Brevet FR3025574A1 — publié le 20160311

DISPOSITIF D'ISOLATION VIBRATOIRE, AMORTISSEUR ASSOCIE ET UTILISATION DUDIT AMORTISSEUR La présente invention concerne le domaine de l'isolation et de l'amortissement vibratoire. La présente invention concerne plus particulièrement un dispositif d'isolation vibratoire polyvalent, un amortisseur polyvalent et l'utilisation de cet amortisseur. L'invention peut trouver son application, par exemple, dans le domaine spatial comme par exemple à bord de satellites. Certains satellites, comme par exemple les satellites d'observation scientifique, embarquent des instruments sensibles aux micro-vibrations générées par d'autres équipements. Pour assurer la stabilité des instruments lors des observations pour garantir la qualité des mesures ou des images, il peut être nécessaire d'isoler du point de vue vibratoire soit les sources de vibrations extérieures, soit les instruments d'observation. L'isolation vibratoire d'un équipement est généralement obtenue par l'introduction d'éléments souples comme par exemple, des ressorts, des lames élastiques, des plots en élastomère entre l'équipement à isoler et son support dans le satellite. On constitue ainsi une suspension dont le paramètre principal, définissant la performance d'atténuation, est la raideur de ses éléments. Le paramètre de raideur se traduit avantageusement en terme de fréquence de résonance de la suspension. Plus la suspension est souple, plus sa fréquence de résonance fo est basse et meilleure est l'atténuation des vibrations aux fréquences supérieures à la fréquence propre fo de la suspension. Dans certains cas, plutôt que de laisser librement osciller un équipement, il peut être nécessaire d'amortir les vibrations générées par cet 30 équipement par exemple pour éviter de détériorer ledit équipement. Les dispositifs d'isolation vibratoire sont généralement constitués d'une suspension souple dont les modes propres sont à basses fréquences pour avoir les meilleures performances d'atténuation possibles. Cependant, 35 la souplesse de la suspension ne permet généralement pas à celle-ci de supporter les charges mécaniques de lancement et de qualification au sol. 3025574 2 En effet, plus une suspension est souple et plus elle subit de grandes élongations sous fortes charges à basse fréquence ce qui est incompatible avec la tenue mécanique des éléments souples de la suspension et avec les contraintes d'aménagement dans le satellite. Une suspension souple n'est 5 donc généralement pas capable de supporter les charges de lancement ou de qualification au sol. Cette suspension souple doit donc être associée à un dispositif de reprise des charges de qualification et de lancement. Le dispositif de reprise des charges peut être un élément passif comme un gerbage créant un lien rigide entre la partie suspendue et le 10 support fixe dans le satellite. Ce lien rigide a pour but de reprendre la totalité des charges de qualification et de lancement et une fois le satellite en orbite, il est rompu. Il est donc nécessaire d'avoir un actionneur permettant de rompre ce lien. Le gerbage peut être formé par exemple, d'un système de mâchoires serrées par un tirant métallique et ouvert par un cylindre réalisé 15 dans un matériau à fort coefficient de dilatation qui, lorsqu'il est chauffé, s'allonge fortement et vient étirer dans le domaine plastique et éventuellement jusqu'à rupture le tirant de gerbage. Il est également connu des systèmes à base d'éléments pyrotechniques comme des cisailles ou des boulons pyrotechniques avec une télécommande sol pour activer le 20 déverrouillage de ces derniers. Cependant, ces solutions présentent de nombreux inconvénients comme un encombrement et une masse importante (éventuellement jusqu'à plusieurs kg par point de gerbage), la nécessité d'une certaine puissance électrique pour le chauffage ou l'activation des charges pyrotechnique, la 25 nécessité d'un système de télécommande au sol s'accompagnant d'une complexité supplémentaire et de contraintes lors des processus d'Assemblage, Intégration et Test ainsi qu'un prix élevé. De plus dans le cas d'une solution à base d'éléments pyrotechniques, le système peut être générateur de chocs. Ces systèmes constituent également un point de panne unique. Une autre solution consiste à associer à la suspension souple des systèmes de butées en élastomère raides et amortissantes qui limitent le débattement dynamique de l'équipement suspendu et reprennent les charges de lancement. Lorsque les débattements dynamiques de l'équipement sur sa suspension dépassent la valeur du jeu fonctionnel des 3025574 butées, l'équipement suspendu vient au contact des butées généralement plus raides que la suspension. Cela a pour effet de limiter les débattements dynamiques, de dériver les efforts par les butées et d'épargner les éléments souples de la suspension. 5 Cette solution est toutefois encombrante et l'aménagement de ces butées dans la plateforme est une source de difficulté. Par exemple, pour une suspension associée à des butées élastiques avec un jeu fonctionnel faible ( REVENDICATIONS1. Dispositif d'isolation vibratoire d'au moins un équipement embarqué sur une structure porteuse caractérisé en ce qu'il comprend une première et une deuxième partie rigide (11, 12) et un groupe d'au moins deux éléments élastiques (13, 14) associés en série, une des deux parties rigides (11, 12) étant destinée à être fixée à l'équipement et une autre partie rigide étant destinée à être fixée à la structure porteuse, chacun des éléments dudit groupe d'éléments élastiques (13, 14) ayant des raideurs différentes, un premier élément (13) étant fixé à la première partie rigide (11) et un deuxième élément (14) étant fixé à la deuxième partie rigide (12), et en ce qu'il existe une plage de valeurs de déformations sur laquelle le premier élément élastique (13) a une raideur croissante avec sa déformation et le deuxième élément élastique (14) a une raideur sensiblement constante en fonction de la déformation appliquée, ladite raideur du premier élément élastique (13) étant inférieure à celle du deuxième élément élastique (14) sur une partie basse de ladite plage de valeurs et supérieure sur une partie haute de ladite plage de valeurs. 2. Dispositif selon la revendication précédente selon lequel les matériaux des éléments élastiques (13, 14) sont des élastomères. 3. Dispositif selon la revendication 1 selon lequel les éléments élastiques (13, 14) sont des ressorts métalliques à enroulements. 4. Dispositif selon la revendication précédente selon lequel les enroulements sont à pas variables. 5. Dispositif selon une des revendications précédentes selon lequel le premier élément élastique (13) est précontraint. 3025574 18 6. Dispositif selon une des revendications précédentes selon lequel les éléments élastiques (13, 14) sont reliés entre eux par l'intermédiaire d'une partie rigide intermédiaire (15). 7. Dispositif selon une des revendications précédentes selon lequel les 5 parties rigides (11, 12, 15) sont fabriqués dans un matériau choisi parmi un métal, un matériau plastique, un matériau composite ou une combinaison de ces matériaux. 8. Dispositif selon une des revendications précédentes selon lequel au moins une des parties rigides (11, 12, 15) est fabriquée en plusieurs 10 pièces. 9. Dispositif selon la revendication précédente selon lequel les différentes pièces sont assemblées à l'aide d'un moyen de liaison pris parmi l'emboitement, le collage ou le vissage. 10.Dispositif selon une des revendications précédentes selon lequel le 15 dispositif est un élément passif. 11. Dispositif selon une des revendications précédentes selon lequel les éléments élastiques (13, 14) ont une forme sensiblement tronconique. 12.Dispositif selon une des revendications précédentes selon lequel les éléments élastiques (13, 14) sont fixés sur les parties rigides (11, 12, 20 15) par un procédé pris parmi le collage ou l'adhérisation. 13.Dispositif selon une des revendications précédentes selon lequel le dispositif forme un système monobloc. 14.Dispositif selon une des revendications précédentes selon lequel la première partie rigide (11) comprend deux éléments sensiblement 25 tronconique assemblés tête bêche. 15.Dispositif selon une des revendications précédentes selon lequel le premier élément élastique (13) comprend au moins une partie sensiblement tronconique. 3025574 19 16.Dispositif selon une des revendications précédentes selon lequel la première partie rigide (11) comprend deux plateaux (111) montés à chaque extrémité d'une pièce allongée (112) de section inférieure à celle des plateaux (111). 5 17.Amortisseur vibratoire configuré pour amortir les vibrations d'un équipement caractérisé en ce qu'il comprend au moins un dispositif d'isolation vibratoire selon une des revendications précédentes et une masse résonante (85), chaque dispositif d'isolation vibratoire étant fixé à la masse résonante (85). 10 18.Utilisation d'un amortisseur vibratoire, selon la revendication précédente, pour amortir les vibrations d'au moins un équipement fixé sur un support (80) caractérisée en ce que chaque dispositif d'isolation vibratoire est fixé entre le support (80) de l'équipement à amortir et ladite masse résonante (85) et en ce que l'amortisseur est 15 dimensionné de sorte que sa fréquence de résonance soit inférieure au mode propre du support (80).