Brevet FR3058129A1 — publié le 20180504

PANNEAU DE PROTECTION THERMIQUE DETACHABLE POUR VEHICULE SPATIAL, MONTE SERRE CONTRE UN CARTER STRUCTURAL DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention se rapporte au domaine des applications spatiales. Plus précisément, l'invention concerne un ensemble de protection thermique pour un carter de véhicule spatial tel qu'un lanceur, une sonde ou un satellite. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Le carter structural d'un véhicule spatial nécessite d'être protégé thermiquement, en particulier lors de la rentrée dans l'atmosphère du véhicule spatial. Des panneaux de protection thermique remplaçables sont connus du brevet US 6,136,418. Ils sont conçus pour être raccordés par collage au carter structural du véhicule spatial. Néanmoins, le temps de préparation et de pose de chaque panneau est relativement important à chaque remplacement de panneaux, notamment en vue d'une réutilisation du véhicule spatial ou d'une réutilisation du panneau. Le raccordement des panneaux au carter peut s'avérer difficile, en particulier lorsque le carter présente une courbure importante. Il existe un risque de décollement des panneaux. Il est également compliqué de s'assurer du bon raccordement des panneaux au carter. Par ailleurs, le temps de pose des panneaux est relativement important. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention vise à résoudre au moins partiellement les problèmes rencontrés dans les solutions de l'art antérieur. A cet égard, l'invention a pour objet un ensemble de protection thermique pour véhicule spatial. L'ensemble comprend un premier panneau de protection 3058129 2 thermique configuré pour être raccordé de manière détachable à un carter structural du véhicule spatial. Le panneau de protection thermique comprend une couche de protection thermique, et une structure inférieure de support qui est rigidement solidaire de la couche 5 de protection thermique. Selon l'invention, l'ensemble comprend un moyen de serrage configuré pour raccorder de manière détachable la structure inférieure au carter structural. Grâce à l'invention, l'effort de serrage du panneau contre le carter est réglable. La certification technique des panneaux et le contrôle du raccordement des 10 panneaux sont simplifiés. Les panneaux sont mieux raccordés au carter, notamment lorsque le carter présente une courbure importante. Il existe moins de risque de désolidarisation accidentelle des panneaux. Il n'est ni nécessaire d'enduire chaque panneau d'adhésif ni de retirer de 15 l'adhésif du carter lors d'un remplacement de panneaux. Grâce à l'invention, le temps de remplacement et le coût de remplacement des panneaux sont compétitifs. L'ensemble de protection thermique selon l'invention permet de solidariser un panneau de protection thermique au carter avec une plus grande fiabilité, un temps et des coûts de remplacement des panneaux réduits. 20 L'invention peut comporter de manière facultative une ou plusieurs des caractéristiques suivantes combinées entre elles ou non. Avantageusement, le moyen de serrage comprend une vis et un écrou, l'écrou étant fixé au carter structural. De préférence, la vis est destinée à être insérée dans l'écrou depuis 25 l'extérieur du carter structural. Selon une particularité de réalisation, la structure inférieure comprend une première région recouverte par la couche de protection thermique et une deuxième région non recouverte par la couche de protection thermique, le moyen de serrage raccordant la structure inférieure au carter structural dans la deuxième région. 3058129 3 Selon une forme de réalisation avantageuse, l'ensemble comprend un joint recouvrant la deuxième région, le joint étant notamment configuré pour protéger thermiquement la deuxième région et/ou le carter structural. Selon une autre particularité de réalisation, l'ensemble comprend un 5 deuxième panneau de protection thermique configuré pour être raccordé de manière détachable au carter structural du véhicule spatial, le deuxième panneau de protection thermique comprenant une couche de protection thermique et une structure inférieure de support rigidement solidaire de la couche de protection thermique, 10 le moyen de serrage étant configuré pour raccorder de manière détachable la structure inférieure du deuxième panneau à la structure inférieure du premier panneau et au carter structural. Avantageusement, la structure inférieure du premier panneau comprend au moins une embase, la structure inférieure du deuxième panneau comprenant un 15 élément de recouvrement configuré pour recouvrir l'embase, le moyen de serrage étant configuré pour plaquer l'élément de recouvrement contre l'embase et pour les solidariser l'un à l'autre. Selon une particularité de réalisation, l'embase est traversée par un premier orifice traversant, l'élément de recouvrement étant traversé par un deuxième 20 orifice, le moyen de serrage comprenant une tige et une tête dans le prolongement de la tige, la tige et/ou la tête étant configurées pour être logées dans le premier orifice, dans le deuxième orifice et dans le carter structural, l'élément de recouvrement faisant saillie par rapport à la tête vers l'extérieur du carter structural. 25 Selon une forme de réalisation avantageuse, le deuxième panneau de protection thermique a une structure identique à celle du premier panneau de protection thermique. L'invention porte également sur un véhicule spatial comprenant un carter structural et un ensemble de protection thermique tel que défini ci-dessus, l'ensemble de protection thermique étant configuré pour être raccordé rigidement au carter structural. 3058129 4 Avantageusement, le véhicule spatial comprend un lanceur, une sonde ou un satellite. De préférence, le véhicule spatial est réutilisable. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS 5 La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'exemples de réalisation, donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence à la figure 1. La figure 1 est une représentation schématique partielle d'un ensemble de protection thermique selon un mode de réalisation préféré de l'invention, qui 10 est assemblé à un carter structural de véhicule spatial. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS La figure 1 représente partiellement un véhicule spatial 1 qui comprend par exemple un lanceur spatial, une sonde ou un satellite. Il est réutilisable, c'est-à-dire qu'il est conçu pour retourner dans l'espace extra atmosphérique après avoir effectué un 15 premier voyage. Le véhicule spatial 1 comprend un carter structural 2 et un ensemble de protection thermique 3. Le carter structural 2 assure une rigidité et une résistance mécanique convenable au véhicule spatial. 20 L'ensemble de protection thermique 3 est destiné à protéger thermiquement le carter structural 2, en particulier lors de l'entrée du véhicule spatial 1 dans l'atmosphère terrestre. Il est situé à l'extérieur du carter structural 2.11 comprend des panneaux de protection thermique 4 et un système de raccordement 5 des panneaux au carter structural 2. 25 Sur la figure, il est représenté partiellement un premier panneau de protection thermique 40, un deuxième panneau de protection thermique 41, un joint 6 et un moyen de serrage 50. 3058129 5 Chacun des panneaux de protection thermique 4 comprend une couche de protection thermique 7 et une structure inférieure de support 8. La couche de protection thermique 7 est réalisée dans un matériau résistant thermiquement qui comprend par exemple du liège, une silicone, de la silice et/ou 5 du polyuréthane. La structure inférieure de support 8 est réalisée dans un matériau métallique ou composite, qui présente une résistance mécanique supérieure à celle de la couche de protection thermique 7. Elle sert de support 8 à la couche de protection thermique 7 et elle est destinée à être plaquée contre le carter structural 2. 10 La structure inférieure 8 comprend une première région 81 qui est recouverte par la couche de protection thermique 7 et une deuxième région 82 qui n'est pas recouverte par la couche de protection thermique 7. La deuxième région 82 fait saillie latéralement de part et d'autre de la première région 81. Elle comprend une embase 9 située à une première extrémité latérale 15 de la structure inférieure 8. L'embase 9 a la forme d'une plaque qui est traversée par un premier orifice El. La deuxième région 82 comporte un élément de recouvrement 10 situé à une deuxième extrémité latérale de la structure inférieure 8 qui est opposée à la première extrémité latérale. L'élément de recouvrement 10 est une plaque présentant un 2 0 décrochement. L'élément de recouvrement 10 est traversé par un deuxième orifice E2. Le deuxième panneau de protection thermique 41 est de structure identique à celle du premier panneau 40. L'élément de recouvrement 10 du deuxième panneau 41 est configuré pour prendre appui sur l'embase 9 du premier panneau 40, de manière à ce que le 25 deuxième orifice E2 soit en regard du premier orifice El. Le système de raccordement 5 comprend une vis 51 et un écrou 52 coopérant mécaniquement avec la vis 51. La vis 51 comprend une tige 53 et une tête 55. La tige 53 est logée dans l'écrou 52 depuis l'extérieur du carter structural 2 à travers le premier orifice El, le premier 3058129 6 orifice E2 et le carter structural 2. La plaque de recouvrement 10 fait saillie par rapport à la tête de vis 55 vers l'extérieur du véhicule, pour protéger la vis 51. L'écrou 52 est fixé par des rivets 22 contre une face inférieure du carter structural 2, en étant en regard des orifices El et E2. Les rivets 22 jouent le rôle d'un 5 dispositif de fixation de l'écrou 52 sur le carter structural 2. La vis 51 et l'écrou 52 forment conjointement le moyen de serrage 50 des panneaux 4 sur le carter structural 2. Le moyen de serrage 50 permet de raccorder simultanément de manière détachable le premier panneau 40 et le deuxième panneau 41 au carter structural 2. 10 Le moyen de serrage 50 et les rivets 22 forment conjointement le système de raccordement 5 des deux panneaux 40, 41 au carter structural 2. L'ensemble de protection thermique 3 comporte également le joint 6 de protection thermique. Ce joint 6 est fabriqué par exemple un matériau à base de silice ou de silicone. Il est réalisé dans un matériau qui est susceptible d'être facilement appliqué 15 entre les panneaux 4, en particulier sous forme pâteuse, en étant injecté ou en étant moulé. Il peut également être appliqué sous forme solide, en étant collé. Il présente une résistance thermique proche de celle de la couche de protection thermique 7. Le joint 6 est situé latéralement entre la couche de protection thermique 7 du premier panneau de protection thermique 40 et celle du deuxième panneau de 20 protection thermique 41. Il recouvre le moyen de serrage 50, l'embase 9 du premier panneau 40 et l'élément de recouvrement 10 du deuxième panneau 41, pour les protéger thermiquement. Le joint 6 assure une étanchéité thermique entre les deux panneaux de protection thermique 40, 41. L'ensemble de protection thermique 3 est raccordé mécaniquement au 25 carter structural 2 de la manière suivante : Tout d'abord, le premier panneau 40 est plaqué contre le carter structural 2, de manière à ce que sa structure inférieure 8 soit au contact mécanique du carter structural 2. Le deuxième panneau 41 est plaqué contre le carter structural 2, de 30 manière à ce que sa structure inférieure 8 soit au contact mécanique du carter structural 3058129 7 2. L'élément de recouvrement 10 du deuxième panneau 41 recouvre alors l'embase 9 du premier panneau 40, les orifices El et E2 étant en regard l'un de l'autre. La tige 53 de la vis est insérée depuis l'extérieur du carter 2 à travers successivement le deuxième orifice E2, le premier orifice El et le carter structural 2 jusqu'à 5 engager l'écrou 52. La tige 53 coopère avec l'écrou 52. Enfin, le joint 6 est réalisé entre les couches de protection thermique 7 des panneaux 40, 41. Un panneau de protection thermique 4 est remplacé de la façon suivante. Le joint 6 est enlevé, puis la vis 51 est désengagée de l'écrou 52 depuis l'extérieur du carter 10 structural 2 par un outil approprié tel qu'un tournevis. La vis 51 est retirée et le panneau 4 défectueux enlevé. L'écrou 52 reste fixé à la face inférieure du carter structural 2. Un nouveau panneau de protection thermique 4 est raccordé mécaniquement au carter structural 2 et un joint 6 est réalisé entre deux panneaux 4 adjacents. 15 Le moyen de serrage 50 permet de raccorder de manière détachable les panneaux de protection thermique 4 au carter structural 2, ce qui permet de les remplacer. Les coûts et temps d'installation/de remplacement des panneaux sont également réduits, puisqu'ils peuvent être réalisés avant d'être installés sur le carter structural 2, contrairement aux panneaux 4 qui sont fabriqués in situ sur le carter structural 2. 20 Avantageusement, les panneaux de protection thermique 4 sont standardisés pour faciliter leur fabrication et leur remplacement. L'effort de serrage des panneaux 4 sur le carter 2 est réglable, ce qui permet de raccorder mécaniquement de manière fiable les panneaux au carter 2. Le moyen de serrage 50 est notamment peu sensible la courbure du carter 2 ou des panneaux 4. 25 La vis 50 est destinée à être insérée depuis l'extérieur du carter 2, ce qui permet d'installer/de remplacer facilement et à moindre coût un panneau de protection thermique 4. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à l'invention qui vient d'être décrite sans sortir du cadre de l'exposé de 30 l'invention. 3058129 8 En variante, le véhicule spatial 1 est non réutilisable, c'est-à-dire qu'il n'est conçu que pour effectuer un seul voyage dans l'espace extra atmosphérique. Plus généralement, le véhicule spatial peut être tout type de véhicule spatial 1 comprenant un carter structural 2 et un ensemble de protection thermique 3. 5 Selon une variante de réalisation, le deuxième panneau de protection thermique 41 présente une structure différente du premier panneau de protection thermique 40. Le deuxième panneau 41 présente par exemple une longueur ou une courbure plus grande que celle du premier panneau 40. 10 La deuxième extrémité latérale (non représentée) du premier panneau 40 peut également être raccordée par serrage au carter structural 2 indépendamment d'un autre panneau 4. La première extrémité latérale (non représentée) du premier panneau 40 peut aussi être raccordée par serrage au carter structural 2 indépendamment d'un autre 15 panneau 4. L'ensemble de protection thermique 3 peut comporter plus que deux panneaux de protection thermique 4. Selon une variante de réalisation non représenté, le moyen de serrage 50 comprend un rivet au lieu de la vis 51 et de l'écrou 52. 20 En variante, l'écrou 52 est par exemple fixé au carter structural 2 par soudure ou collage. REVENDICATIONS1. Ensemble de protection thermique (3) pour véhicule spatial (1), comprenant : un premier panneau de protection thermique (4, 40) configuré pour être raccordé de manière détachable à un carter structural (2) du véhicule spatial, le panneau de protection thermique (4, 40) comprenant : une couche de protection thermique (7), et une structure inférieure de support (8) rigidement solidaire de la couche de protection thermique (7), caractérisé en ce que l'ensemble comprend un moyen de serrage (50) configuré pour raccorder de manière détachable la structure inférieure (8) au carter structural (2). 2. Ensemble selon la revendication précédente, dans lequel le moyen de serrage (50) comprend une vis (51) et un écrou (52), l'écrou (52) étant fixé au carter structural (2), la vis (51) étant de préférence destinée à être insérée dans l'écrou (52) depuis l'extérieur du carter structural (2). 3. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la structure inférieure (8) comprend une première région (81) recouverte par la couche de protection thermique (7) et une deuxième région (82) non recouverte par la couche de protection thermique (7), le moyen de serrage (50) raccordant la structure inférieure (8) au carter structural (2) dans la deuxième région (82). 4. Ensemble selon la revendication précédente, comprenant un joint (6) recouvrant la deuxième région (82), le joint (6) étant notamment configuré pour protéger thermiquement la deuxième région (82) et/ou le carter structural (2). 3058129 10 5. Ensemble selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un deuxième panneau de protection thermique (41) configuré pour être raccordé de manière détachable au carter structural (2), le deuxième panneau de protection thermique (41) comprenant une couche de 5 protection thermique (7) et une structure inférieure de support (8) rigidement solidaire de la couche de protection thermique (7), le moyen de serrage (50) étant configuré pour raccorder de manière détachable la structure inférieure (8) du deuxième panneau (41) à la structure inférieure (8) du premier panneau (40) et au carter structural (2). 10 6. Ensemble selon la revendication précédente, dans lequel la structure inférieure (8) du premier panneau (40) comprend au moins une embase (9), la structure inférieure (8) du deuxième panneau (41) comprenant un élément de recouvrement (10) configuré pour recouvrir l'embase (9), 15 le moyen de serrage (50) étant configuré pour plaquer l'élément de recouvrement (10) contre l'embase (9) et pour les solidariser l'un à l'autre. 7. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 5 à 6, dans lequel l'embase (9) est traversée par un premier orifice traversant (El), l'élément de 20 recouvrement (10) étant traversé par un deuxième orifice (E2), le moyen de serrage (50) comprenant une tige (53) et une tête (55) dans le plongement de la tige (53), la tige (53) et/ou la tête étant configurées pour être logées dans le premier orifice (El), dans le deuxième orifice (E2) et dans le carter structural (2), l'élément de recouvrement (10) faisant saillie par rapport à la tête (55) vers l'extérieur du 25 carter structural (2). 8. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, dans lequel le deuxième panneau de protection thermique (41) a une structure identique à celle du premier panneau de protection thermique (40). 3058129 11 9. Véhicule spatial (1) comprenant un carter structural (2) et un ensemble de protection thermique (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, l'ensemble de protection thermique (3) étant configuré pour être raccordé rigidement au carter structural (2). 10. Véhicule spatial (1) selon la revendication précédente, dans lequel le véhicule spatial (1) comprend un lanceur, une sonde ou un satellite, le véhicule spatial (1) étant de préférence réutilisable.