Brevet FR2914277A1 — publié le 20081003

Le domaine de la présente invention est celui des équipements pour applications spatiales, tels par exemple que celui de la fabrication de satellites, et en particulier des dispositifs de déploiement en rotation d'appendices spatiaux. Dans les applications spatiales il est nécessaire de pouvoir orienter certains éléments d'un satellite ou d'un véhicule spatial dénommés ici réflecteurs, tels qu'une antenne, un mât, etc., dans une direction prédéterminée afin, par exemple, de les diriger vers une étoile fixe, de conserver un pointage vers un point à la surface de la terre, ou bien encore de balayer une zone particulière à la surface de la terre ou d'un astre quelconque. Ces réflecteurs sont placés en position repliée lors du lancement du satellite pour occuper moins de place et s'intégrer dans la forme générale du lanceur. Une fois en orbite, ces réflecteurs sont déployés pour assurer leur fonction. Pour certains d'entre eux il est souhaitable de pouvoir les reconfigurer en vol, c'est-à-dire pouvoir choisir parmi plusieurs réflecteurs, celui qui est le plus adapté à la mission en cours. Pour cela plusieurs réflecteurs sont embarqués lors du lancement et il est nécessaire de pouvoir déployer un réflecteur particulier, ou un ensemble de réflecteurs et de pouvoir le ou les replier lorsqu'ils ne correspondent plus à la mission en cours. Pour réaliser ces déploiements et reploiements une solution connue consiste en l'utilisation d'un mécanisme dédié à chaque réflecteur. Cette solution est non optimale d'un point de vue du coût, de la masse et de l'encombrement, mais aussi du point de vue de la complexité des opérations de déploiement et reploiement des différents réflecteurs. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un mécanisme unique pour le déploiement et le reploiement des réflecteurs. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de déploiement et de reploiement d'appendices de systèmes spatiaux comprenant au moins un support portant un appendice à déployer, mobile autour d'un axe de rotation, et un actionneur muni d'une ferrure entraînant ledit support en rotation par l'intermédiaire d'un moyen de couplage caractérisé en ce que ledit moyen de couplage est apte dans un sens de rotation à coopérer avec au moins un support pour entraîner ledit support en rotation et à ne pas coopérer avec lesdits supports dans le sens inverse de rotation. Un opérateur pourra ainsi sélectionner le réflecteur qu'il souhaite déployer et effecteur ce déploiement avec un seul mécanisme. De façon préférentielle le moyen de couplage est une butée mobile présentant une face orientée radialement par rapport à l'axe de rotation et une face inclinée par rapport à ladite orientation radiale et dans lequel le support est porteur d'un cliquet s'étendant radialement sous l'action d'un moyen élastique de façon à interférer avec la course de la 1 o butée mobile. De façon alternative le support est porteur d'une butée et le moyen de couplage est un cliquet présentant une face orientée radialement par rapport à l'axe de rotation et une face inclinée par rapport à ladite orientation radiale et s'étendant radialement sous l'action 15 d'un moyen élastique de façon à interférer avec la course de ladite butée. Avantageusement le au moins un support est en permanence sollicité en rotation vers une butée fixe dans un sens contraire à celui d'entraînement par le moyen de couplage. Cette configuration évite d'avoir à prévoir une commande pour 20 le retour d'un appendice vers sa position de stockage. Dans un mode particulier de réalisation les appendices ou leurs supports sont porteurs d'au moins une butée d'association fixée sur un premier appendice ou support et susceptible d'interférer avec la course d'un second appendice ou support de façon à entraîner ce second 25 appendice ou support lors de l'entraînement dudit premier appendice ou support par le moyen de couplage. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative détaillée qui va suivre, de plusieurs 30 modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples purement illustratifs et non limitatifs, en référence aux dessins schématiques annexés. Sur ces dessins : - la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif de 35 déploiement / reploiement selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique en trois étapes du déploiement d'un réflecteur à l'aide d'un dispositif de déploiement / reploiement selon l'invention; la figure 3 est une vue schématique en trois étapes du reploiement d'un réflecteur déployé et du déploiement de trois réflecteurs à l'aide d'un dispositif de déploiement / reploiement selon l'invention En se référant à la figure 1, on voit un dispositif de déploiement et reploiement selon l'invention avec trois appendices 1 déployables, tels que des réflecteurs (référencés 1.1, 1.2 et 1.3 sur la figure 1), repliés dans leur position de stockage pour le lancement. Ces réflecteurs sont portés par trois supports 2, aptes à être mus en rotation autour d'un axe de rotation 4 et porteurs d'un dispositif à cliquet 7. Dans la position des réflecteurs repliés ces supports 2 sont maintenus en appui contre des butées 3, fixes par rapport au mur du satellite 5. Ces supports sont maintenus respectivement en appui contre leur butée grâce à des mécanismes de rappel, du type ressort de torsion, (non représentés) qui tendent constamment à ramener les réflecteurs 1 vers leur position de stockage. Chaque support 2 se compose d'un corps servant de butoir contre la butée fixe 3 et d'un bras porteur d'un axe de rotation 6 autour duquel tourne un cliquet 7. Le cliquet est maintenu en extension par un moyen élastique tel qu'un ressort 8 qui tend à l'éloigner du corps du support 2, de façon qu'il interfère avec la course d'une butée 9, mobile elle-même en rotation autour de l'axe de rotation 4. Le cliquet 7 présente une face orientée radialement par rapport à l'axe de rotation 4 afin d'offrir, dans un sens de rotation, une face d'appui pour la butée mobile 9 et, dans le sens inverse de rotation, une face inclinée sur laquelle la butée mobile de l'actionneur peut glisser pour comprimer le ressort 8 et repousser le cliquet 7 en dehors de sa course. La butée mobile 9 est portée par une ferrure 10 d'un actionneur rotatif, non représenté, tournant autour de l'axe de rotation 4, et fait fonction de moyen de couplage entre la ferrure 10 et le support 2. Elle est susceptible de tourner dans les deux sens de rotation et d'effectuer un tour complet afin de se mettre dans toute position que pourra souhaiter l'opérateur. En se référant à la figure 2, on voit la phase de sélection du réflecteur 1 et son déploiement depuis sa position de stockage vers la position déployée, à l'aide de la butée mobile 9 et du cliquet 7 associé au réflecteur 1.1, qui sera dénommé ci-après 7.1. En se référant à la figure 3, on voit les phases de reploiement du réflecteur 1 et de déploiement simultané des trois réflecteurs 1.1, 1.2 et 1.3 par la butée mobile 9 et son action sur les trois cliquets 7.1, 7.2 et 7.3. Afin de ne pas réaliser d'interférence mécanique entre les 10 divers éléments l'invention prévoit que les butées fixes 3 ainsi que les supports 2 ne se déplacent pas dans les mêmes plans. Les réflecteurs sont en outre munis de butées d'association inter-réflecteurs (non représentés sur les figures) positionnées sur les réflecteurs ou sur les supports qui les entraînent. La butée d'association 15 fixée sur un premier réflecteur entraîné par la butée mobile, pei iiiet d'entraîner en rotation, soit directement soit par l'intermédiaire de secondes butées d'association, des seconds réflecteurs, non sélectionnés par la butée mobile mais qui se trouvent en aval du réflecteur sélectionné, dans le sens d'entraînement par la butée mobile 9. 20 Dans la configuration de base de l'invention, qui correspond à la figure 3, les trois réflecteurs 1.1, 1.2 et 1.3 ont des tailles telles qu'ils interfèrent mécaniquement les uns avec les autres. Il n'est alors possible de déployer le réflecteur 1.3 qu'en déployant également les réflecteurs 1.1 et 1.2. 25 L'invention peut également être mise en oeuvre avec des réflecteurs qui n'interfèrent pas mécaniquement entre eux. Il est alors possible d'effectuer des déploiements et reploiements sélectifs des divers réflecteurs. Dans cette configuration les butées d'association inter-réflecteurs sont escamotables sur commande de l'opérateur, de façon à 30 pouvoir soit enclencher un réflecteur placé en aval du réflecteur sélectionné soit ne pas l'enclencher et le laisser en position de stockage. Une combinaison sur les positions d'activation ou de désactivation des butées d'association inter-réflecteurs est à la portée d'un homme du métier pour trouver la configuration où seuls les réflecteurs intéressants 35 seront actionnés par la butée mobile 9. On va maintenant décrire le déroulement des opérations conduisant au déploiement d'un réflecteur unique, tel que le réflecteur 1, en partant de sa position de stockage, en référence aux phases explicitées sur la figure 2. Dans la situation initiale représentée par la figure 2a les réflecteurs sont en position de stockage et les supports 2.1, 2.2 et 2.3 sont en appui contre leurs butées fixes respectives 3.1, 3.2 et 3.3, sous l'action de leurs mécanismes de rappel. La butée mobile 9 est initialement dans une position radiale quelconque sur la ferrure 10. Afin de sélectionner le réflecteur 1.1, l'opérateur déclenche une rotation de la ferrure 10 dans le sens correspondant au passage libre de la butée mobile 9 à travers les cliquets 7 (sens anti-horaire tel que représenté sur la figure 2b). Il fait tourner la ferrure 10 jusqu'à ce que la butée mobile 9 passe le cliquet 7.1 mais ne vienne pas passer les cliquets 7.2 et 7.3, comme indiqué sur la figure 2c. Il déclenche ensuite une rotation de la ferrure 10 dans le sens opposé au précédent, c'est-à-dire le sens horaire tel que représenté sur la figure 2d, ce qui provoque la mise en butée de la butée mobile 9 sur la face radiale du cliquet 7.1 puis l'entraînement en rotation du support 2.1 et du réflecteur 1.1 jusqu'à la position souhaitée. Le réflecteur est ensuite maintenu dans cette position par la butée mobile 9 et la ferrure 10, qui s'opposent à l'action du mécanisme de rappel qui tendrait à ramener ce réflecteur vers sa butée fixe 3.1. Lorsque l'opérateur souhaite replier le réflecteur 1 il lui suffit de faire tourner la ferrure 10 dans le sens anti-horaire pour que, sous l'action du mécanisme de rappel, le réflecteur vienne reprendre sa position de stockage. La butée mobile 9 peut ensuite, en tournant toujours dans le même sens, passer à travers les supports 2.2 et 2.3 en effaçant leurs cliquets 7 par un appui sur les faces inclinées correspondantes, et ainsi reprendre la position qu'elle avait avant l'opération. On va maintenant décrire le déroulement des opérations conduisant au déploiement de plusieurs réflecteurs, tel que les réflecteurs 1, 2 et 3 en partant de la position de déploiement du réflecteur 1, et en se référant aux phases explicitées sur la figure 3. En partant de la position du réflecteur 1 déployé comme indiqué sur la figure 3a, l'opérateur déclenche le reploiement de ce réflecteur comme décrit ci-dessus en faisant tourner la ferrure 10 dans le sens anti-horaire et fait passer la butée mobile 9 à travers les cliquets des deux supports 2.2 et 2.3. Il inverse ensuite le sens de rotation de la ferrure 10 jusqu'à faire venir la butée mobile 9 en appui sur la face radiale du cliquet 7.3. La poursuite de la rotation de la ferrure entraîne alors la rotation du réflecteur 1.3 vers sa position déployée, dans laquelle il restera, maintenu en place par les actions opposées de la butée mobile 9 et du mécanisme de rappel du réflecteur 1.3. Du fait des butées d'association inter-réflecteurs qui existent entre le réflecteur 1.3 et les deux réflecteurs 1.1 et 1.2, la rotation du support 2.3 entraîne celle des supports 2.1 et 2.2 et donc le déploiement des réflecteurs 1.1 et 1.2. Le dispositif présenté permet de déployer les réflecteurs 1.1 seul, 1.1 en combinaison avec 1.2, ou 1.1 en combinaison avec 1.2 et 1.3, c'est-à-dire un réflecteur avec tous ceux qui lui sont situés en aval, par une simple commande sur l'angle de rotation de la ferrure 10. Dans la variante évoquée plus haut où l'opérateur a la possibilité de commander la mise en place ou l'escamotage des butées d'association inter-réflecteurs il devient possible de ne déployer avec la butée mobile 9 que la combinaison des réflecteurs souhaités. Dans une variante de l'invention la butée mobile 9 est remplacée par un cliquet fixé sur la ferrure 10 de l'actionneur. Les cliquets mobiles 7 des supports 2 sont dans ce cas remplacés par des butées liées au support 2. C'est alors le cliquet situé sur la ferrure qui est apte à s'effacer lors d'une rotation de la ferrure pour passer sous les butées liées aux supports des réflecteurs. Dans cette variante, il est également envisageable de prévoir que l'actionneur soit débrayable de façon à pouvoir l'isoler de la ferrure de l'actionneur. Un second actionneur, lui aussi débrayable, est alors introduit, afin d'apporter une redondance à ce système spatial. Bien que l'invention ait été décrite en relation avec plusieurs modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de déploiement et de reploiement d'appendices de systèmes spatiaux comprenant au moins un support (2) portant un appendice (1) à déployer, mobile autour d'un axe de rotation (4), et un actionneur muni d'une ferrure (10) entraînant ledit support en rotation par l'intermédiaire d'un moyen de couplage (9) caractérisé en ce que ledit moyen de couplage est apte dans un sens de rotation à coopérer avec au moins un support (2.1, 2.2, 2.3) pour entraîner ledit support en rotation et à ne pas coopérer avec lesdits supports dans le sens inverse de rotation. 2. Dispositif de déploiement et de reploiement selon la revendication 1 dans lequel le moyen de couplage est une butée mobile (9) présentant une face orientée radialement par rapport à l'axe de rotation et une face inclinée par rapport à ladite orientation radiale et dans lequel le support (2) est porteur d'un cliquet (7) s'étendant radialement sous l'action d'un moyen élastique (8) de façon à interférer avec la course de la butée mobile (9). 3. Dispositif de déploiement et de reploiement selon la revendication 1 dans lequel le support (2) est porteur d'une butée et dans lequel le moyen de couplage (9) est un cliquet (7) présentant une face orientée radialement par rapport à l'axe de rotation et une face inclinée par rapport à ladite orientation radiale et s'étendant radialement sous l'action d'un moyen élastique (8) de façon à interférer avec la course de ladite butée. 4. Dispositif de déploiement et de reploiement selon l'une des revendications précédentes dans lequel le au moins un support (2) est en permanence sollicité en rotation vers une butée fixe (3) dans un sens contraire à celui d'entraînement par le moyen de couplage (9) 5. Dispositif de déploiement et de reploiement selon l'une des revendications 1 à 4 dans lequel les appendices (1) ou supports (2) sont porteurs d'au moins une butée d'association fixée sur un premier appendice (1.3) ou support (2.3) et susceptible d'interférer avec la course d'un second appendice (1.1, 1.2) ou support (2.1, 2.2) de façon à entraîner ce second appendice ou support lors de l'entraînement dudit premier appendice ou support par le moyen de couplage (9).