sa réponse aux dites basses fréquences. Pour réaliser cet essai, le satellite porté par le cadre d'interface de vol, est couplé à un adaptateur de test installé sur un banc de test qui génère des excitations sous forme de vibrations à basses fréquences. Il est important de noter que la définition du cadre d'interface satellite correspond en général à un standard imposé dans les manuels lanceur. Toute modification de cette définition (design) conduit à une dérogation très contraignante en terme de coût ainsi que de compatibilité lanceur. De façon classique pour un satellite ayant une interface circulaire standard, le maintien du satellite sur le bâti de test est assuré par le biais d'un dispositif proche de celui du vol à savoir une sangle externe et une dent d'indexation, qui permet notamment le positionnement du satellite. Le bâti de test est en général très rigide et n'offre pas de souplesse locale, afin notamment de ne pas perturber le comportement fréquentiel propre au satellite. En particulier la pièce dénommée adaptateur de test est très rigide contrairement aux conditions de vol. Lors des conditions de vol, l'adaptateur de vol apporte une souplesse à l'interface. La répartition des efforts sur le cadre étant donc différente, certaines zones sont localement sur- contraintes dans le cas de l'essai. Le fabricant de satellite doit donc s'assurer que cette définition (design) imposée pour des configurations de vol, est aussi compatible des conditions et environnements vus en essai, qui sont de sa responsabilité. En outre, avec la nouvelle génération de satellites, on assiste à une augmentation de leur masse et par conséquent les efforts d'interface deviennent très conséquents et induisent des contraintes locales très importantes. Sous les efforts et les moments de torsion à l'interface à couvrir lors des essais de qualification, il y a un risque d'endommager le cadre d'interface côté satellite autrement dit, il y a un risque d'endommager le matériel de vol. Au-delà d'un certain niveau de contrainte, il peut apparaître un décollement des pièces en interface susceptible d'endommager les surfaces fonctionnelles du cadre. La présente invention a pour but de résoudre ce problème. La présente invention permet de s'affranchir des risques d'endommagement du matériel de vol, à savoir du cadre d'interface satellite, quel que soit le satellite, tout en assurant des conditions de raideur d'interface très rigide, permettant de ne pas perturber le comportement dynamique du satellite seul ainsi que de ne pas avoir recours à l'utilisation en essai de l'adaptateur réel de vol, ce qui engendrerait une complication pour les essais et pour le partage des responsabilités. La présente invention a plus particulièrement pour objet un système de maintien du cadre d'interface d'un satellite lors des essais mécaniques de simulation de lancement. Selon l'invention, le système de maintien comprend un dispositif de verrouillage de la section basse du cadre d'interface par blocages périphériques externes et internes de manière à empêcher le décollement des pièces en interface sous des moments de torsions locaux. Selon un exemple de réalisation, le dispositif de verrouillage comporte un ensemble de brides escamotables fixées à un adaptateur de test et en appui sur la section basse interne du cadre d'interface formant un talon. Pour faciliter la mise en place du cadre d'interface sur l'adaptateur de test, chaque bride comporte une fixation autour d'un axe permettant de faire pivoter ladite bride et dégager la zone d'emplacement du cadre d'interface de vol. La mise en place de ladite bride s'effectue par 30 basculement de celle-ci indépendamment des autres, puis par mise en tension, de façon à établir un état pré-contraint suffisant. Afin de remédier à l'écart de niveau que présente une zone de la face inférieure du talon par rapport au niveau de 35 la face supérieure de l'adaptateur de test, le dispositif de verrouillage comporte plusieurs cales disposées sous le talon interne dudit cadre d'interface, chaque cale étant associée à chaque bride dont l'extrémité articulée permet de ne pas imposer aux faces supérieures et inférieures du talon interne d'être fonctionnelles. L'utilisation de cette cale est particulièrement avantageuse dans ce mode de réalisation car elle permet d'éviter les débattements dynamiques du talon qui résulteraient si celui-ci était uniquement verrouillé par le haut. Par ailleurs, les surfaces du talon du cadre d'interface n'intervenant pas dans l'interfaçage avec le lanceur, celles-ci ne sont donc pas suffisamment précises pour être utilisées dans le cadre d'un verrouillage complet du cadre d'interface satellite. La forte variation de cotes diffère entre chaque specimen et, est compensée par l'utilisation d'un calage fin ainsi que par le basculement des brides selon une séquence de montage appropriée. Afin de limiter les efforts au niveau d'une gorge présente sur la face inférieure du cadre d'interface de vol, l'adaptateur de test ne comporte pas de dent d'indexation sur sa face supérieure en vis-à-vis de cette gorge. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description qui est faite ci-après et qui est donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif et en regard des figures sur lesquelles: la figure 1 représente un schéma de principe d'un banc de test avec un cadre d'interface d'un satellite équipé d'un système de maintien selon l'invention, la figure 2 représente un schéma d'une vue agrandie du cadre d'interface de vol et le couplage avec l'adaptateur de test, la figure 3 représente un mode de réalisation d'une bride. Le dispositif de verrouillage décrit ci-après est un mode de réalisation particulier donné à titre d'exemple. Dans la description qui suit et sur les schémas des 10 figures 1 à 3, les mêmes éléments portent les mêmes références. Sur la figure 1, on a représenté de façon schématique le banc de test 1 servant à simuler le lancement d'un satellite 2 et en particulier à effectuer des essais en vibrations entretenues pour la qualification d'un satellite avant lancement. En phase de vol, le satellite, via son cadre d'interface est couplé au lanceur par un adaptateur de vol (non représenté sur cette figure). Le couplage amovible est réalisé par des cavaliers 4 qui se détachent automatiquement au moment voulu, grâce à un mécanisme connu et breveté (WO 03/033349), pour libérer le satellite du lanceur. En phase d'essai, le satellite, via son cadre d'interface 3, est couplé au moyen de test par un adaptateur d'essai 11. La figure 1 illustre une coupe de l'ensemble du dispositif de test, à savoir satellite dans son environnement de test, banc de tests, cadre d'interface de vol et système de maintien qui, selon l'invention, comporte un dispositif de verrouillage de la section basse du cadre par blocages interne 12 et externe 4. Le dispositif de verrouillage 12 bloque le talon interne du cadre d'interface de vol 3 dudit satellite. Le cadre d'interface de vol 3 est classiquement de forme tubulaire muni d'un axe longitudinal (portant la référence Z sur cette figure). En outre, le talon extérieur 31 du cadre d'interface de 5 vol est couplé par les cavaliers 4 à l'adaptateur de test 11 placé sur le plateau vibreur 10 du banc de tests 1. Dans l'exemple particulier de réalisation décrit, le dispositif de verrouillage du cadre comporte un ensemble de brides 12a, 12b réparties sur la périphérie du talon interne 30. Les brides sont mises en place en particulier sur des surfaces non fonctionnelles. Les brides sont d'une part fixées à l'adaptateur de test, et d'autre part, en appui sur le talon interne du cadre d'interface de vol. Ainsi le talon interne 30 est bloqué vis-à-vis des mouvements de torsion que pourrait subir le cadre d'interface de vol. Le dispositif de verrouillage 12 de ce cadre d'interface selon l'invention permet ainsi d'empêcher que ce dernier soit soumis à des moments de torsions lors des essais de simulation de lancement et que se produisent des phénomènes de décollement des pièces à l'interface. La figure 2 illustre un agrandissement d'une zone de blocage du talon interne 30 du cadre d'interface de vol 3. La bride 12a est fixée à l'adaptateur 11 et vient en appui sur le talon interne 30 du cadre d'interface de vol de 25 manière à contribuer au blocage du cadre d'interface 3. La présence d'un ensemble de brides 12a, 12b, sur la périphérie du talon interne de l'interface de vol, telle que celle illustrée sur cette figure 2, permet d'empêcher les moments de torsion locaux du cadre. Le système de blocage 12 comporte en outre un ensemble de cales 13, chacune étant associée à un bride 12a...,12b, ces cales étant placées sous le talon interne du cadre d'interface afin de remédier, notamment, à l'écart de niveau que présente une zone 31 de la face inférieure du talon par rapport au niveau de la face supérieure de l'adaptateur 11. Sur la face inférieure du talon externe du cadre d'interface spécifié par les autorités de lancement de satellites, une gorge 32 est présente afin de loger une dent d'indexation facilitant le positionnement du satellite sur l'adaptateur du lanceur. Pour ne pas générer d'efforts au niveau de cette gorge, la dent a été supprimée. La figure 3 permet d'illustrer un mode particulier de réalisation d'une bride 12a. La bride comprend une pièce de fixation 121 à l'adaptateur de test 11. Cette pièce est l0 munie d'un axe autour duquel s'articule la bride. Chaque bride 12a,...l2b est escamotable. A cette fin, chaque bride comprend un bras 122 dont une extrémité 123 est articulée sur l'axe 120 et une jextrémité 124 qui repose sur la partie supérieure du talon interne 30 du cadre 3. ls La bride 12a illustrée sur la figure 2, peut ainsi pivoter autour de l'axe 120 lors de la mise en place du satellite. Après cette mise en place la bride est serrée ainsi que toutes les autres, de manière à bloquer le cadre 3. Pour obtenir ce blocage, le bras de chaque bride est fixé à l'adaptateur de test 11 au troyen de vis 124 accessibles par l'extérieur de l'adaptateur de test 11. REVENDICATIONS 1. Système de maintien du cadre d'interface d'un satellite pour essais de simulation de lancement, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de verrouillage (12, 4) de la section basse du cadre d'interface par blocages périphériques externe et interne de manière à empêcher le décollement de pièces à l'interface sous des moments de torsions locaux. 2. Système de maintien du cadre d'interface selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de verrouillage (12) comporte un ensemble de brides (12a,... 12b) fixées à un adaptateur de test (11) et en appui sur la section basse interne du cadre d'interface (3) formant un talon (30). 3. Système de maintien du cadre d'interface selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque bride (12a, 12b) comporte une fixation (121) autour d'un axe (120) permettant de faire pivoter ladite bride pour faciliter la mise en place du cadre d'interface (3) sur l'adaptateur de test (1). 4. Système de maintien du cadre d'interface selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de verrouillage (12) comporte en outre plusieurs cales (13) disposée sous le talon interne (30) du cadre d'interface, chaque cale étant associée à une bride dont l'extrémité articulée (123) permet de ne pas imposer aux faces supérieures et inférieures du talon interne d'être fonctionnelles, l'ensemble permettant de remédier à l'écart de niveau que présente une zone de la face nférieur_e (31) du talon par rapport au niveau de la face supérieure de l'adaptateur de test. 5. Banc de test selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de verrouillage (12) ne comporte pas de dent d'indexation sur la face supérieure de l'adaptateur de test afin d'être en vis-à-vis d'une gorge présente sur la face inférieure du cadre d'interface de vol.