FR2480229A1 - Dispositif telescopique a longueur variable pour engin spatial - Google Patents

Abstract

UN MAT TELESCOPIQUE PERMETTANT PLUS PARTICULIEREMENT LE DEPLOIEMENT D'UN RESEAU DE CELLULES SOLAIRES DANS UN ENGIN SPATIAL COMPREND, A LA PLACE DU MOYEN DE DEPLOIEMENT A GAZ COMPRIME CLASSIQUE, OU DE LA COMBINAISON CONNUE ECROU ET TIGE FILETEE, UN ORGANE FLEXIBLE S'ETENDANT DANS LE SENS LONGITUDINAL DU MAT ET MOBILE DANS CETTE DIRECTION, DE FACON A ENTRAINER LES PARTIES TUBULAIRES DU MAT LES UNES APRES LES AUTRES POUR LES DEPLOYER. L'ORGANE PEUT ETRE UNE CHAINE SANS FIN 23 ENTRAINEE PAR UN MOTEUR ELECTRIQUE AUTOUR D'UN PIGNON 14 MONTE A UNE EXTREMITE AVANT D'UN PILIER 9 S'ETENDANT A L'INTERIEUR DU MAT, LA CHAINE ETANT MUNIE DE MAILLONS PLUS EPAIS SITUES A EGALE DISTANCE LES UNS DES AUTRES QUI VIENNENT EN CONTACT AVEC DES SURFACES DE BUTEE 46 DES PARTIES TUBULAIRES POUR LES DEPLOYER. ALORS QU'UNE PARTIE EST DEPLOYEE, LA CHAINE ENTRAINE LA PARTIE TUBULAIRE SUIVANTE POUR LA DEPLOYER A SON TOUR.

Description

1.

La présente invention concerne un dispositif téles-

copique de longueur variable constitué d'une pluralité de par-

ties tubulaires s'emboîtant les unes dans les autres. A titre d'exemple, le dispositif peut être un mât de support pour le déploiement d'un appareil tel qu'un réseau de cellules solai-

res d'engin spatial.

On sait procéder dans l'art antérieur au déploiement d'un mât de support en admettant du gaz comprimé à l'intérieur du mât de façon à pousser ses différentes parties pour les sorties les unes des autres. On sait également, comme cela a été proposé dans le brevet anglais n0 1.512.912, monter

à l'intérieur d'un tel mât une tige rotative, en partie file-

tée, dans laquelle sont engagés une pluralité d'écrous fixés

aux parties tubulaires respectives. Dans la position d'arrima-

ge du mât, seul le premier écrou fixé à la partie tubulaire la

plus à l'intérieur est vissé sur la partie filetée de la ti-

ge alors que les autres parties reposent sur une partie lisse, de sorte que la tige ne peut tourner librement à l'intérieur de celles-ci. Pendant la rotation de la tige, le premier écrou

est vissé, de sorte que la partie tubulaire la plus à l'inté-

rieur se déplace pour prendre sa position de-déploiement. Peu avant d'atteindre cette position, elle devient engagée dans la

partie suivante plus grande d'une façon telle que ces deux par-

ties sont entraînées ensemble et que son écrou se trouve enga-

2. gé dans la partie filetée de la tige. A ce moment là, cette partie plus grande se déplace vers sa position de déploiement,

et ainsi de suite.

Selon la présente invention, on prévoit un disposi-

tif télescopique à longueur variable comprenant une pluralité

de parties tubulaires et un mécanisme incluant un organe fle-

xible allongé, par exemple,une chaîne à pignons, qui s'étend dans la direction longitudinale du mât et est mobile dans le

sens de la longueur et qui peut être manoeuvré pendant son dé-

placement pour venir s'engager dans les parties tubulaires les

unes après les autres, et cela en séquence, pour les entraî-

ner avec lui.

La présente invention sera bien comprise lors de la t

description suivantefaite en

joints dans lesquels: La figure 1 est une que, vue coupée au-dessous et vant la ligne BB de la figure La figure 2 est une coupe, de la partie du mât de La figure 3 est une chaîne à pignons; La figure 4 est une CC de la figure 3; et La figure 5 est une

DD de la figure 2.

Le mat télescopique

liaison avec les dessins ci-

vue en plan d'un mat télescopi-

à la droite de la 2; vue en élévation, la figure 1; vue de côté d'une

ligne AA, sui-

en.partie en partie d'une vue prise le long de la ligne vue prise le long de la ligne

comprend une pluralité de par-

ties tubulaires qui s'emboîtent les unes dans les autres alors que le mât se trouve dans la position rétractée, ou

position d'"arrimage" et, afin de rendre la figure plus clai-

re, seule la partie la plus à l'extérieur 1, et les deux parties le plus à l'intérieur 2 et 3 sont représentées dans

les figures l et 2. Chaque partie tubulaire comprend un tu-

be en métal léger, à l'extrémité avant duquel un rebord d'ex-

trémité avant 4 est fixé ("avant" signifie ici direction

dans laquelle les parties se déplacent pendant leur déploie-

ment, c'est-à-dire le côté droit de la figure 1). Chaque re-

bord 4 est constitué d'une bague 5, en forme de coupe peu 3.

profonde, et d'un anneau 6 monté dans la bague 5. L'extré-

mité avant de chaque tube est évasée légèrement et cette partie évasée est serrée entre la bague 5 et l'anneau 6 qui

sont fixés ensemble par des vis (non représentées). L'extré-

mité arrière de la partie tubulaire le plus à l'extérieur 1 est fixée à une collerette 7 à rebord, qui est montée, par exemple par des vis (non représentées), sur une paroi d'un

élément de montage 8 en forme de poutre. Cet élément de mon-

tage est à son tour monté à l'intérieur d'un engin spatial (non représenté) ou sur celui-ci. Fixé à la même paroi de l'élément 8 de façon à s'étendre suivant l'axe des parties

tubulaires du mât se trouve un pilier 9 qui peut être cons-

O

titué d'une pluralité de sections vissées les unes aux au-

tres, comme cela est représenté de manière à en faciliter la fabrication et à permettre le réglage de sa longueur, m ais qui pourrait n'être constitué que d'une seule pièce. De plus,

le pilier pourrait être creux de façon à réduire le poids.

L'extrémité avant du pilier se termine par un arrondi 10, qui peut venir s'engager dans un bossage 11, fixé à l'anneau 6

de la partie tubulaire le plus à l'intérieur. Dans le bossa-

ge 11 est montée une partie rapportée 12 en matériau plasti-

que à faible coefficient de frottement, qui reçoit et gui-

de l'extrémité du pilier. A une faible distance à l'arrière* de son extrémité avant, le pilier 9 comporte une rainure 13, dans laquelle est monté en rotation un pignon 14. Près de l'extrémité arrière du pilier se trouve une autre rainure 15

s'étendant vers l'arrière et débouchant dans un trou 16 for-

mé dans la base à diamètre relativement grand 17 du pilier.

Fixé par des vis 18 à la paroi de base 19 de l'élément de

montage 8 se trouve un ensemble comportant un moteur élec-

trique et une boîte de vitesse, à l'arbre de sortie duquel est accouplé un grand pignon 20 en alignement avec le pignon 14 proche de l'extrémité avant du pilier 9. A l'intérieur de la rainure 15 se trouvent deux autres pignons 21 et 22, l'un (22) étant monté derrière l'autre (21) dans le sens de la longueur du pilier et cela d'une façon telle qu'un côté de chaque pignon émerge tout juste de la rainure 15. Une chaîne

continue 23 passe autour du pignon 14 et, à partir de ce pi-

4. gnon, revient le long des côtés opposés du pilier 9. Du côté -du pilier, o la rainure 15 est ouverte, c'est-à-dire sur le

côté inférieur de la figure 1, la chaîne passe autour du cô-

té extérieur du pignon 21, puis autour du côté intérieur du pignon 22. Des deux côtés, la chaîne traverse le trou 16 puis, via une série de pignons tendeurs, passe autour du

grand pignon 20. Pour rendre les figures 1 et 2 plus clai-

res, tous les pignons sont représentés schématiquement par

des disques lisses et leur chaîne par une seule ligne. La for-

me réelle de la chaîne et des pignons sera illustrée dans la

figure 3, à laquelle on se reportera ultérieurement.

Comme représenté dans les figures 1 et 2, la sé-

rie de pignons tendeurs dont il vient d'être question comprend trois pignons 24, 25 et 26 pour chaque côté de la boucle de chaîne 23. Les trois pignons sont placés les uns derrière

les autres dans le sens longitudinal du mât et les deux pi-

gnons extérieurs 24 et 26 sont montés dans chaque cas de façon à pouvoir tourner autour d'axes fixes respectifs fixés à une plaque 27 qui est supportée au-dessus de la paroi 19 de

l'élément de montage 8 sur des colonnes 28 ayant une lon-

gueur telle que les pignons 24 et 26 se trouvent alignés avec les pignons 14, 20,21 et 22. Chaque côté de la chaîne passe autour du côté intérieur, c'est-à-dire du côté le plus proche de l'axe longitudinal du mat, du pignon tendeur respectif 24

le plus en avant, puis autour du côté extérieur du pignon ten-

deur central respectif 25, puis autour du côté intérieur du pignon tendeur arrière respectif 26 avant d'entourer le pignon

20. Chaque pignon 25 est monté dans un coin d'une plaque tri-

angulaire respective 29.Les plaques 29 sont montées de façon à pivoter autour d'un axe commun de la plaque 27 et à former

un étrier avec un ressort de tension 30 s'étendant entre el-

les, ressort qui agit de façon à solliciter les coins des plaques 29 sur lesquelles sont montés les pignons respectifs , et donc les pignons 25 eux-mêmes, vers l'extérieur pour les éloigner l'un de l'autre et par conséquent pour mettre

sous tension la chaîne 23.

Chaque partie tubulaire du mât à l'exception de 5. la partie 1 le plus à l'extérieur comporte à son extrémité arrière un rebord 32 s'étendant vers l'intérieur, les rebords

ayant tous le même diamètre intérieur. Autour du côté exté-

rieur de l'extrémité arrière de chaque partie tubulaire, en dehors de la partie le plus à l'extérieur, sont disposés une pluralité de patins d'appui 33 qui s'engagent par coulissement dans la surface intérieure de la partie tubulaire suivante de

dimension plus grande, et cela pour toutes les parties tubu-

laires. A une certaine distance à l'avant des patins 33, mais

toujours dans les zones arrière des parties tubulaires, cha-

que partie intérieure comprend un manchon 34 qui comporte deux pattes s'étendant vers l'avant (non visibles dans les

figures). Les rebords 4 de chaque partie tubulaire, à l'excep-

tion de la partie le plus à l'intérieur, contiennent des orga-

nes d'enclenchement 35 sollicités vers l'intérieur par res-

sort qui, dans la position rétractée du mât, s'engagent dans chaque cas dans des ouvertures respectives formées dans la partie tubulaire suivante de dimension plus petite, de façon

à verrouiller la totalité du mât dans la position rétractée.

Lorsque 'le mât doit être déployé, les organes d'enclenchement

maintenant la partie 3 le plus à l'intérieur peuvent être dé-

sengagés par un moyen approprié (non représenté). En variante,

la partie le plus à l'intérieur peut ne pas compoter les ou-

vertures dans lesquelles les organes d'enclenchement de la partie suivante de dimension plus grande viennent s'engager

et peut être maintenue arrimée par un tout autre moyen con-

trôlable qui est ensuite déclenché. Alors, suivant une maniè-

re décrite ultérieurement en liaison avec la figure 3, la par-

tie intérieure se déplace dans sa position déployée. Lorsque la partie 3 est déployée, les organes d'enclenchement montés à l'intérieur du rebord de la partie suivante 2 s'engagent dans des ouvertures pratiquées dans les pattes du manchon 34

de la partie 3 le plus à l'intérieur, qui se trouve ainsi so-

lidaire de la partie 2. En même temps, le manchon 34 de la partie 3 vient en contact avec les organes d'enclenchement qui sont montés dans le rebord de la partie tubulaire qui suit la partie 2,et qui maintenaient précédemment la partie 2 6. dans sa position rétractée. Il en résulte que la partie peut se déplacer dans sa position de déploiement, étant solidaire de la partie suivante de dimension plus grande et en même temps, libérer la partie suivante plus grande pour qu'elle se déplace vers sa position de déploiement. Cette séquence se poursuit jusqu'à ce que le mât soit totalement déployé. Le fonctionnement des organes d'enclenchement et la construction

des manchons 34 sont décrits plus complètement dans la deman-

de de brevet anglais no 8.006.751 au nom de la demanderesse,

qui sera supposée ici connue.

La chaîne 23 comporte la série usuelle de maillons, chaque maillon comprenant une paire de plaques côte à côte en forme de huit, qui est reliée à chaque maillon contigu par

un axe d'articulation, et une paire de plaques latérales égale-

ment en forme de huit. Cependant, à des intervalles réguliers, les plaques latérales normales sont remplacées par des plaques

modifiées 40,quelque peu plus épaisses comme cela est repré-

senté dans les figures 3 et 4, les axes d'articulation cor-

respondants 41 ayant une plus grande longueur. Chaque plaque

latérale modifiée comporte une partie en prolongement 42 géné-

ralement triangulaire qui supporte un axe de guidage 43

s'étendant vers l'extérieur.

- Comme cela est représenté en figure 5, la partie centrale du pilier, c'est-à-dire la partie entre la rainure 15

et la partie du pilier qui supporte le pignon 14, a une sec-

tion circulaire, mais avec deux évidements plats 31 au fond qui s'étendent sur les côtés opposés du pilier dans le sens

de la longueur. Comme cela a été indiqué précédemment, le pi-

lier peut être creux comme dans la figure 5. Aux côtés d'au

moins l'un des évidements se trouvant du côté inférieur du pi-s-

lier de la figure 1, sont montées des bandes de guidage res-

pectives 44 qui comportent des parties 45 surplombant le fond de l'évidement de façon à maintenir les axes de guidage 43,par conséquent à guider la chaîne et à la retenir à proximité du pilier 9. Les bandes de guidage 44 peuvent être éliminées si les évidements 31 sont usinés de façon que les parties 45

soient d'une seule pièce avec les parois de l'évidement.

7. Chacun des rebords 32 s'étendant vers l'intérieur à l'arrière des parties tubulaires respectives comporte deux saillies s'étendant radialement vers l'intérieur 46 qui, comme on le voit le mieux en figure 5, se trouvent près des parois respectives de la chaîne (au-dessous du pilier 9 dans la figure 1). Ils sont suffisamment éloignés de la chaîne

pour permettre le passage des maillons et des plaques laté-

rales normales entre eux, mais les plaques latérales épais-

ses 40 peuvent venir en contact avec ces rebords, de façon

à les déplacer en même temps que la partie tubulaire à la-

quelle ils sont fixés jusqu'à la position déployée.

Comme on le voit le mieux en figure 1, la chaîne

est guidée par les pignons 21 et 22 de façon qu'initiale-

ment seules les saillies 46 de la partie tubulaire la plus à

l'intérieur 3 soient à même de venir en contact avec la chai-

ne. Ainsi, lorsque le mât doit être déployé, le moteur élec-

trique est actionné de façon à déplacer le côté inférieur de

la chaîne vers l'avant, c'est-à-dire vers la droite de la fi-

gure 1. Puis,le premier maillon comportant les plaques laté-

rales modifiées 40 vient en contact avec les saillies 46 de

la partie tubulaire 3 et déplacent cette partie dans sa posi-

tion de déploiement. Juste avant que ce maillon n'atteigne

le pignon 14, la partie 3 devient solidaire de la partie sui-

vante 2 comme cela a été décrit plus tôt, et il en résulte que la partie 2 est entraînée vers l'avant de sorte que les

saillies 46 de son rebord 32 se déplacent jusqu'à une posi-

tion o elles peuvent être heurtées par le maillon de _chaîne

suivant comportant les plaques latérales modifiées 40. En mê-

me temps, les saillies 46 de la partie 3 atteignent le pignon

14, et se désengagent de la chaîne. La chaîne déplace main-

tenant la partie 2 pour la déployer et ainsi de suite jusqu'à

ce que le mat soit totalement déployé. Le nombre et l'espace-

ment des maillons comportant les plaques latérales modifiées

sont tels qu'il y a une progression aussi régulière que pos-

sible du déploiement. Idéalement, un maillon entraînera une partie tubulaire particulière juste au moment o la partie précédente arrive à la position de désengagement, mais il est évident que cela n'est pas essentiel et que le nombre de 8. maillons peut être différent, par exemple de façon à

avoir un espacement régulier entre eux.

La surface intérieure de chaque rebord 32 compor-

te une série de patins d'appui 47,réalisés en matériau dit Nylatron ou polytétrafluoroéthylène par exemple, qui s'éten- dent sur une courte distance à partir de la surface du pilier 9, et aident à combattre la tendance qu'ont le pilier et la structure dans son ensemble à se cambrer devant les diverses forces auxquelles ils sont soumis normalement et pendant le

déploiement du mât.

On notera que le mât peut être modifié de façon

que son mécanisme de déploiement permette également sa rétrac-

tion si on le souhaite, de façon à réaliser un engin spatial récupérable. Dans ce but, aucune modification particulière

de la chaîne à pignons et des autres éléments n'est nécessai-

re. Cependant, il y aura lieu de prévoir un moyen (non repré-

senté) pour désengager les organes d'enclenchement 35 qui maintiennent les parties tubulaires solidaires- les unes avec les autres lorsque le mât est déployé. A titre d'exemple, une série de cames pourra être disposée de façon à pousser les 'organes d'enclenchement 35 pour les désengager de chaque

partie pendant sa rétraction.En variante, le système d'enclen-

chement représenté, faisant appel aux organes 35, peut être

remplacé par unnoyen d'enclenchement désengageable.

La présente invention n'est pas limitée aux exem-

ples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui

apparaîtront à l'homme de l'art.

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Claims (9)

REVENDICATIONS

1 - Dispositif télescopique à longueur variable

comprenant une pluralité de parties tubulaires et un mécanis-

me d'entraînement pour permettre son déploiement, caractéri-

sé en ce que le mécanisme d'entraînement comprend un organe flexible allongé (23) qui s'étend dans le sens longitudinal du dispositif et peut se déplacer suivant sa longueur, et

peut pendant son déplacement venir en contact avec les par-

ties tubulaires (1, 2, 3) les unes après les autres en sé-

quence de façon à les déplacer avec lui.

2 - Dispositif selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que l'organe flexible (23) est amené à se dépla-

cer le long d'un trajet sans fin.

3 - Dispositif selon la revendication 2, caracté-

risé en ce que le trajet sans fin comprend une zone d'entraî-

nement et une zone de dépose o l'organe flexible vient en contact avec une partie tubulaire particulière dont il se

dégàge ensuite, respectivement.

4 - Dispositif selon l'une des revendications 1

à 3, caractérisé en ce que l'élément flexible comprend un moyen de venue en contact (40) prévu pour pouvoir coopérer avec un moyen de venue en contact (46) associé aux parties tubulaires. - Dispositif selon la revendication 4,caracté- risé en ce que le moyen de venue en contact associé à chaque

partie tubulaire comprend une zone de butée s'étendant radia-

lement vers l'intérieur de la partie tubulaire, les surfaces de butée de toutes les parties tubulaires ayant sensiblement

la même étendue radiale.

6 - Dispositif selon la revendication 3, caracté-

risé en ce que des moyens d'accouplement sont prévus pour ac-

coupler une partie tubulaire donnée qui est en contact avec l'organe flexible à la partie tubulaire suivante de façon que la partie tubulaire donnée se rapproche de la zone de dépose et que la partie tubulaire suivante soit déplacée par

la partie donnée vers la zone d'entraînement pour que l'orga-

ne flexible vienne en contact avec elle.

10.

7 - Dispositif selon la revendication 4, caracté-

risé en ce que le moyen de venue en contact inclus dans l'organe flexible comprend une surface de butée en saillie

sur cet organe.

8 - Dispositif selon la revendication 4, caracté- risé en ce que l'organe flexible comprend une pluralité de moyens de contact distants les uns des autres le long de l'organe.

9 - Dispositif selon l'une des revendications 1

à 8, caractérisé en ce que l'organe flexible est supporté

par un moyen de tige (9) s'étendant le long de l'axe longitu-

dinal des parties tubulaires, au moins certaines de ces par-

ties comprenant des moyens d'appui- (47) prévus pour s'appuyer

sur une partie du moyen de tige.

10 - Dispositif selon l'une des revendications 1

à 9, caractérisé en ce que l'organe flexible a la forme d'une

chaîne à pignons.