Brevet FR3001200A1 — publié le 20140725

BRAS D'AVITAILLEMENT OMBILICAL DE FUSEE DONT LE DISPOSITIF DE RETRAIT EST CONJUGUE AU MOUVEMENT DE DECOLLAGE DE LADITE FUSEE La présente invention concerne un bras supportant des lignes ombilicales reliant le mât ombilical et la fusée sur sa zone de lancement, séparable après initialisation du décollage c'est-à-dire en temps positif. Le mouvement de retrait du bras vers son mât dans ce cas est mécaniquement conjugué avec celui du déplacement vertical de la fusée. La disposition du bras lors de sa phase d'attente est volontairement pré inclinée vers le haut. Cette disposition offre deux avantages : l'amplitude angulaire de retrait du bras est diminuée par rapport à une disposition horizontale et lors de la vidange des ombilicaux, l'écoulement ses fluides s'effectue naturellement par gravité. On rappelle que la fonction principale d'un bras d'avitaillement ombilical, sur une base de lancement de fusées, est de supporter les lignes ombilicales d'acheminement de fluides ou de courants électriques qui relient le mât ombilical (sol) à la fusée (bord) situés en vis-à-vis, et de pouvoir retirer ces dernières, se dégageant ainsi de la fusée et de son cône de déboitement pendant son ascension. Les systèmes de bras mécaniques d'avitaillement ombilicaux connus sur les pas de tir de fusée, supportant les lignes ombilicales et en particulier celles assurant le remplissage en ergols des étages supérieurs, sont préalablement séparés de la fusée avant sa mise à feu c'est à dire lors de la phase du compte à rebours. On parle dans ce cas de séparation de bras en « temps négatif ». Dans le cadre de la présente invention, la séparation du bras s'effectue alors que la fusée a préalablement amorcé son déplacement vertical, c'est-à-dire après la phase du compte à rebours, on parle alors de séparation en « temps positif ». La difficulté principale dans cette configuration est alors beaucoup plus critique puisque la fusée étant en mouvement, il faut veiller à éviter tout risque de collision entre bras et fusée. La présente invention permet de satisfaire de façon très simple cette exigence sécuritaire, qui est d'éviter toute collision du bras avec la fusée lors de son retrait, grâce à un dispositif permettant de réaliser une conjugaison mécanique du déplacement vertical de la fusée avec celui du retrait du bras ombilical. D'autres fonctions sont généralement implémentées sur les bras ombilicaux, en particulier l'implémentation de dispositifs de déconnexions de l'ensemble des liaisons ombilicales. Néanmoins, la présente invention se limite exclusivement à la fonction principale du retrait du bras. DESCRIPTION TECHNIQUE Trois figures illustrent la présente invention de ce bras ombilical d'avitaillement de la fusée muni du dispositif de retrait alors que celle-ci a déjà amorcé son mouvement 15 ascensionnel: - La Fig.1 montre le bras ombilical reliant le mât ombilical et la fusée en phase avant lancement, c'est-à-dire lorsque l'ensemble des liaisons ombilicales supportées par ce bras sont connectées à la fusée. - La Fig.2 montre le bras ombilical à l'instant de sa séparation physique de la 20 fusée, alors que celle-ci est en pleine ascension après son décollage. - La Fig.3 montre le bras ombilical complètement rétracté dans le mât ombilical (fin de séquence de retrait du bras ombilical). De façon plus détaillée on peut voir sur la Fig.1 : 25 - Le bras ombilical 1 implanté sur le mât ombilical appelé également tour ombilicale 2 - Le dispositif de déconnexion des liaisons ombilicales 4 situé en partie frontale du bras à proximité de la fusée 1 - L'ensemble des liaisons ombilicales 5 connectées d'un coté à la fusée (Bord), cheminant à l'intérieur du bras et se raccordant aux liaisons (sol) situées dans la tour ombilicale 2. - La bielle 7, dite bielle de catapultage, qui s'appuie sur le réceptacle 9 disposé sur la fusée, qui est reliée sur la structure du bras en sa partie inférieure avant. - Le contrepoids 12 situé à l'arrière du bras Le bras est constitué essentiellement d'une poutre résistante et rigide 3 pour supporter l'ensemble des ombilicaux 5, les efforts aérodynamiques ainsi que les efforts dynamiques en phase de retrait et d'accostage sur la tour. Cette poutre est articulée en partie arrière, au niveau de la structure de la tour ombilicale 2 par un axe de pivotement horizontal 11. Le mouvement mécanique du bras est donc une rotation vers le haut. La disposition du bras lors de sa phase d'attente est volontairement pré inclinée vers le haut. Cette disposition offre deux avantages : l'amplitude angulaire de retrait du bras est diminuée par rapport à une disposition horizontale, et lors de la vidange des ombilicaux, l'écoulement ses fluides s'effectue naturellement par gravité. En partie frontale du bras, en vis-à-vis de la fusée, est fixé un berceau 4 qui intègre le ou les dispositifs de déconnexion des ombilicaux. Coté « sol », la bielle 7 est articulée en partie inférieure avant du bras par une rotule 8 20 autorisant ainsi des mouvements relatifs entre fusée et bras lors de la phase avant le lancement (tassement de la fusée lors de son remplissage, déplacements induits par effets du vent, déplacements induits lors des essais de fonctionnement des tuyères...). Coté « bord » la bielle s'appuie sur un réceptacle 9 situé en contrebas sur la fusée. L'appui est de type rotule 10 de sorte que la bielle soit toujours maintenue centrée dans son 25 réceptacle, ne pouvant pas s'échapper latéralement. La réalisation de cette liaison rotule, peut être indifféremment mâle coté bord et femelle coté bielle ou inversement femelle coté bord et mâle coté bielle. Le contrepoids 12 est tel qu'en au cours de la cinématique de retrait, les conditions suivantes sont respectées: - En phase d'attente sur la fusée, le centre de gravité de la masse de l'ensemble bras équipé de son chargement et du contrepoids, est situé à l'avant de l'axe de pivotement du bras 11 assurant ainsi un appui vers le bas de la bielle 7 sur le réceptacle 9 de la fusée. - Lorsque la fusée s'élève, elle repousse la bielle vers le haut, laquelle entraine également le bras l'obligeant à pivoter vers l'arrière, cette phase se prolonge jusqu'à ce que la bielle, dont l'angle relatif par rapport à la face avant du lanceur augmente progressivement jusqu'à devenir horizontale, décolle naturellement de son réceptacle. Dans cette position, le centre de gravité de la masse de l'ensemble se situe au voisinage de la verticale de l'axe de pivotement. - Passé cette position, la fusée, par le biais de la bielle a ainsi induit une impulsion de moment cinétique au bras (catapultage). Le centre de gravité de la masse de l'ensemble se situe alors à l'arrière du pivot du bras, celui-ci pouvant ainsi se rétracter totalement par effets cinétique et gravitaire combinés. -15 On remarque que l'impulsion cinématique sera d'autant plus importante que la longueur de la bielle 7 le sera également, puisque la durée de la liaison avec le lanceur en accélération sera augmentée et donc implicitement la vitesse de catapultage le sera également. 20 On remarque également que le système bi articulé bielle sur bras ainsi réalisé, sans blocage ni verrouillage mécanique vertical, est très tolérant aux dispersions de positionnement relatif altimétrique, entre le « sol » et le « bord ». Ainsi ce système de bras ombilical permet d'avitailler indifféremment plusieurs variantes de fusées d'une même famille dont les altitudes de déconnexion des ombilicaux seraient différentes. 25