EP4149841A1 - Dispositif de déploiement amélioré pour nano-satellite - Google Patents

Dispositif de déploiement amélioré pour nano-satellite

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Publication number
EP4149841A1
EP4149841A1 EP21731253.7A EP21731253A EP4149841A1 EP 4149841 A1 EP4149841 A1 EP 4149841A1 EP 21731253 A EP21731253 A EP 21731253A EP 4149841 A1 EP4149841 A1 EP 4149841A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
deployment device
clamping element
unlocking
locking
support frame
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21731253.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Olivier DESLANDES
Jacques Sicre
Lionel Bonnes
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MECANO ID
Centre National dEtudes Spatiales CNES
Original Assignee
Mecano ID
Centre National dEtudes Spatiales CNES
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mecano ID, Centre National dEtudes Spatiales CNES filed Critical Mecano ID
Publication of EP4149841A1 publication Critical patent/EP4149841A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
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    • B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/64—Systems for coupling or separating cosmonautic vehicles or parts thereof, e.g. docking arrangements
    • B64G1/641—Interstage or payload connectors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
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    • B64G1/642—Clamps, e.g. Marman clamps
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    • B64G1/64—Systems for coupling or separating cosmonautic vehicles or parts thereof, e.g. docking arrangements
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    • B64G1/643—Interstage or payload connectors for arranging multiple satellites in a single launcher
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00—Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/64—Systems for coupling or separating cosmonautic vehicles or parts thereof, e.g. docking arrangements
    • B64G1/645—Separators

Definitions

  • TITLE Improved deployment device for nano-satellite
  • the present invention relates to the field of deployment devices for nanosatellites.
  • Such nanosatellites are for example intended for scientific, observation or telecommunication missions.
  • closed deployment devices formed by an elongated rectangle-shaped container containing a nanosatellite to be deployed in a complementary shape to the container in accordance with Cubesat standards.
  • the nanosatellite is guided by a system of rails arranged at each longitudinal edge of the container to guide the ejection of the nanosatellite increasing the mass of the deployment devices and of the nanosatellite.
  • Such deployment devices have the drawback of constraining the appendages of the nanosatellite, such as solar panels or telecommunications antennas for example.
  • the object of the invention is to alleviate at least one of the cited drawbacks by proposing to simplify the structure of the deployment devices for nanosatellites while limiting the risk of angular or spin deviation of a nanosatellite when the latter. is deployed.
  • the invention relates to a device for deploying a nanosatellite comprising:
  • - a support frame designed to carry the nano-satellite and to be ejected from the main structure with the nano-satellite,
  • the locking / unlocking structure being movably mounted on the main structure, the deployment device being characterized in that the locking / unlocking structure comprises :
  • an elastically deformable actuating element to allow: in a locked position, to force the first clamping element to the second clamping element in order to retain the support frame to the main structure, and in an unlocked position, to release the first clamping element of the second clamping element in order to release the support frame from the main structure for its ejection.
  • the nanosatellite deployment device allows the stressing of the support frame via that of the locking / unlocking structure, this by using simplified mechanical components.
  • the release of the support frame from the main structure allows the detachment and ejection of the nanosatellite from the main structure.
  • the design of the deployment device thus simplified makes it possible to make its use autonomous without requiring the presence of a specialist to perform the locking, that is to say, the arming or rearming of the deployment device during the test phases for example.
  • the arming or rearming of the deployment device is carried out by elastically deforming the actuating element to bring it from its unlocked position to its locked position.
  • the first clamping element and the second clamping element make it possible to constrain the support frame to the main structure so as to limit any play between them which may generate micro-shocks and make the dynamic behavior nonlinear, therefore non-predictive, that is, difficult to simulate.
  • the simplified architecture of the deployment device also makes it possible to have a robust device.
  • the deployment device improves the mechanical predictions and the behavior of the nanosatellite during its ejection.
  • the locking / unlocking structure makes it possible to predetermine, on the one hand, the application of a preload and, on the other hand, to anticipate the behavior of the support frame released by the actuating element. as well as the first clamping element and the second clamping element.
  • the first clamping element and the second clamping element provide radial and / or axial clamping of the locking / unlocking structure relative to the support frame.
  • the first clamping element and the second clamping element have a preferentially asymmetrical toothed profile.
  • a thread is also called a sawtooth thread.
  • this thread is produced without a helix angle.
  • An advantage of such a thread is to be able to limit the unlocking stroke while having sufficient detent stroke to absorb the elastic energy of the main structure.
  • the first clamping element and the second clamping element are respectively formed by a circular clamping ring complementary to one another.
  • the circular clamping ring forming the first clamping element comprises a plurality of clamping jaws.
  • the actuating element is formed by a plurality of elastically deformable blades.
  • the locking / unlocking structure comprises an element for retaining the locking / unlocking structure to the main structure.
  • the retaining element is formed by a complementary retaining ring of the first clamping element.
  • the retaining element is movable axially relative to the main structure and the first clamping element is movable radially relative to the retaining element.
  • the axial displacement of the retaining element relative to the main structure and the radial displacement of the first clamping element relative to the retaining element make it possible to release the axial or radial stresses which may be generated during the release of the frame. support.
  • the elastically deformable actuating element comprises a peripheral shank guided by a central shank of the main structure, the peripheral shank receiving an elastic compression unlocking element ensuring the tilting of the position of locking in the unlocked position.
  • a first position of the peripheral barrel makes it possible to compress the elastic compression unlocking element and forces an active position of the actuating element in which the first clamping element engages with the second. clamping element and in the unlocked position, a second position of the peripheral barrel allows the release of the elastic compression element for unlocking and restores a passive position of the actuating element in which the first clamping element disengages from the second clamping element.
  • a first position of the peripheral barrel makes it possible to compress the elastic compression unlocking element and forces an active position of the actuating element in which the first clamping element engages with the retaining element and in the unlocking position, a second position of the peripheral barrel releases the elastic compression unlocking element and restores a passive position of the actuating element in which the first clamping element disengages from the retaining element.
  • the passive position of the actuating element corresponds to a mechanical rest position of the actuating element.
  • the passive position of the actuating element corresponds to an unconstrained position of the actuating element.
  • the active position of the actuating element corresponds to an active mechanical position of the actuating element.
  • the active position of the actuating element corresponds to a constrained position of the actuating element.
  • the deployment device comprises a thrust plate comprising a guide tail designed to be received in a central shaft of the main structure, the support frame of the nanosatellite being supported flat on the push plate so as to allow the ejection of the support frame and the separation of the support frame from the push plate after the ejection.
  • Such a thrust plate has the advantage of allowing guidance of the support frame carrying the nanosatellite during its ejection while allowing separation of the thrust plate from the support frame.
  • the nanosatellite and the support frame can be ejected from the device without the guide tail being fixed thereto.
  • the nanosatellite thus does not have the unwanted appendage represented by a guide tail emerging from the nanosatellite.
  • the guide tail slidably mounted relative to the central shaft makes it possible to limit the speed of angular or spin deflection during their deployment. This limits the risk of the nanosatellite turning on ejection.
  • the guide tail and the central shaft of the main structure are tightened according to an H7e6 type adjustment.
  • This small clearance makes it possible to guide the nanosatellite during ejection by taking up the torque which limits the performance of the deployment device.
  • a peripheral stop of the thrust plate allows axial retention of the support frame relative to the thrust plate.
  • Such a peripheral stop advantageously makes it possible to ensure a stable thrust of the support frame during its ejection. It also makes it possible to limit the phenomenon of torque.
  • the thrust plate makes it possible to reduce the angular deviation or spin to 2%, when the known deployment devices generate an angular or spin deviation of between 7 and 10 ° / s.
  • the support frame is hollowed out to receive the push plate. According to one embodiment of the invention, the support frame is supported on the main structure.
  • the support frame and the main structure correspond in shape at the level of the support.
  • the deployment device comprises a force-absorbing structure to hold the free end of the central shaft, the force-absorbing structure being formed of a central part surrounding the end. free of the central shaft and of a peripheral part extending from the central part to bear laterally on the main structure.
  • the force-absorbing structure enables the elastic compression unlocking element to be placed in compression.
  • the locking / unlocking structure comprises a plurality of push elements ensuring a preloading of the push plate.
  • the thrust elements are regularly distributed around the central shaft.
  • a push element comprises a guide body receiving a push rod retaining a push spring surrounding the guide body and retained between the guide body and the push rod, the push rod. thrust being provided to come to rest on the thrust plate.
  • the push rod is integral with the push plate.
  • the rod integral with the thrust plate allows the retention of the thrust plate during the ejection of the nanosatellite.
  • Such a thrust element makes it possible to control the position of the support of the rod on the thrust plate without the moment generated by the thrust spring taken up by the guide body being transferred to the thrust plate.
  • the rod has the effect of limiting the radial force transmitted to the thrust plate.
  • the plurality of thrust elements is fixedly mounted on the main structure.
  • the main structure equipped with the plurality of pushing elements forms a sub-assembly which can be mounted on a pulling machine in order to characterize the direction of pushing resulting from their combination.
  • the thrust element can comprise an adjustment wedge provided on the guide body to adjust the compression of the spring.
  • each thrust element independently to ensure the most stable possible support frame thrust.
  • the deployment device can be adapted to a large number of nanosatellites.
  • each nanosatellites has a center of gravity which can be offset from the center of thrust of the thrust plate.
  • the plurality of thrust elements which can be adjusted by an adjusting shim makes it possible to compensate for this offset between the center of gravity and the center of thrust by compressing the spring independently of the thrust elements.
  • the deployment device comprises a retention mechanism capable of locking the actuating element in its locking position and unlocking the actuating element to bring it into its unlocking position.
  • the retention mechanism makes it possible to block the peripheral barrel in its first position and to unlock the peripheral barrel in its second position.
  • the retention mechanism advantageously comprises a locking / unlocking element which can engage to lock the actuating element in its locking position and disengage to release the actuating element and bring it into its unlocking position.
  • the locking / unlocking element can advantageously be formed by a control member constituted by an actuator, actuated for example by a pyrotechnic charge, an electromagnetic force or any other technology making it possible to fulfill the unlocking function.
  • the peripheral shank comprises a radial projection and the retention mechanism comprises a cam comprising a circular ramp cooperating with the radial projection to bring the peripheral shank from its first position to its second position and vice versa.
  • the cam is movable in rotation around the peripheral shaft to allow the displacement of the radial projection along the circular ramp.
  • the circular ramp comprises an increasing linear portion bringing the radial projection between a low position corresponding to the unlocking position and a high position corresponding to the locking position.
  • the increasing linear portion is interrupted to allow the passage of the radial projection directly from the high position to the low position.
  • the circular ramp successively comprises the increasing linear portion between a first position and a second position to allow linear guidance of the radial projection from the low position to the high position, then a flat linear portion between the second position and a second position. third position to allow the radial projection to be maintained in the high position, then the circular ramp is interrupted between the third position and the first position to allow the radial projection to pass directly from the high position to the low position.
  • the retention mechanism comprises an elastic element for bringing the cam from a retention position where the peripheral shank is in its first position to a rest position where the peripheral shank is in its second position.
  • the elastic element is a spiral spring.
  • the retention mechanism comprises a picking element which can be placed between the locking / unlocking element and the cam to maintain the cam in its retention position.
  • the hooking element is advantageously provided to at least partially surround the circular ramp and to be compressed against the latter by the locking / unlocking element.
  • the picking element is resiliently biased to disengage from the circular ramp, thus releasing the cam to bring it back to its rest position.
  • the deployment device does not have an electric motor.
  • the elastic compression unlocking element can be chosen from: an elastic spring, a composite leaf, or even a constant stiffness spring.
  • the elastic compression unlocking element is preferably of constant stiffness.
  • At least one elastic compression unlocking element is an elastic spring.
  • FIG. 1 shows a detailed view of a deployment device according to the invention in the assembled state.
  • FIG. 2 illustrates a sectional view of a support frame shown in Figure 1 on which is disposed a nanosatellite.
  • FIG. 3 illustrates an exploded view of the deployment device shown in FIG. 1.
  • FIG. 4A illustrates a half-sectional view of the deployment device shown in FIG. 1 in a locked position.
  • FIG. 4B illustrates a half-sectional view of the deployment device shown in FIG. 1 in an unlocked position.
  • FIG. 5A illustrates a half-sectional view of the deployment device shown in FIG. 1 in a first phase of ejection of the nanosatellite after unlocking of the device.
  • FIG. 5B illustrates a half-sectional view of the deployment device shown in FIG. 1 in a second phase of ejection of the nanosatellite after unlocking of the device.
  • FIG. 6 illustrates a top view of the deployment device of FIG. 1 showing an offset of the center of gravity of the nanosatellite with respect to the center of thrust of the deployment device.
  • FIG. 7A illustrates a main structure of the deployment device shown in Figure 1 equipped with a locking / unlocking structure in a locked position.
  • FIG. 7B illustrates a main structure of the deployment device shown in Figure 1 equipped with a locking / unlocking structure in an open position.
  • FIG. 7C illustrates a main structure of the deployment device shown in Figure 1 equipped with a locking / unlocking structure in an unlocked position.
  • FIG. 1 there is shown a deployment device 1 in the assembled state.
  • the deployment device 1 comprises a main structure 2 intended to be mounted on a launcher of the nanosatellite 5 (shown in FIG. 2), a support frame 3 designed to carry the nanosatellite 5 and to be ejected from the structure. main 2 with the nano-satellite 5 and a locking / unlocking structure 4 of the support frame 3 with respect to the main structure 2.
  • the main structure 2 has a circular shape 20 reinforced on its outline by stiffeners 21, preferably made from material therewith.
  • the support frame 3 has a circular shape 30 (Figure 4A and 4B) at its base to conform in shape correspondence with the main structure 2, the circular shape 30 is extended by a rectangular shape 31 to conform to the nano satellite 5, as shown in Figure 2, according to the Cubesat standard.
  • the support frame 3 is not limited to this type of nanosatellite 5 and the rectangular shape 31 can be adapted to other shapes of nanosatellites 5.
  • the support frame 3 comprises a plurality of fixing elements 32.
  • This plurality of fixing elements 32 makes it possible to immobilize the nano-satellite 5 on the support frame 3.
  • the locking / unlocking structure 4 is shown partially covered by the support frame 3 and will be detailed with reference to Figure 3.
  • the main structure 2 comprises a lower wall 22 and a peripheral wall 23 forming the outline of the main structure 2.
  • a central shaft 24 extends in the center of the main structure 2 from the lower wall 22 to terminate with a free end 24. '.
  • the main structure 2 carries a plurality of pushing elements 40 associated with the locking / unlocking structure 4 and regularly distributed around the central shaft 24.
  • the locking / unlocking structure 4 comprises, on the one hand, a first clamping element 41 complementary to a second clamping element 42 of the support frame 3, and, on the other hand, an element of elastically deformable actuation 43.
  • the elastically deformable actuating element 43 allows switching between: a locking position, to force the first clamping element 41 against the second clamping element 42 in order to retain the support frame 3 to the main structure 2, and a unlocking position, to release the first clamping element 41 from the second clamping element 42 in order to release the support frame 3 from the main structure 2 for its ejection.
  • the first clamping element 41 and the second clamping element 42 are respectively formed by a circular clamping ring 41, 42 complementary to one another.
  • the circular clamping ring 41 forming the first clamping element 41 comprises a plurality of clamping jaws 410 and the element actuation 43 is formed by a plurality of elastically deformable blade 430s 430.
  • the locking / unlocking structure 4 further comprises a peripheral shaft 44 guided by the central shaft 24 of the main structure 2 and receiving an elastic compression unlocking element 45 ensuring the tilting from the locking position to the position. unlocking.
  • the elastically deformable blades 430 extend from the peripheral shank 44 to the clamping jaws 410 of the first clamping element 41.
  • the jaws 410 and the blades 430 are regularly distributed around the peripheral shaft 44.
  • peripheral shank 44, the elastically deformable blades 430 and the jaws 410 are advantageously formed in a single piece, by machining for example.
  • first clamping element 41 and the second clamping element 42 form a radial clamping of the locking / unlocking structure 4 with respect to the support frame 3.
  • the locking / unlocking structure 4 comprises a retaining element 46 from the locking / unlocking structure 4 to the main structure 2.
  • the retaining element 46 is here formed by a retaining ring 46 provided for s 'engage with the first clamping element 41. The retaining element 46 thus allows the locking / unlocking structure 4 to be axially prestressed on the main structure 2.
  • the deployment device 1 comprises a force-absorbing structure 6 provided to hold the free end 24 'of the central shaft 24, and it includes a push plate 7.
  • the force-absorbing structure 6 is formed of a central part 60 surrounding the free end 24 'of the central shaft 24 and of a peripheral part 61 extending from the central part 60 to bear laterally. on the main structure 2.
  • the thrust plate 7 comprises a guide tail 70 intended to be received in a central shank 24 of the main structure 2.
  • a plurality of lateral blades 43011 extend radially from the peripheral shank 44 to be joined by a peripheral edge 73 The peripheral edge 73 thus makes it possible to stiffen the plurality of lateral blades 430111.
  • the thrust plate 7 is advantageously formed in a single piece, by molding for example.
  • the plurality of lateral blade 430lles 71 stiffened by the peripheral edge 73 allows the support of the support frame 3 on the thrust plate 7.
  • each side 43011e blade 71 of the push plate 7 includes an opening 72.
  • Each opening 72 of the thrust plate 7 is opposite a passage 47 formed between two blades 430s 430 of the actuating element 43 of the locking / unlocking structure 4.
  • the opening 72 and the passage 47 are provided for be traversed by a thrust element 40 carried by the main structure 2.
  • the peripheral edge 73 is shown in an octagonal shape designed to match a shape complementary to an interior contour of the support frame 3.
  • FIG. 4A showing a half-sectional view of the deployment device 1 shown in a locked position.
  • the guide tail 70 of the thrust plate 7 is housed in the central shaft 24 and the thrust plate 7 bears flat against the support frame 3 of the nano-satellite 5 so as to allow ejection. from the support frame 3 and the separation of the support frame 3 from the push plate 7 after ejection.
  • the support frame 3 is hollowed out to receive the push plate 7.
  • a peripheral stop 74 of the thrust plate 7 is provided.
  • a radial clearance J3 is provided between the support frame 3 and the thrust plate 7 in order to limit the radial stresses that can be applied to the support frame 3 during ejection.
  • the support frame 3 rests on the main structure 2 to ensure retention of the support frame 3.
  • the support frame 3 is placed on the main structure 2 by a slot / groove type correspondence.
  • the retaining element 46 of the locking / unlocking structure 4 is mounted to move relative to the main structure 2.
  • the retaining element 46 is mounted in a recess 230 of the peripheral wall 23 of the main structure 2.
  • the recess 230 allows axial travel of the retaining element 46.
  • the jaw 410 shown is engaged both with the retainer 46 and with the support frame 3.
  • a hook 410A of the jaw 410 is radially in correspondence with a peripheral notch 460A of the retaining ring 46 forming the retaining element 46 and a toothed profile 410B of the jaw 410 is radially in correspondence with a toothed profile 300B of an inner contour of the support frame 3.
  • a first position of the peripheral shank 44 compresses the elastic compression unlocking element 45.
  • the elastic compression unlocking element 45 is caught between the peripheral shank 44 and the central shank 24.
  • the first position of the peripheral barrel 44 forces an active position of the blade 430 in which the toothed profile 410B of the jaw 410 engages with the toothed profile 300B of the support frame 3, and in which the hook 410A of the jaw 410 engages with the peripheral notch 460A of the retaining ring 46.
  • the blade 430 is mechanically constrained in a radial direction and devoid of an axial component.
  • the central part 60 of the force-absorbing structure 6 comprises a flat wall 60A from which a hollow circular projection 60B extends axially and ribs 60C from the circular projection 60B radially.
  • the hollow circular projection 60B is provided for holding the elastic compression unlocking element 45 in the peripheral barrel 44.
  • An axial clearance J1 is provided between the force-absorbing structure 6 and the thrust plate 7, this to prevent hyperstatism between these two parts.
  • the hollow circular projection 60B also allows the radial retention of the free end 24 'of the central shaft 24.
  • an axial clearance J2 is provided between the force-absorbing structure 6 and the actuating element 43. , this to prevent hyperstatism between these two parts
  • the peripheral part 61 of the force-absorbing structure 6 comprises lateral arms 61A extending from the central part 60 to bear laterally on the main structure 2.
  • the side arms 61A bear axially against the lower wall 22 of the main structure 2. It will be noted that these side arms 61A are spaced from the peripheral wall 23 so that the forces taken up by the load-absorbing structure 6 are only transmitted to the lower wall 22.
  • the peripheral part 61 allows the absorption of the forces absorbed by the central part 60. In this case, the forces received by the central shaft 24, the blade 430 and the thrust plate 7 are partly transmitted to the peripheral part 61 via the central part 60. The peripheral part 61 then transmits the forces received from the central part 60 to the main structure 2.
  • FIG. 4B showing a half-sectional view of the deployment device 1 shown in an unlocked position.
  • a second position of the peripheral shank 44 makes it possible to release the elastic compression unlocking element 45 and re-establishes a passive position of the blade 430 in which the toothed profile 410B of the jaw 410 disengages from the toothed profile 300B of the support frame 3, and in which the hook 410A of the jaw 410 disengages from the peripheral notch 460A of the retaining ring 46.
  • the blade 430 is returned to its stressed mechanical state.
  • the blade 430 includes a radial component and an axial component.
  • FIG. 5A showing a half-section view of the deployment device 1 in a first phase of ejection of the nanosatellite 5 after the device has been unlocked.
  • the plurality of thrust elements 40 shown in FIG. 3 provides a preloading of the thrust plate 7. This preloading has the effect of ensuring the thrust of the thrust plate 7 during ejection.
  • the thrust element 40 comprises a guide body 400 fixedly mounted on the main structure 2.
  • the guide body 400 receives a push rod 401 retaining a push spring 402 surrounding the guide body 400.
  • the push spring 402 is retained between the guide body 400 and the push rod 401 for compression.
  • This push rod 401 is designed to come to bear on the push plate 7.
  • the push rod 401 has a rod head 401A fixed to the push plate 7.
  • the rod head 401A passes through the opening 72 of the push plate 7 to be fixed there.
  • a means for fixing the head of the push rod 401 to the push plate 7 is here a bolt.
  • the push rod 401 has the effect of limiting the radial force transmitted to the push plate 7.
  • the push rod 401 is lowered to compress the push spring 402.
  • FIG. 5B showing a half-section view of the deployment device 1 in a second phase of ejection of the nanosatellite 5 after the device has been unlocked.
  • the ejection of the support frame 3 carrying the nano-satellite 5 has been shown.
  • the push rod 401 axially retains the push plate 7 thanks to its head secured to the push plate 7.
  • the nano-satellite 5 is then ejected without the appendage represented by the guide tail 70.
  • the thrust member 40 may include an adjusting shim 404 provided on the guide body 400 to adjust the compression of the spring.
  • the adjustment wedge can be moved axially along the guide body by means of a screw pushing it axially.
  • the adjustment wedge 404 thus allows adjustment of each thrust element 40 independently to ensure a thrust of the support frame 3 as stable as possible.
  • the deployment device 1 has been shown.
  • the center of gravity 50 of the nanosatellite 5 has also been shown, which is in this case illustrated offset from the center of thrust 10 of the thrust plate 7.
  • the guide tail 70 of the thrust plate 7 and the plurality of thrust elements 40 which can be adjusted by the adjusting wedge 404 makes it possible to compensate for this offset between the center of gravity 50 and the center of thrust 10 by compressing the spring of thrust 402 independently of the thrust elements 40.
  • FIGS. 7A to 7C where a retention mechanism 8 of the actuating element 43 has been shown.
  • the retention mechanism 8 is provided to lock the actuating element 43 in its locking position and unlock the actuating element 43 to bring it into its unlocking position.
  • the retention mechanism 8 makes it possible to block the peripheral barrel 44 in its first position and to unlock the peripheral barrel 44 in its second position.
  • the retention mechanism 8 includes a locking / unlocking element 80 capable of radially engaging to lock the actuating element 43 in its locked position and radially disengaging to release the actuating element 43 and bring it into place. its unlocked position.
  • the locking / unlocking element 80 is here formed by a magnetic control member consisting of a cylinder and a piston. Such a control member is also known by the Anglo-Saxon term “Pin Puller”. According to other variants, the control member can be constituted by an actuator, actuated for example by a pyrotechnic charge, an electromagnetic force or any other technology making it possible to fulfill the unlocking function.
  • the retention mechanism 8 comprises a cam 81 comprising a circular ramp 810 cooperating with a radial projection 440 of the peripheral shank 44 capable of bringing the peripheral shank 44 from its first position to its second position and vice versa.
  • the circular ramp 810 successively comprises an increasing linear portion 810A between a first position and a second position to allow increasing linear guidance of the radial projection 440 from the low position to the high position of the peripheral shaft 44, then a portion linear plane 810B between the second position and a third position to allow the radial projection 440 to be held in the high position of the peripheral shaft 44, then the circular ramp 810 is interrupted between the third position and the first position to allow the projection to tilt radial 440 directly from the high position to the low position of the peripheral shaft 44.
  • An elastic member (not shown) formed by a spiral spring is provided to return the cam 81 from a retaining position, where the peripheral shank 44 is in its first position, to a rest position, where the peripheral shank 44 is. in its second position.
  • the retention mechanism 8 includes a picking member 82 which can be disposed between the locking / unlocking member 80 and the cam 81 to maintain the cam 81 in its retaining position.
  • the hooking element 82 comes to surround at least partially the circular ramp 810 and it is compressed against the latter by the locking / unlocking element 80.
  • the locking / unlocking element 80 comprises a thrust plate 800 compressing the picking element 82 against the circular ramp 810.
  • the picking element 82 is resiliently returned to disengage from the circular ramp 810, thus releasing the cam 81 to return it to its rest position.
  • the cam 81 is then resiliently biased in rotation thus causing the rotation of the circular ramp 810.
  • the rotation of the circular ramp 810 then guides the radial projection 440 of the peripheral shaft 44 along the latter.
  • the radial projection 440 is then driven causing the peripheral shaft 44 to tilt directly from its first position to its second position.
  • This second position of the peripheral shank 44 returns the actuating element 43, here the blade 430, in its passive position where the first clamping element 41 disengages from the second clamping element 42 to release the support frame 3.
  • the ejection of the support frame 3 from the nano-satellite 5 is then caused by the plurality of pushing elements 40.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de déploiement (1) d'un nano-satellite (5) comprenant une structure principale (2) montée sur un lanceur, un cadre de support (3) portant le nano-satellite (5), une structure de verrouillage/déverrouillage (4), le dispositif de déploiement (1) étant caractérisé en ce que la structure de verrouillage/déverrouillage (4) comprend un premier élément de bridage (41) complémentaire d'un deuxième élément de bridage (42) du cadre de support (3), et un élément d'actionnement (43) élastiquement déformable pour permettre : dans une position de verrouillage, de contraindre le premier élément de bridage (41) au deuxième élément de bridage (42) afin de retenir le cadre de support (3) à la structure principale (2), et dans une position de déverrouillage, de libérer le premier élément de bridage (41) du deuxième élément de bridage (42) afin de libérer le cadre de support (3) de la structure principale (2) pour son éjection.

Description

DESCRIPTION
TITRE : Dispositif de déploiement amélioré pour nano-satellite
La présente invention concerne le domaine des dispositifs de déploiement pour nano satellites.
De tels nano-satellites sont par exemple destinés à des missions scientifiques, d'observation ou de télécommunication.
Dans ces dispositifs de déploiement, on connaît les dispositifs de déploiement fermé formé par un conteneur de forme rectangle allongée contenant un nano-satellite à déployer de forme complémentaire du conteneur conformément aux standards Cubesat. Lors du déploiement, le nano-satellite est guidé par un système de rails disposés à chaque arête longitudinale du conteneur pour guider l'éjection du nano satellite augmentant la masse des dispositifs de déploiement et du nano-satellite.
De tels dispositifs de déploiement présentent l'inconvénient de contraindre les appendices du nano-satellite, tels que les panneaux solaires ou les antennes de télécommunication par exemple.
En outre, la structure de guidage de ces dispositifs de déploiement impose des contraintes de tolérance fortes afin de limiter le risque de déviation angulaire ou spin lors de leur déploiement.
On connaît également les dispositifs de déploiement appelés MLB pour « Motorized LightBand » et SLB pour « Standard Light Band » qui se présentent sous la forme d'une bande annulaire supérieure solidaire du nano-satellite et d'une bande annulaire inférieure solidaire du lanceur, ces deux bandes étant libérés par un mécanisme de séparation, tel qu'un moteur électrique dans le cas des dispositifs MLB, ou tel qu'un artifice pyrotechnique dans le cas des dispositifs SLB.
Si ces dispositifs de déploiement sont moins volumineux, plus légers et permettent de libérer les faces du nano satellite pour relâcher les contraintes sur les appendices, l'absence de moyen de guidage augmente fortement le risque de déviation angulaire ou spin du nano-satellite lors de son déploiement.
Un autre inconvénient d'un tel dispositif de déploiement vient du fait qu'il engendre un moment de rotation au nano-satellite. En effet, lors de l'éjection du nano-satellite pour atteindre sa mise en orbite, le moment génère une rotation du nano-satellite autour de son axe principal. Cette mise en rotation induite a pour effet de contraindre à la stabilisation du nano-satellite après son éjection. Pour cela, des équipements du nano satellite tels que des propulseurs sont utilisés pour rétablir la stabilité du nano-satellite. Ceci a pour conséquence une perte de l'autonomie en énergie du nano-satellite. Il en résulte que la durée de vie de la mission du nano-satellite est réduite.
Par ailleurs, dans le cas des dispositifs de déploiement de type SLB la présence d'un artificier est nécessaire pour préparer leur armement ou réarmement.
L'invention a pour objectif de palier au moins l'un des inconvénients cités en proposant de simplifier la structure des dispositifs de déploiement pour nano-satellites tout en limitant le risque de déviation angulaire ou spin d'un nano-satellite lorsque celui-ci est déployé.
Pour cela, l'invention a pour objet un dispositif de déploiement d'un nano-satellite comprenant :
- une structure principale prévue pour être montée sur un lanceur du nano-satellite,
- un cadre de support prévu pour porter le nano-satellite et pour être éjecté de la structure principale avec le nano-satellite,
- une structure de verrouillage/déverrouillage du cadre de support par rapport à la structure principale, la structure de verrouillage/déverrouillage étant montée de façon mobile sur la structure principale, le dispositif de déploiement étant caractérisé en ce que la structure de verrouillage/déverrouillage comprend :
- un premier élément de bridage complémentaire d'un deuxième élément de bridage du cadre de support, et
- un élément d'actionnement élastiquement déformable pour permettre: dans une position de verrouillage, de contraindre le premier élément de bridage au deuxième élément de bridage afin de retenir le cadre de support à la structure principale, et dans une position de déverrouillage, de libérer le premier élément de bridage du deuxième élément de bridage afin de libérer le cadre de support de la structure principale pour son éjection.
Le dispositif de déploiement du nano-satellite selon l'invention permet la mise en contrainte du cadre de support via celle de la structure de verrouillage/déverrouillage, ceci en utilisant des composants mécaniques simplifiés.
Dans la position de déverrouillage, la libération du cadre de support de la structure principale permet le détachement et l'éjection du nano-satellite de la structure principale.
La conception du dispositif de déploiement ainsi simplifiée permet de rendre autonome son utilisation sans nécessiter la présence d'un spécialiste pour réaliser le verrouillage, c'est-à-dire l'armement, ou le réarmement du dispositif de déploiement lors des phases d'essais par exemple.
En effet, l'armement ou le réarmement du dispositif de déploiement est réalisé en déformant élastiquement l'élément d'actionnement pour l'amener de sa position de déverrouillage à sa position de verrouillage.
Le premier élément de bridage et le deuxième élément de bridage permettent de contraindre le cadre de support à la structure principale de sorte à limiter tous jeux entre celles-ci pouvant générer des micro-chocs et rendre le comportement dynamique non linéaire, donc non prédictif, c'est-à-dire difficile à simuler.
L'architecture simplifiée du dispositif de déploiement permet également d'avoir un dispositif robuste.
Par ailleurs, le dispositif de déploiement selon l'invention assure une amélioration des prédictions mécaniques et de comportement du nano-satellite au cours de son éjection. En effet, la structure de verrouillage/déverrouillage permet de prédéterminer, d'une part, l'application d'une pré-charge et, d'autre part, d'anticiper le comportement du cadre support libéré par l'élément d'actionnement ainsi que le premier élément de bridage et le deuxième élément de bridage.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le premier élément de bridage et le deuxième élément de bridage assurent un bridage radial et/ou axial de la structure de verrouillage/déverrouillage par rapport au cadre de support.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le premier élément de bridage et le deuxième élément de bridage ont un profil denté préférentiellement dissymétrique. Un tel filetage est aussi appelé filetage en dent de scie.
Préférentiellement, ce filetage est réalisé sans angle d'hélice.
Un avantage d'un tel filetage est de pouvoir limiter la course de déverrouillage tout en disposant de suffisamment de course de détente pour absorber l'énergie élastique de la structure principale.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le premier élément de bridage et le deuxième élément de bridage sont respectivement formés par une couronne de bridage circulaire complémentaire l'une de l'autre.
Selon une variante de réalisation, la couronne de bridage circulaire formant le premier élément de bridage comprend une pluralité de mâchoires de bridage.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'élément d'actionnement est formé par une pluralité de lames élastiquement déformables. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la structure de verrouillage/déverrouillage comprend un élément de retenue de la structure de verrouillage/déverrouillage à la structure principale.
Selon une variante de réalisation, l'élément de retenue est formé par une couronne de retenue complémentaire du premier élément de bridage.
Avantageusement, l'élément de retenue est déplaçable axialement par rapport à la structure principale et le premier élément de bridage est déplaçable radialement par rapport à l'élément de retenue.
Le déplacement axial de l'élément de retenue par rapport à la structure principale et le déplacement radial du premier élément de bridage par rapport à l'élément de retenue permettent de libérer les contraintes axiales ou radiales pouvant être générées lors de la libération du cadre de support.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'élément d'actionnement élastiquement déformable comprend un fût périphérique guidé par un fût central de la structure principale, le fût périphérique recevant un élément de compression élastique de déverrouillage assurant le basculement de la position de verrouillage à la position de déverrouillage.
Avantageusement, dans la position de verrouillage, une première position du fût périphérique permet de comprimer l'élément de compression élastique de déverrouillage et force une position active de l'élément d'actionnement dans laquelle le premier élément de bridage s'engage avec le deuxième élément de bridage et dans la position de déverrouillage, une deuxième position du fût périphérique permet de relâcher l'élément de compression élastique de déverrouillage et rétablit une position passive de l'élément d'actionnement dans laquelle le premier élément de bridage se désengage du deuxième élément de bridage.
Avantageusement, dans la position de verrouillage, une première position du fût périphérique permet de comprimer l'élément de compression élastique de déverrouillage et force une position active de l'élément d'actionnement dans laquelle le premier élément de bridage s'engage avec l'élément de retenue et dans la position de déverrouillage, une deuxième position du fût périphérique permet de relâcher l'élément de compression élastique de déverrouillage et rétablit une position passive de l'élément d'actionnement dans laquelle le premier élément de bridage se désengage de l'élément de retenue.
On comprendra que la position passive de l'élément d'actionnement correspond à une position mécanique de repos de l'élément d'actionnement. En d'autres termes, la position passive de l'élément d'actionnement correspond à une position non contrainte de l'élément d'actionnement.
On comprendra que la position active de l'élément d'actionnement correspond à une position mécanique active de l'élément d'actionnement. En d'autres termes, la position active de l'élément d'actionnement correspond à une position contrainte de l'élément d'actionnement.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de déploiement comprend un plateau de poussée comportant une queue de guidage prévue pour être reçue dans un fût central de la structure principale, le cadre de support du nano-satellite étant en appui plan sur le plateau de poussée de sorte à permettre l'éjection du cadre de support et la séparation du cadre de support du plateau de poussée après l'éjection.
Un tel plateau de poussée présente l'avantage de permettre un guidage du cadre de support portant le nano-satellite lors de son éjection tout en permettant une séparation du plateau de poussée du cadre de support. Ainsi, le nano-satellite et le cadre support peuvent être éjectés du dispositif sans que la queue de guidage y soit fixée. Le nano satellite ainsi ne présente pas l'appendice non désiré que représente une queue de guidage émergeant du nano-satellite.
Par ailleurs, la queue de guidage montée coulissante par rapport au fût central permet de limiter la vitesse de déviation angulaire ou spin lors de leur déploiement. On limite ainsi le risque de mise en rotation du nano-satellite à l'éjection.
Selon un avantage de l'invention, la queue de guidage et le fût central de la structure principale sont serrés selon un ajustement de type H7e6.
Ce faible jeu permet de guider le nano-satellite au cours de l'éjection en reprenant le moment de rotation qui limite les performances du dispositif de déploiement.
Selon un mode de réalisation de l'invention, une butée périphérique du plateau de poussée permet un maintien axial du cadre de support par rapport au plateau de poussée.
Une telle butée périphérique permet avantageusement d'assurer une poussée stable du cadre de support lors de son éjection. Elle permet également de limiter le phénomène de moment de rotation.
Le plateau de poussée permet de réduire la déviation angulaire ou spin à 2%, quand les dispositifs de déploiement connus génèrent une déviation angulaire ou spin comprise entre 7 et 10 °/s.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le cadre de support est évidé pour recevoir le plateau de poussée. Selon un mode de réalisation de l'invention, le cadre de support prend appui sur la structure principale.
Avantageusement, le cadre de support et la structure principale sont en correspondance de forme au niveau de l'appui.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de déploiement comprend une structure de reprise d'effort pour maintenir l'extrémité libre du fût central, la structure de reprise d'effort étant formée d'une partie centrale entourant l'extrémité libre du fût central et d'une partie périphérique s'étendant de la partie centrale pour prendre appui latéralement sur la structure principale.
Avantageusement, la structure de reprise d'effort permet la mise en compression de l'élément de compression élastique de déverrouillage.
Selon un mode de réalisation de l'invention, la structure de verrouillage/déverrouillage comprend une pluralité d'éléments de poussée assurant une mise en pré-charge du plateau de poussée.
Avantageusement, les éléments de poussée sont régulièrement répartis autour du fût central.
Selon un mode de réalisation de l'invention, un élément de poussée comprend un corps de guidage recevant une tige de poussée retenant un ressort de poussée entourant le corps de guidage et retenu entre le corps de guidage et la tige de poussée, la tige de poussée étant prévue pour venir en appui sur le plateau de poussée.
Selon un mode de réalisation, la tige de poussée est solidaire du plateau de poussée.
La tige solidaire du plateau de poussée permet la retenue du plateau de poussée lors de l'éjection du nano-satellite.
Un tel élément de poussée permet de maîtriser la position de l'appui de la tige sur le plateau de poussée sans que le moment généré par le ressort de poussée repris par le corps de guidage ne soit transféré au plateau de poussée.
Par ailleurs, la tige a pour effet de limiter l'effort radial transmis au plateau de poussée. Selon un mode de réalisation de l'invention, la pluralité d'éléments de poussée est montée fixe sur la structure principale.
Ainsi, la structure principale équipée de la pluralité d'éléments de poussée forme un sous-ensemble pouvant être monté sur une machine de traction afin de caractériser la direction de poussée résultante de leur combinaison.
Avantageusement, l'élément de poussée peut comprendre une cale de réglage prévue sur le corps de guidage pour régler la mise en compression du ressort.
La cale de réglage permet ainsi un réglage de chaque élément de poussée indépendamment pourassurer une poussée du cadre de support la plus stable possible. Il convient de noter que le dispositif de déploiement peut être adapté à un grand nombre de nano-satellites. En effet, chaque nano-satellite possède un centre de gravité qui peut être déporté du centre de poussée du plateau de poussée. La pluralité d'éléments de poussée pouvant être réglés par une cale de réglage permet de compenser ce déport entre le centre de gravité et le centre de poussée grâce à la mise en compression du ressort indépendamment des éléments de poussée.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de déploiement comprend un mécanisme de rétention pouvant bloquer l'élément d'actionnement dans sa position de verrouillage et débloquer l'élément d'actionnement pour l'amener dans sa position de déverrouillage.
Lorsque l'élément d'actionnement comprend le fût périphérique, le mécanisme de rétention permet de bloquer le fût périphérique dans sa première position et de débloquer le fût périphérique dans sa deuxième position.
Le mécanisme de rétention comprend avantageusement un élément de blocage/déblocage pouvant s'engager pour bloquer l'élément d'actionnement dans sa position de verrouillage et se désengager pour débloquer l'élément d'actionnement et l'amener dans sa position de déverrouillage.
L'élément de blocage/déblocage peut être avantageusement formé par un organe de commande constitué par un actionneur, actionné par exemple par une charge pyrotechnique, une force électromagnétique ou toute autre technologie permettant de remplir la fonction de déverrouillage.
Selon une variante de réalisation, le fût périphérique comprend une saillie radiale et le mécanisme de rétention comprend une came comprenant une rampe circulaire coopérant avec la saillie radiale pour amener le fût périphérique de sa première position à sa deuxième position et inversement.
Avantageusement, la came est mobile en rotation autour du fût périphérique pour permettre le déplacement de la saillie radiale le long de la rampe circulaire. Avantageusement, la rampe circulaire comprend une portion linéaire croissante amenant la saillie radiale entre une position basse correspondant à la position de déverrouillage et une position haute correspondant à la position de verrouillage. Avantageusement, la portion linéaire croissante est interrompue pour permettre le passage de la saillie radiale directement de la position haute à la position basse.
Encore plus avantageusement, la rampe circulaire comprend successivement la portion linéaire croissante entre une première position et une deuxième position pour permettre un guidage linéaire de la saillie radiale de la position basse à la position haute, puis une portion linéaire plane entre la deuxième position et une troisième position pour permettre le maintien de la saillie radiale en position haute, puis la rampe circulaire est interrompue entre la troisième position et la première position pour permettre le passage de la saillie radiale directement de la position haute à la position basse.
Une telle rampe circulaire permet de libérer soudainement le cadre de support. On limite ainsi fortement tout phénomène de propagation mécanique pouvant déséquilibrer le cadre de support du nano-satellite lors de son éjection.
Selon une variante de réalisation, le mécanisme de rétention comprend un élément élastique pour amener la came d'une position de retenue où le fût périphérique est dans sa première position à une position de repos où le fût périphérique est dans sa deuxième position.
Avantageusement, l'élément élastique est un ressort à spirale.
Selon une variante de réalisation, le mécanisme de rétention comprend un élément de crochetage pouvant être disposé entre l'élément de blocage/déblocage et la came pour maintenir la came dans sa position de retenue.
L'élément de crochetage est avantageusement prévu pour entourer au moins partiellement la rampe circulaire et pour être comprimé contre celle-ci par l'élément de blocage/déblocage.
Lorsque l'élément de blocage/déblocage se désengage axialement pour débloquer l'élément d'actionnement et l'amener dans sa position de déverrouillage, l'élément de crochetage est rappelé élastiquement pour se désengager de la rampe circulaire, libérant ainsi la came pour la ramener dans sa position de repos.
Selon une caractéristique de l'invention, le dispositif de déploiement est dépourvu de moteur électrique.
En effet, le déverrouillage et l'éjection sont assurés par des composants mécaniques. L'élément de compression élastique de déverrouillage peut être choisi parmi : un ressort élastique, une lame en composite, ou encore un ressort à raideur constante. L'élément de compression élastique de déverrouillage est préférentiellement à raideur constante.
Préférentiellement, au moins un élément de compression élastique de déverrouillage est un ressort élastique.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description nullement limitative qui suit et des figures annexées qui illustrent de manière schématique plusieurs modes de réalisation d'un dispositif de déploiement selon l'invention. [Fig. 1] représente une vue détaillée d'un dispositif de déploiement selon l'invention à l'état assemblé.
[Fig. 2] illustre une vue en coupe d'un cadre de support représenté à la figure 1 sur lequel est disposé un nano-satellite.
[Fig. 3] illustre une vue éclatée du dispositif de déploiement représenté à la figure 1. [Fig. 4A] illustre une vue en demi-coupe du dispositif de déploiement représenté à la figure 1 dans une position de verrouillage.
[Fig. 4B] illustre une vue en demi-coupe du dispositif de déploiement représenté à la figure 1 dans une position de déverrouillage.
[Fig. 5A] illustre une vue en demi-coupe du dispositif de déploiement représenté à la figure 1 dans une première phase d'éjection du nano-satellite postérieure au déverrouillage du dispositif.
[Fig. 5B] illustre une vue en demi-coupe du dispositif de déploiement représenté à la figure 1 dans une deuxième phase d'éjection du nano-satellite postérieure au déverrouillage du dispositif.
[Fig. 6] illustre une vue de dessus du dispositif de déploiement de la figure 1 représentant un déport du centre de gravité du nano-satellite par rapport au centre de poussée du dispositif de déploiement.
[Fig. 7A] illustre une structure principale du dispositif de déploiement représenté à la figure 1 équipé d'une structure de verrouillage/déverrouillage dans une position verrouillée.
[Fig. 7B] illustre une structure principale du dispositif de déploiement représenté à la figure 1 équipé d'une structure de verrouillage/déverrouillage dans une position d'ouverture.
[Fig. 7C] illustre une structure principale de dispositif de déploiement représenté à la figure 1 équipé d'une structure de verrouillage/déverrouillage dans une position déverrouillée.
A la figure 1, on a représenté un dispositif de déploiement 1 à l'état assemblé. Le dispositif de déploiement 1 comprend une structure principale 2 prévue pour être montée sur un lanceur du nano-satellite 5 (représenté à la figure 2), un cadre de support 3 prévu pour porter le nano-satellite 5 et pour être éjecté de la structure principale 2 avec le nano-satellite 5 et une structure de verrouillage/déverrouillage 4 du cadre de support 3 par rapport à la structure principale 2.
La structure principale 2 présente une forme circulaire 20 renforcée sur son contour par des raidisseurs 21, préférentiellement issus de matière avec celle-ci. Le cadre de support 3 présente lui une forme circulaire 30 (figure 4A et 4B) à sa base pour se conformer en correspondance de forme avec la structure principale 2, la forme circulaire 30 est prolongée par une forme rectangulaire 31 pour se conformer au nano satellite 5, tel que cela est représenté à la figure 2, selon le standard Cubesat. Bien entendu, le cadre de support 3 n'est pas limité à ce type de nano-satellite 5 et la forme rectangulaire 31 pourra être adaptée à d'autres formes de nano-satellites 5.
Pour assurer la fixation du nano-satellite 5 sur le cadre de support 3, le cadre de support 3 comprend une pluralité d'éléments de fixation 32. Cette pluralité d'éléments de fixation 32 permet d'immobiliser le nano-satellite 5 sur le cadre de support 3.
La structure de verrouillage/déverrouillage 4 est représentée partiellement couverte par le cadre de support 3 et sera détaillée en référence à la figure 3.
A la figure 3, on a représenté une vue éclatée du dispositif de déploiement 1 de la figure
1.
La structure principale 2 comprend une paroi inférieure 22 et une paroi périphérique 23 formant le contour de la structure principale 2. Un fût central 24 s'étend au centre de la structure principale 2 depuis la paroi inférieure 22 pour se terminer par une extrémité libre 24'.
Par ailleurs, la structure principale 2 porte une pluralité d'éléments de poussée 40 associée à la structure de verrouillage/déverrouillage 4 et régulièrement répartie autour du fût central 24.
Tel que représenté, la structure de verrouillage/déverrouillage 4 comprend, d'une part, un premier élément de bridage 41 complémentaire d'un deuxième élément de bridage 42 du cadre de support 3, et, d'autre part, un élément d'actionnement 43 élastiquement déformable.
L'élément d'actionnement 43 élastiquement déformable permet le basculement entre : une position de verrouillage, pour contraindre le premier élément de bridage 41 contre le deuxième élément de bridage 42 afin de retenir le cadre de support 3 à la structure principale 2, et une position de déverrouillage, pour libérer le premier élément de bridage 41 du deuxième élément de bridage 42 afin de libérer le cadre de support 3 de la structure principale 2 pour son éjection.
Le premier élément de bridage 41 et le deuxième élément de bridage 42 sont respectivement formés par une couronne de bridage 41, 42 circulaire complémentaire l'une de l'autre.
Plus particulièrement, la couronne de bridage circulaire 41 formant le premier élément de bridage 41 comprend une pluralité de mâchoires de bridage 410 et l'élément d'actionnement 43 est lui formé par une pluralité de lame 430s 430 élastiquement déformables.
Tel que représenté, la structure de verrouillage/déverrouillage 4 comprend en outre un fût périphérique 44 guidé par le fût central 24 de la structure principale 2 et recevant un élément de compression élastique de déverrouillage 45 assurant le basculement de la position de verrouillage à la position de déverrouillage.
Les lames 430 élastiquement déformables s'étendent depuis le fût périphérique 44 jusqu'aux mâchoires de bridage 410 du premier élément de bridage 41.
Les mâchoires 410 et les lames 430 sont régulièrement réparties autour du fût périphérique 44.
Le fût périphérique 44, les lames 430 élastiquement déformables et les mâchoires 410 sont avantageusement formées en une seule pièce, par usinage par exemple.
Dans l'exemple illustré, le premier élément de bridage 41 et le deuxième élément de bridage 42 forment un bridage radial de la structure de verrouillage/déverrouillage 4 par rapport au cadre de support 3.
Tel qu'illustré, la structure de verrouillage/déverrouillage 4 comprend un élément de retenue 46 de la structure de verrouillage/déverrouillage 4 à la structure principale 2. L'élément de retenue 46 est ici formé par une couronne de retenue 46 prévue pour s'engager avec le premier élément de bridage 41. L'élément de retenue 46 permet ainsi à la structure de verrouillage/déverrouillage 4 d'être précontraint axialement sur la structure principale 2.
Outre la structure principale 2, le cadre de support 3, la structure de verrouillage/déverrouillage 4, le dispositif de déploiement 1 comprend une structure de reprise d'effort 6 prévue pour maintenir l'extrémité libre 24' du fût central 24, et il comprend un plateau de poussée 7.
Tel que représenté, la structure de reprise d'effort 6 est formée d'une partie centrale 60 entourant l'extrémité libre 24' du fût central 24 et d'une partie périphérique 61 s'étendant de la partie centrale 60 pour prendre appui latéralement sur la structure principale 2.
Le plateau de poussée 7 comporte une queue de guidage 70 prévue pour être reçue dans un fût central 24 de la structure principale 2. Une pluralité de lame 430lles latérales 71 s'étend radialement depuis le fût périphérique 44 pour être joints par une bordure périphérique 73. La bordure périphérique 73 permet ainsi de rigidifier la pluralité de lame 430lles latérales 71.
Le plateau de poussée 7 est avantageusement formé en une seule pièce, par moulage par exemple. La pluralité de lame 430lles latérales 71 rigidifiées par la bordure périphérique 73 permet l'appui du cadre de support 3 sur le plateau de poussée 7.
Tel que représenté, chaque lame 43011e latérale 71 du plateau de poussée 7 comprend une ouverture 72.
Chaque ouverture 72 du plateau de poussée 7 est en regard d'un passage 47 formé entre deux lame 430s 430 de l'élément d'actionnement 43 de la structure de verrouillage/déverrouillage 4. L'ouverture 72 et le passage 47 sont prévus pour être traversés par un élément de poussée 40 porté par la structure principale 2.
La bordure périphérique 73 est représentée de forme octogonale prévue pour épouser une forme complémentaire d'un contour intérieur du cadre de support 3.
On se réfère maintenant à la figure 4A représentant une vue en demi-coupe du dispositif de déploiement 1 représenté dans une position de verrouillage.
Comme cela est représenté, la queue de guidage 70 du plateau de poussée 7 est logée dans le fût central 24 et le plateau de poussée 7 est en appui plan contre le cadre de support 3 du nano-satellite 5 de sorte à permettre l'éjection du cadre de support 3 et la séparation du cadre de support 3 du plateau de poussée 7 après l'éjection. Le cadre de support 3 est évidé pour recevoir le plateau de poussée 7.
Pour assurer le maintien axial du cadre de support 3 par rapport au plateau de poussée 7, il est prévu une butée périphérique 74 du plateau de poussée 7.
Un jeu radial J3 est prévu entre le cadre de support 3 et le plateau de poussée 7 afin de limiter les contraintes radiales pouvant être appliquées au cadre de support 3 lors de l'éjection.
Le cadre de support 3 prend appui sur la structure principale 2 pour assurer une retenue du cadre de support 3. La mise en appui du cadre de support 3 sur la structure principale 2 est réalisée par une correspondance de type fente/rainure.
On notera que l'élément de retenue 46 de la structure de verrouillage/déverrouillage 4 est monté mobile par rapport à la structure principale 2.
Un tel montage permet l'absorption d'une partie des efforts transmis à la structure principale 2.
En l'occurrence, l'élément de retenue 46 est monté dans un dégagement 230 de la paroi périphérique 23 de la structure principale 2. Le dégagement 230 autorise une course axiale de l'élément de retenue 46.
La mâchoire 410 représentée est engagée à la fois avec l'élément de retenue 46 et avec le cadre de support 3.
Plus particulièrement, un crochet 410A de la mâchoire 410 est radialement en correspondance d'une encoche périphérique 460A de la couronne de retenue 46 formant l'élément de retenue 46 et un profil denté 410B de la mâchoire 410 est radialement en correspondance d'un profil denté 300B d'un contour intérieur du cadre de support 3.
Dans la position de verrouillage, une première position du fût périphérique 44 vient comprimer l'élément de compression élastique de déverrouillage 45. L'élément de compression élastique de déverrouillage 45 est pris entre le fût périphérique 44 et le fût central 24. La première position du fût périphérique 44 force une position active de la lame 430 dans laquelle le profil denté 410B de la mâchoire 410 s'engage avec le profil denté 300B du cadre de support 3, et dans laquelle le crochet 410A de la mâchoire 410 s'engage avec l'encoche périphérique 460A de la couronne de retenue 46.
Dans cette position de verrouillage, le fût périphérique 44 est en position haute.
La lame 430 est contrainte mécaniquement dans une direction radiale et dépourvue de composante axiale.
Tel que représenté à la figure 3 et 4A, la partie centrale 60 de la structure de reprise d'effort 6 comprend une paroi plane 60A depuis laquelle s'étend axialement une saillie circulaire 60B creuse et radialement des nervures 60C depuis la saillie circulaire 60B.
La saillie circulaire 60B creuse est prévue pour le maintien de l'élément de compression élastique de déverrouillage 45 dans le fût périphérique 44.
Un jeu axial J1 est prévu entre la structure de reprise d'effort 6 et le plateau de poussée 7, ceci pour empêcher l'hyperstatisme entre ces deux pièces. La saillie circulaire 60B creuse permet également la retenue radiale de l'extrémité libre 24' du fût central 24. De la même façon, un jeu axial J2 est prévu entre la structure de reprise d'effort 6 et l'élément d'actionnement 43, ceci pour empêcher l'hyperstatisme entre ces deux pièces
La partie périphérique 61 de la structure de reprise d'effort 6 comprend des bras latéraux 61A s'étendant de la partie centrale 60 pour prendre appui latéralement sur la structure principale 2.
Tel que représenté aux figures 3 et 4A, les bras latéraux 61A viennent en appui axialement contre la paroi inférieure 22 de la structure principale 2. On notera que ces bras latéraux 61A sont distants de la paroi périphérique 23 de sorte que les efforts repris par la structure de reprise d'effort 6 sont uniquement transmis à la paroi inférieure 22. La partie périphérique 61 permet la reprise des efforts absorbés par la partie centrale 60. En l'occurrence, les efforts reçus par le fût central 24, la lame 430 et le plateau de poussée 7 sont en partie transmis à la partie périphérique 61 via la partie centrale 60. La partie périphérique 61 transmet alors les efforts reçus de la partie centrale 60 vers la structure principale 2. On se réfère maintenant à la figure 4B représentant une vue en demi-coupe du dispositif de déploiement 1 représenté dans une position de déverrouillage.
Dans la position de déverrouillage, une deuxième position du fût périphérique 44 permet de relâcher l'élément de compression élastique de déverrouillage 45 et rétablit une position passive de la lame 430 dans laquelle le profil denté 410B de la mâchoire 410 se désengage du profil denté 300B du cadre de support 3, et dans laquelle le crochet 410A de la mâchoire 410 se désengage de l'encoche 460A périphérique de la couronne de retenue 46.
Dans cette position de déverrouillage, le fût périphérique 44 est en position basse.
La lame 430 est ramenée à son état mécanique contraint. Dans cet état, la lame 430 comprend une composante radiale et une composante axiale.
On se réfère maintenant à la figure 5A représentant une vue en demi-coupe du dispositif de déploiement 1 dans une première phase d'éjection du nano-satellite 5 postérieure au déverrouillage du dispositif.
La pluralité d'éléments de poussée 40 représenté à la figure 3 assure une mise en pré charge du plateau de poussée 7. Cette mise en pré-charge a pour effet d'assurer la poussée du plateau de poussée 7 lors de l'éjection.
A la figure 5A, on a représenté un de ses éléments de poussée 40. L'élément de poussée 40 comprend un corps de guidage 400 monté fixe sur la structure principale 2.
Le corps de guidage 400 reçoit une tige de poussée 401 retenant un ressort de poussée 402 entourant le corps de guidage 400. Le ressort de poussée 402 est retenu entre le corps de guidage 400 et la tige de poussée 401 pour mise en compression. Cette tige de poussée 401 est prévue pour venir en appui sur le plateau de poussée 7.
La tige de poussée 401 présente une tête 401A de tige fixée au plateau de poussée 7. La tête 401A de tige traverse l'ouverture 72 du plateau de poussée 7 pour y être fixée. Tel que représenté, sans y être limité, un moyen de fixation de la tête de la tige de poussée 401 au plateau de poussée 7 est ici un boulon.
Par ailleurs, la tige de poussée 401 a pour effet de limiter l'effort radial transmis au plateau de poussée 7.
Lorsque la mise en pré-charge du plateau de poussée 7 est réalisée, la tige de poussée 401 est abaissé pour comprimer le ressort de poussée 402.
Lorsque la tige de poussée 401 est relâché au déverrouillage, la tige de poussée 401 coulisse dans le corps de guidage 400. La tige de poussée 401 coulisse alors pour pousser le plateau de poussée 7. On se réfère maintenant à la figure 5B représentant une vue en demi-coupe du dispositif de déploiement 1 dans une deuxième phase d'éjection du nano-satellite 5 postérieure au déverrouillage du dispositif.
On a représenté l'éjection du cadre de support 3 portant le nano-satellite 5. La tige de poussée 401 retient axialement le plateau de poussée 7 grâce à sa tête solidarisée au plateau de poussée 7. Le nano-satellite 5 est alors éjecté sans l'appendice que représente la queue de guidage 70.
Comme cela est représenté aux figures 5A et 5B, l'élément de poussée 40 peut comprendre une cale de réglage 404 prévue sur le corps de guidage 400 pour régler la mise en compression du ressort. La cale de réglage peut être déplacée axialement le long du corps de guidage par l'intermédiaire vis la poussant axialement.
La cale de réglage 404 permet ainsi un réglage de chaque élément de poussée 40 indépendamment pour assurer une poussée du cadre de support 3 la plus stable possible.
A la figure 6, on a représenté le dispositif de déploiement 1. On a également représenté le centre de gravité 50 du nano-satellite 5 qui est dans ce cas illustré déporté du centre de poussée 10 du plateau de poussée 7. La queue de guidage 70 du plateau de poussée 7 et la pluralité d'éléments de poussée 40 pouvant être réglés par la cale de réglage 404 permet de compenser ce déport entre le centre de gravité 50 et le centre de poussée 10 grâce à la mise en compression du ressort de poussée 402 indépendamment des éléments de poussée 40.
On se réfère maintenant aux figures 7A à 7C où on a représenté un mécanisme de rétention 8 de l'élément d'actionnement 43.
Le mécanisme de rétention 8 est prévu pour bloquer l'élément d'actionnement 43 dans sa position de verrouillage et débloquer l'élément d'actionnement 43 pour l'amener dans sa position de déverrouillage.
Plus particulièrement, le mécanisme de rétention 8 permet de bloquer le fût périphérique 44 dans sa première position et de débloquer le fût périphérique 44 dans sa deuxième position.
Le mécanisme de rétention 8 comprend un élément de blocage/déblocage 80 pouvant s'engager radialement pour bloquer l'élément d'actionnement 43 dans sa position de verrouillage et se désengager radialement pour débloquer l'élément d'actionnement 43 et l'amener dans sa position de déverrouillage.
L'élément de blocage/déblocage 80 est ici formé par un organe de commande magnétique constitué par un cylindre et un piston. Un tel organe de commande est aussi connu sous le terme anglo-saxon « Pin Puller ». Selon d'autres variantes, l'organe de commande peut être constitué par un actionneur, actionné par exemple par une charge pyrotechnique, une force électromagnétique ou toute autre technologie permettant de remplir la fonction de déverrouillage.
Le mécanisme de rétention 8 comprend une came 81 comprenant une rampe circulaire 810 coopérant avec une saillie radiale 440 du fût périphérique 44 pouvant amener le fût périphérique 44 de sa première position à sa deuxième position et inversement.
Tel que représenté, la rampe circulaire 810 comprend successivement une portion linéaire croissante 810A entre une première position et une deuxième position pour permettre un guidage linéaire croissant de la saillie radiale 440 de la position basse à la position haute du fût périphérique 44, puis une portion linéaire plane 810B entre la deuxième position et une troisième position pour permettre le maintien de la saillie radiale 440 en position haute du fût périphérique 44, puis la rampe circulaire 810 est interrompue entre la troisième position et la première position pour permettre le basculement de la saillie radiale 440 directement de la position haute à la position basse du fût périphérique 44.
Un élément élastique (non représenté) formé par un ressort à spirale est prévu pour rappeler la came 81 d'une position de retenue, où le fût périphérique 44 est dans sa première position, à une position de repos, où le fût périphérique 44 est dans sa deuxième position.
En outre, le mécanisme de rétention 8 comprend un élément de crochetage 82 pouvant être disposé entre l'élément de blocage/déblocage 80 et la came 81 pour maintenir la came 81 dans sa position de retenue.
L'élément de crochetage 82 vient entourer au moins partiellement la rampe circulaire 810 et il est comprimé contre celle-ci par l'élément de blocage/déblocage 80.
Pour cela, l'élément de blocage/déblocage 80 comprend une plaque de poussée 800 comprimant l'élément de crochetage 82 contre la rampe circulaire 810.
Lorsque l'élément de blocage/déblocage 80 se désengage radialement, l'élément de crochetage 82 est rappelé élastiquement pourse désengagerde la rampe circulaire 810, libérant ainsi la came 81 pour la ramener dans sa position de repos.
La came 81 est alors rappelée élastiquement en rotation provoquant ainsi la rotation de la rampe circulaire 810.
La rotation de la rampe circulaire 810 guide alors la saillie radiale 440 du fût périphérique 44 le long de celle-ci.
La saillie radiale 440 est alors entraînée provoquant le basculement du fût périphérique 44 directement de sa première position vers sa deuxième position. Cette deuxième position du fût périphérique 44 ramène l'élément d'actionnement 43, ici la lame 430, dans sa position passive où le premier élément de bridage 41 se désengage du deuxième élément de bridage 42 pour libérer le cadre de support 3. L'éjection du cadre de support 3 du nano-satellite 5 est alors provoquée par la pluralité d'éléments de poussée 40.
Bien évidemment, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. Notamment, les différentes caractéristiques, formes, variantes et modes de réalisation de l'invention peuvent être associés les uns avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où ils ne sont pas incompatibles ou exclusifs les uns des autres. En particulier, toutes les variantes et modes de réalisation décrits précédemment sont combinables entre eux.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de déploiement (1) d'un nano-satellite (5) comprenant :
- une structure principale (2) prévue pour être montée sur un lanceur du nano-satellite
(5),
- un cadre de support (3) prévu pour porter le nano-satellite (5) et pour être éjecté de la structure principale (2) avec le nano-satellite (5),
- une structure de verrouillage/déverrouillage (4) du cadre de support (3) par rapport à la structure principale (2), la structure de verrouillage/déverrouillage (4) étant montée de façon mobile sur la structure principale (2), le dispositif de déploiement (1) étant caractérisé en ce que la structure de verrouillage/déverrouillage (4) comprend :
- un premier élément de bridage (41) complémentaire d'un deuxième élément de bridage (42) du cadre de support (3), et
- un élément d'actionnement (43) élastiquement déformable pour permettre: dans une position de verrouillage, de contraindre le premier élément de bridage (41) au deuxième élément de bridage (42) afin de retenir le cadre de support (3) à la structure principale (2), et dans une position de déverrouillage, de libérer le premier élément de bridage (41) du deuxième élément de bridage (42) afin de libérer le cadre de support (3) de la structure principale (2) pour son éjection.
2. Dispositif de déploiement (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le premier élément de bridage (41) et le deuxième élément de bridage (42) assurent un bridage radial et/ou axial de la structure de verrouillage/déverrouillage (4) par rapport au cadre de support (3).
3. Dispositif de déploiement (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier élément de bridage (41) et le deuxième élément de bridage (42) ont un profil denté (410B, 300B), préférentiellement dissymétrique.
4. Dispositif de déploiement (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le premier élément de bridage (41) et le deuxième élément de bridage (42) sont respectivement formés par une couronne de bridage (41, 42) circulaire complémentaire l'une de l'autre.
5. Dispositif de déploiement (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la couronne de bridage (41, 42) circulaire formant le premier élément de bridage (41) comprend une pluralité de mâchoires (410) de bridage.
6. Dispositif de déploiement (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément d'actionnement (43) est formé par une pluralité de lames (430) élastiquement déformables.
7. Dispositif de déploiement (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la structure de verrouillage/déverrouillage (4) comprend un élément de retenue (46) de la structure de verrouillage/déverrouillage (4) à la structure principale (2).
8. Dispositif de déploiement (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'élément de retenue (46) est formé par une couronne de retenue (46) complémentaire du premier élément de bridage (41).
9. Dispositif de déploiement (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément d'actionnement (43) élastiquement déformable comprend un fût périphérique (44) guidé par un fût central (24) de la structure principale (2), le fût périphérique (44) recevant un élément de compression élastique de déverrouillage (45) assurant le basculement de la position de verrouillage à la position de déverrouillage.
10. Dispositif de déploiement (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que dans la position de verrouillage, une première position du fût périphérique (44) permet de comprimer l'élément de compression élastique de déverrouillage (45) et force une position active de l'élément d'actionnement (43) dans laquelle le premier élément de bridage (41) s'engage avec le deuxième élément de bridage (42) et dans la position de déverrouillage, une deuxième position du fût périphérique (44) permet de relâcher l'élément de compression élastique de déverrouillage (45) et rétablit une position passive de l'élément d'actionnement (43) dans laquelle le premier élément de bridage (41) se désengage du deuxième élément de bridage (42).
11. Dispositif de déploiement (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le dispositif de déploiement (1) comprend un plateau de poussée (7) comportant une queue de guidage (70) prévue pour être reçue dans un fût central (24) de la structure principale (2), le cadre de support (3) du nano-satellite (5) étant en appui plan sur le plateau de poussée (7) de sorte à permettre l'éjection du cadre de support (3) et la séparation du cadre de support (3) du plateau de poussée (7) après l'éjection.
12. Dispositif de déploiement (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la structure de verrouillage/déverrouillage (4) comprend une pluralité d'éléments de poussée (40) assurant une mise en pré-charge du plateau de poussée (7).
13. Dispositif de déploiement (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'un élément de poussée (40) comprend un corps de guidage (400) recevant une tige de poussée (401) retenant un ressort de poussée (402) entourant le corps de guidage (400) et retenu entre le corps de guidage (400) et la tige de poussée (401), la tige de poussée (401) étant prévue pour venir en appui sur le plateau de poussée (7).
14. Dispositif de déploiement (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la tige de poussée (401) est solidaire du plateau de poussée (7).
15. Dispositif de déploiement (1) selon l'une quelconque des revendications 9, 11, 12 ou 13, caractérisé en ce que le dispositif de déploiement (1) comprend une structure de reprise d'effort (6) pour maintenir l'extrémité libre (24') du fût central (24), la structure de reprise d'effort étant formée d'une partie centrale (60) entourant l'extrémité libre (24') du fût central (24) et d'une partie périphérique (61) s'étendant de la partie centrale (60) pour prendre appui latéralement sur la structure principale (2).
16. Dispositif de déploiement (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif de déploiement (1) comprend un mécanisme de rétention (8) pouvant bloquer l'élément d'actionnement (43) dans sa position de verrouillage et débloquer l'élément d'actionnement (43) pour l'amener dans sa position de déverrouillage.
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