FR3061894A1 - Systeme d'avitaillement retractable de lanceur et procede de retractation correspondant - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un système d'avitaillement (3) de lanceur de fusée (1) rétractable comportant au moins une prise ombilicale (5) connectée au lanceur (1), au moins un bras (3B) de support de lignes cryotechniques (6) contenant des conduits d'avitaillement, les lignes cryotechniques (6) étant couplées, à chaque extrémité, au lanceur (1) par les prises ombilicales (5) et à un mât de lancement vertical (2) sur lequel est également monté le bras (3B). Ce système comporte également des moyens de liaison (3C) qui relient des moyens d'actionnement vertical (8m, 11), aptes à se déplacer sur le mât (2), aux prises ombilicales rétractables (5) en liaison avec des moyens flexibles articulés prolongeant les lignes cryotechniques (6), via des chaînes de guidage et au moins un module mécanique de démultiplication (60) solidarisé au bras de support (3B), les chaînes de guidage étant agencées sur le mât de lancement (2) et sur le bras (3B) de sorte que les moyens de liaison (3C) restent à une distance suffisante d'un axe de pivotement (Z'Z) du bras (3B) pour former entre le mât (2) et le bras (3B) un levier de rotation du bras (3B).

Description

@ Titulaire(s) : LATECOERE SERVICES Société actions simplifiée.

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(® Mandataire(s) : JUNCA ERIC.

FR 3 061 894 - A1 ® SYSTEME D'AVITAILLEMENT RETRACTABLE DE CORRESPONDANT.

(57) L'invention concerne un système d'avitaillement (3) de lanceur de fusée (1) rétractable comportant au moins une prise ombilicale (5) connectée au lanceur (1), au moins un bras (3B) de support de lignes cryotechniques (6) contenant des conduits d'avitaillement, les lignes cryotechniques (6) étant couplées, à chaque extrémité, au lanceur (1) par les prises ombilicales (5) et à un mât de lancement vertical (2) sur lequel est également monté le bras (3B). Ce système comporte également des moyens de liaison (3C) qui relient des moyens d'actionnement vertical (8m, 11), aptes à se déplacer sur le mât (2), aux prises ombilicales rétractables (5) en liaison avec des moyens flexibles articulés prolongeant les lignes cryotechniques (6), via des chaînes de guidage et au moins un module mécanique de démultiplication (60) solidarisé au bras de support (3B), les chaînes de guidage étant agencées sur le mât de lancement (2) et sur le bras (3B) de sorte que les moyens de liaison (3C) restent à une distance suffisante d'un axe de pivotement (Z'Z) du bras (3B) pour former entre le mât (2) et le bras (3B) un levier de rotation du bras (3B).

LANCEUR ET PROCEDE DE RETRACTATION

SYSTEME D’AVITAILLEMENT RETRACTABLE DE LANCEUR ET PROCÉDÉ DE RETRACTATION CORRESPONDANT

DESCRIPTION

DOMAINE TECHNIQUE [0001] L’ invention concerne un système (Ravitaillement rétractable de lanceur de fusée, et un procédé de rétractation synchronisé d’un tel système d’avitaillement en temps positif, c’est-à-dire après mise à feu du lanceur.

[0002] Le domaine de l’invention est celui des supports des lignes ombilicales d’avitaillement en fluides, en ergol et en puissance électrique, et de séparation de ces lignes des lanceurs de fusée. En général, la séparation entre un support et le lanceur est réalisée lors du compte à rebours juste avant la mise à feu du lanceur de la fusée, c’est-à-dire en temps négatif (la référence nulle étant l’instant de mise à feu). Cette séparation est réalisée en trois phases: déconnexion des lignes ombilicales par ouverture de prise ombilicale - en général par déverrouillage ou brisure entre deux demi-prises - suivie d’un retrait des lignes ombilicales vers le mât de lancement sur lequel est monté le support pour les dégager rapidement du lanceur, et d’un retrait du support de ces lignes hors du cône de déboitement du lanceur qui se forme lors du décollage.

ETAT DE LA TECHNIQUE [0004] Les systèmes d’avitaillement ombilicaux de fusée actuels sont généralement constitués de sous-systèmes séparés: les fonctions de rétractation des prises et des liaisons ombilicales sont réalisées par des actionneurs mécaniques dédiés. Ces actionneurs sont activés par des sources d’énergie pneumatique, électrique ou hydraulique et le séquençage des interventions de ces sous-systèmes est alors géré par le biais de capteurs et d’actionneurs avec un système de contrôle et de commande complexe du fait du nombre de soussystèmes à gérer. De plus, compte tenu des exigences de fiabilité de tels systèmes, les sources d’énergie et les commandes électriques sont redondées: au moins deux chaînes séparées de fluide, deux chaînes de commande, doublement des électrovannes ou des capteurs. De tels systèmes d’avitaillement en plusieurs parties, bras et châssis, couplés à de multiples actionneurs, sont par exemple connus des documents de brevet CN 203501906, JP H04201700, FR 2 635 500 ou FR 2 943 627.

[0006] Le document FR 2 943 627 décrit plus particulièrement un module d’avitaillement de lanceur comportant une partie « bord » liée au lanceur et une partie « sol » liée au mât de lancement, ces parties devant se séparer après avitaillement au lanceur. La solution préconisée comporte un système de verrouillage entre lesdites parties couplé à un actionneur de désengagement d’une portion de blocage du système de verrouillage.

[0007] Un tel désengagement se produit lors du décollage du lanceur après allumage des moteurs de propulsion du lanceur. Cette séparation en temps positif permet, en cas de défaillance des moteurs ou de tir avorté, de conserver les parties « bord » et « sol » solidaires. Ces parties pourront donc être réutilisées lors d’un essai ultérieur, sans avoir à vidanger les réservoirs ni à remplacer l’une ou l’autre des parties d’avitaillement.

EXPOSÉ DE L’INVENTION [0008]L’invention vise à simplifier la gestion du contrôle et de la commande des modules d’avitaillement, en particulier la gestion du séquençage d’intervention de sous-systèmes, tout en permettant une séparation sécurisée des prises sur le lanceur en temps positif afin de bénéficier de la possibilité de conserver les moyens d’avitaillement en cas de tir défaillant ou avorté. Pour ce faire, l’invention propose un système d’avitaillement apte à réaliser les phases de rétractation des lignes ombilicales et du support dans un enchaînement mécanique synchronisé.

[0009] Plus précisément, la présente invention a pour objet un système d’avitaillement de lanceur de fusée rétractable comportant au moins une prise ombilicale connectée au lanceur, au moins un bras de support de lignes cryotechniques contenant des conduits d’avitaillement, les lignes cryotechniques étant couplées, à chaque extrémité, au lanceur par les prises ombilicales et à un mât de lancement vertical sur lequel est également monté le (chaque) bras. Dans ce système, des moyens de liaison relient des moyens d’actionnement vertical, aptes à se déplacer sur le mât, aux prises ombilicales rétractables en liaison avec des moyens flexibles articulés prolongeant les lignes cryotechniques, via des chaînes de guidage et au moins un module mécanique de démultiplication solidarisé au (à chaque) bras de support. Les chaînes de guidage sont agencées sur le mât de lancement et sur le (chaque) bras de sorte que les moyens de liaison restent à une distance suffisante d’un axe de pivotement du (de chaque) bras pour former entre le mât et le (chaque) bras un levier de rotation du (de chaque) bras.

[0010] Selon des modes de réalisation préférés:

- les moyens d’actionnement vertical comportent au moins un contrepoids lié à des moyens de rupture, ces moyens de rupture étant aptes à libérer quasi-instantanément les contrepoids pour qu’ils se déplacent le long du mât de lancement sous l’effet des forces de gravité;

- les moyens de rupture sont constitués par une chaîne pyrotechnique couplée à des manilles pyro-mécaniques;

- le couplage entre les modules de démultiplication et les prises ombilicales est constitué par une chaîne de moyens mécaniques de guidage des sections de câble des câbles de liaison par passage d’un entraînement d’axe vertical du (de chaque) bras à un entraînement d’axe horizontal des prises ombilicales;

- les moyens de liaison sont des câbles parallèles formant, entre le contrepoids et les prises ombilicales, des sections orientées successivement par les chaînes de guidage;

- les moyens flexibles articulés sont des connecteurs ombilicaux formant des coudes d’articulation couplés aux extrémités des lignes cryotechniques et aux prises ombilicales;

- le (chaque) module de démultiplication comporte, relié en amont et en aval aux câbles de liaison, au moins un câble de transmission amont fixé, d’une part, à un épaulement d’un arbre de transmission guidé par des paliers fixes et, d’autre part, enroulé et fixé sur un tambour d’entrée d’un jeu multiplicateur de pignons / roues dentées de transmission vers un tambour de sortie;

- le (chaque) module de démultiplication comporte deux leviers de démultiplication, ces leviers s’étendent dans deux plans horizontaux superposés et sont aptes à pivoter autour d’un axe vertical commun agencé en une extrémité de ces leviers, ces leviers étant reliés en amont et en aval aux câbles de liaison fixées respectivement aux l’extrémités et en des points intermédiaires de ces leviers, et le rapport de longueur entre les extrémités de levier et les points intermédiaires définissant le rapport de vitesse de démultiplication entre les sections de câble;

- le mât de lancement comporte une structure de logement qui s’étend sur deux faces adjacentes perpendiculaires, cette structure intégrant une première chaîne de guidage sur une première face, entre une section des moyens de liaison reliée aux moyens d’actionnement vertical et une section s’étendant horizontalement vers le (chaque) bras, et des moyens d’arrimage d’une charnière de pivotement du (de chaque) bras situés sur l’autre face;

- une nacelle formée à l’extrémité du (de chaque) bras comporte une partie supérieure, une partie inférieure, une face avant et un moyen de protection amovible apte à fermer cette face avant, cette nacelle intégrant dans la partie inférieure des lignes flexibles reliant les lignes cryotechniques aux prises ombilicales, dans la partie supérieure des moyens mécaniques de guidage de la dernière chaîne de guidage des moyens de liaison jusqu’aux prises ombilicales, un châssis de logement des prises ombilicales, une butée pour ce châssis après rétractation des prises ombilicales et une masse de compensation pour soutenir la masses des lignes flexibles et éviter de transmettre leurs efforts sur le lanceur;

- des moyens de positionnement qui relient le (chaque) bras au mât de lancement comportent un tirant de maintien dans un plan donné, un crochet de maintien en positon initiale, un crochet de verrouillage en position de retrait et un amortisseur de fin de course.

- les moyens de liaison sont doublés pour réaliser une redondance de fiabilité mécanique.

[0011] L’invention se rapporte également à un procédé de rétractation en temps positif d’un tel système d’avitaillement de lanceur de fusée comportant, après mise à feu et séparation des prises ombilicales du lanceur, un enchaînement synchronisé d’au moins deux mouvements, provoqué et poursuivi par une force d’actionnement s’exerçant sur les moyens de liaison une fois libérée:

- un mouvement de rétraction des prises ombilicales dans lequel, pour le ou chaque bras de support, chaque moyen de liaison est entraîné via les moyens de guidage selon les directions suivantes: un entraînement vertical transformé en un entraînement dans un plan horizontal formant un angle d’articulation sur le bras, un entraînement accéléré par des moyens de démultiplication dans le bras et un entraînement articulé dans un plan vertical rétractant les prises ombilicales par pivotement horizontal; et

- un mouvement de pivotement du ou de chaque bras et des lignes cryotechniques autour de l’axe de pivotement vertical du bras en dehors d’un cône de déboîtement du lanceur, ce mouvement prolongeant la fin de rétractation des prises ombilicales contre une butée par la poursuite de la force exercée par le même actionnement vertical sur les moyens de liaison, et se terminant en décélération lorsque le bras arrive en butée à proximité du mât de lancement, la fin de ce mouvement de pivotement stoppant l’actionnement vertical.

[0012] Selon des formes de mise en œuvre particulièrement avantageuses :

- la force d’actionnement vertical est constituée par les forces de gravitation;

la déconnexion des prises ombilicales au lanceur est provoquée par les moyens de liaison reliés aux prises ombilicales par des câbles selon une tension prédéterminée pour agir en tension sur des leviers de déconnexion ;

- la rétractation des prises ombilicales est accompagnée par une articulation des moyens flexibles de prolongement des lignes cryotechniques;

- les prises ombilicales une fois rétractées sont protégées par recouvrement;

- les mouvements de déconnexion des prises ombilicales du lanceur et de libération de l’actionnement vertical sont effectués par une commande simultanée.

BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES [0013]D’autres avantages, aspects et caractéristiques de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit, en référence aux figures jointes qui représentent, respectivement :

- en figure 1, une vue générale d’un pas de tir de lanceur de fusée simplifié avec un mât de lancement et un exemple de système rétractable d’avitaillement de lanceur de fusée selon l’invention;

- en figures 2a et 2b, deux vues respectivement latérale et supérieure de l’exemple de système d’avitaillement rétractable de la figure 1 ;

- en figures 3a et 3b, des vues en perspective de deux modes de réalisation d’un module de moyens de démultiplication de vitesse des câbles de liaison du système d’avitaillement, respectivement à levier et à pignon de transmission de puissance;

- en figures 4a à 4c, une nacelle logeant les connexions ombilicales des lignes cryotechniques couplées aux prises ombilicales, respectivement à caquette, en vues perspective amont (figure 4a) en liaison avec le bras de support et aval (4b), et à portes (figure 4c);

- en figure 5, une vue de la base du mât de lancement avec les contrepoids d’actionnement vertical des forces s’exerçant sur les câbles de liaison après déclenchement du système d’avitaillement en temps positif;

- en figures 6a et 6b, des vues en perspective frontale de la nacelle logeant les connexions ombilicales après rétraction des prises ombilicales (figure 6a) puis abaissement d’un couvercle de protection (figure 6b);

- en figures 7a et 7b, des vues supérieures du pas de tir lorsque le bras de support est en positions de pivotement intermédiaire et finale, et

- en figure 8a et 8b, une vue générale du pas de tir de fusée et une vue agrandie du bras de support en sortie du cône de déboîtement du lanceur.

DESCRIPTION DÉTAILLÉE [0014] Dans tout le présent texte, le qualificatif « vertical » signifie parallèlement aux forces de gravitation au pas de tir, une extension « horizontale » signifiant dans un plan ou une direction perpendiculaire à une direction ou un plan vertical, par exemple le sol « S » du pas de tir est considéré comme horizontal. Les qualificatifs « amont » et « aval » se rapportent à des positionnements du côté du mât et du côté du lanceur en référence à un élément donné, par exemple la nacelle 3N. Dans la description ci-dessous, des éléments identiques sont repérés sur les figures par un même signe de référence, lequel renvoie au(x) passage(s) du présent texte qui décrive(nt) de tels éléments.

[0015] En référence à la vue générale d’un pas de tir de lanceur de fusée 1 avant sa mise à feu, un mât de lancement 2 s’élève verticalement à partir du sol horizontal « S » selon la direction verticale Dv, parallèlement au lanceur 1, et un système d’avitailleur 3 conforme à l’invention relie le mât de lancement 2 au lanceur 1. Le lanceur 1 intègre la fusée (non visible) et comporte, dans l’exemple illustré, quatre moteurs 1M reposant sur une plateforme de lancement horizontale 1P.

[0016] Le système d’avitaillement 3 comporte un bras 3B de support de lignes cryotechniques 6. Le bras 3B est monté d’un côté sur le lanceur 1 et est couplé mécaniquement de l’autre côté à une structure de logement en encorbellement 2S ancrée sur le mât 2, l’autre extrémité du bras 3B se terminant par une nacelle de rétractation 3N en prise avec le lanceur 1. De base, le système d’avitaillement 3 intègre donc le bras 3B, les lignes cryotechniques 6 supportées par le bras, la structure de logement 2S, la nacelle de rétractation 3N et les moyens de couplage et d’activation entre ces différents éléments.

[0017] Le couplage mécanique entre le bras 3B et la structure 2S est réalisé dans l’exemple par deux câbles de liaison, se terminant - de manière visible sur la figure 1 - par des sections de câble 31 sur une face 2A du mât 2. Ces sections de câble 31 s’étendent verticalement le long de la face 2A au-delà de la structure 2S et se terminent chacune par un contrepoids 8m logé dans une glissière 21 (cf. figure 5). Par ailleurs, le bras 3B est maintenu par un tirant 4 fixé sur la face 2B du mât 2, adjacente à la face 2A, sensiblement au-dessus de la structure 2S de sorte que le bras 3B forme un angle déterminé par rapport au mât 2, égal à 90° - c’est-à-dire horizontalement - dans l’exemple de réalisation.

[0018] Les vues latérale et supérieure des figures 2a et 2b illustrent de manière agrandie l’architecture du bras 3B et de ses liaisons au lanceur 1 et à la structure de logement 2S du mât 2. Le bras 3B est une poutre rigide se terminant, en extrémité côté lanceur 3 t, par la nacelle de rétractation 3N de prises ombilicales 5 et, en extrémité côté mât 3m, par une charnière 22 d’axe vertical Z’Z arrimée dans une chape 2c solidaire de la face 2B du mât 2 et logée dans la structure 2S.

[0019] Cette structure de logement 2S s’étend sur deux faces adjacentes et perpendiculaires du mât 2 de section rectangulaire: sur la face 2A, la structure 2S loge une première chaîne mécanique CH1 de poulies 7p fixée sur des chapes 7c pour guider la transformation entre des premières sections de câble 31 et des sections suivantes 32 des deux câbles de liaison 3C, tendues horizontalement en direction du bras 3B; sur la face adjacente 2B, la structure 2S abrite la chape d’arrimage 2c du bras 3B pour réaliser un mouvement de retrait de ce bras par une rotation d’axe vertical.

[0020] Chaque section 32 à 34 de câble de liaison 3C forme un segment de câble tendu entre deux moyens de renvoi ou d’extrémité, tels que les poulies 30p ou 31p. Depuis la structure de logement 2S, ces moyens de renvoi réorientent les câbles 3C dans un même plan selon des directions appropriées jusqu’aux prises ombilicales 5. Plus particulièrement dans l’exemple illustré, entre la sortie de la structure de logement 2S et la nacelle de rétractation 3N, les sections de câble 32 à 34 des liaisons 3C évoluent selon des directions horizontales et en superposition dans des plans verticaux successifs.

[0021] De plus, le bras 3B transporte les lignes cryotechniques 6 qui sont dans cet exemple agencées sous le bras 3B depuis une connexion de sortie souple 24 formée sur le côté 2B du mât 2 et solidarisées au bras 3B par des poutrelles d’assemblage 6p. A leur autre extrémité, les lignes cryotechniques 6 sont intégrées à la nacelle de rétractation 3N puis terminées par les prises ombilicales 5 qui sont extraites du lanceur 1 par les câbles de liaison 3C une fois déconnectées du lanceur 1, conformément au procédé de rétractation décrit ciaprès en mode fonctionnement.

[0022] Ces câbles de liaison 3C sont intégrés au bras 3B, depuis la première chaîne de poulies 7p de la structure de logement 2S, par enroulement sur les poulies de renvoi 30p d’axe vertical formant une deuxième chaîne de guidage CH2. Ces poulies 30p sont solidarisées au bras 3B à une distance donnée « D » de l’extrémité de bras 3m côté mât, intérieurement ou extérieurement (comme illustré sur la figure 2b) au bras 3B. Ainsi chaque section 32 de câble de liaison 3C s’étend, entre la première chaîne de poulies 7p et les poulies 30p de la deuxième chaîne de guidage CH2, à distance du bras 3B de sorte à former - dans un plan horizontal - un angle d’articulation « A » avec le bras 3B et donc un levier de rotation du bras 3B autour de son axe de pivotement Z’Z, comme décrit ci-après en référence au procédé de rétractation.

[0023] Dans cet exemple, le bras 3B et les lignes cryotechniques 6 forment, selon des configurations semblables, des coudes 3d et 6d pour que la nacelle de rétractation 3N et les prises ombilicales 5 puissent se présenter radialement au lanceur 1 tout en s’adaptant au positionnement du mât 2 par rapport au lanceur 1. Les câbles de liaison 3C sont alors maintenus dans le bras 3B par enroulement sur des poulies intermédiaires de renvoie 31 p agencées à proximité du coude 3d formé par les deux branches rectilignes 3bi et 3b2 du bras 3B. Les poulies 31 p forment une troisième chaîne mécanique de guidage CH3 des câbles de liaison 3C vers la nacelle de rétractation 3N.

[0024] Dans le bras 3B, plus précisément dans la branche 3bi du bras 3B dans l’exemple de réalisation, les câbles de liaison 3C traversent chacun un module mécanique de démultiplication 60 afin d’augmenter la vitesse d’extraction des prises ombilicales 5. Les modules de multiplication de vitesse 60 peuvent être solidarisés à l’extérieur du bras (cf. figure 2b) ou, comme dans l’exemple de double module de démultiplication de vitesse 60 présenté sur la vue en perspective de la figure 3a, intégrés au bras 3B.

ίο [0025] Sur cette figure 3a, il apparaît que les câbles de liaison 3C sont redondés et forment donc des couples de câble pour des raisons de sécurité mécanique. Chaque couple de sections de câble 32 est enroulé sur les poulies de renvoi 30p puis, au sortir de ces poulies, les couples de sections de câble 33 sont fixées aux points intermédiaires 63 de deux leviers de démultiplication 6L s’étendant dans deux plans horizontaux superposés.

[0026] Par entraînement des sections de câble 33 fixées aux points intermédiaires 63 des leviers 6L, ces leviers pivotent autour de l’axe vertical 6V entre la position 6Lo des leviers 6L avant pivotement et la position 6L1 après pivotement et blocage. Les couples de sections suivantes de câble 34 sont fixées aux autres extrémités 62 des leviers 6L et le pivotement des leviers 6L de la position 6L₀ à 6L1 entraîne la rétractation des prises ombilicales 5 (cf. figure 4b).

[0027] Dans un autre mode de réalisation, un double module de démultiplication de vitesse à roues et pignons 70 est illustré par la vue en perspective de la figure 3b. Chaque module 70 relie le couple de sections de câble 33 à un arbre de transmission 40 coulissant axialement - selon la direction rectiligne de la branche de bras 3bi - dans un palier fixe 41 et comportant un épaulement 42 faisant office de butée axiale. Une ferrure 43 assure l’ancrage de chaque arbre 40 à chaque couple de section de câble 33.

[0028] Chaque module 70 comprend un couple de câbles de transmission amont 47, chaque câble de chaque couple étant avantageusement doublé pour des raisons de fiabilité mécanique. Chaque couple de transmission amont 47 est fixé d’une part à l’épaulement 42 de l’arbre de transmission 40 et, d’autre part, enroulé et fixé sur un tambour d’entrée 44. Pour chaque couple de câble 3C, un jeu multiplicateur de pignons / roues dentées 45 assure la transmission - par rotation multiple selon des axes verticaux - entre le tambour d’entrée 44 et un tambour de sortie 46, également d’axe vertical. Sur le tambour de sortie 46 est enroulé un couple de deux câbles de transmission aval 48, chaque câble de transmission aval étant également avantageusement doublé pour augmenter la fiabilité. Les jeux de câbles de transmission aval 48 sont ensuite couplés aux sections de câble aval 34 via des cadres d’assemblage 49.

[0029] Le rapport de démultiplication obtenu par le rapport de réduction entre roues et pignons des jeux multiplicateurs 45 puis entre les diamètres des tambours d’entrée 44 et de sortie 46, ou obtenu par les leviers de démultiplication 6L, permet d’amplifier la vitesse de déplacement entre les sections de câble aval 34, liées à l’extraction des prises ombilicales 5 (cf. figures 2a et 2b) via la nacelle de rétractation 3N, et les sections de câble amont 33, liées au mouvement de retrait du bras 3B via la structure de logement 2S (cf. figures 7a et 7b).

[0030] Une quatrième chaîne mécanique de poulies CH4 est mise en œuvre afin de transformer la direction horizontale des sections de câble 34 en directions successives adaptées à la rétractation des prises ombilicales 5, comme illustré par les vues de la nacelles 3N en perspective amont et aval des figures 4a et 4b. Les sections de câble 34 (représentées non doublées pour des raisons de clarté) arrivent à proximité de la nacelle 3N en s’étendant horizontalement dans un plan vertical commun. Dans l’exemple illustré, le coude 3d est agencé de manière adjacente à la nacelle 3N et sa configuration prismatique absorbe directement l’orientation radiale de la nacelle 3N si bien que la branche de bras 3b2 des figures 2a et 2b est rendue inutile et donc supprimée dans cet exemple.

[0031] Situées dans ce coude 3d, deux premières poulies de renvoi 32p et 32p’ d’axe vertical réorientent les sections de câble 34 selon des sections de câble 35 qui s’étendent parallèlement au plan principal, longitudinal et vertical Pv de la nacelle 3N. Puis deux autres poulies de renvoi 33p et 33p’ d’axe horizontal X’X réorientent parallèlement les sections de câble 35 en sections 36 vers la partie supérieure 3s de la nacelle 3N. Les sections finales 36 viennent se fixer au châssis tubulaire 3h qui débouche sur la face avant 3a de la nacelle 3N tournée vers le lanceur 1 et logeant les prises ombilicales 5 des lignes cryotechniques 6.

[0032] Pour ce faire, deux dernières poulies 34p et 34p’ d’axe horizontal X’X de la chaîne CH4 sont agencées en partie supérieure 3s de la nacelle 3N et réorientent les sections de câble 35 selon des sections 36 qui s’étendent dans un plan proche d’un plan horizontal pour venir se fixer sur le châssis tubulaire 3h. Ainsi chacune des sections de câble 35 et 36 s’étend dans un même plan vertical, parallèle au plan longitudinal P_vde la nacelle 3N, ces sections évoluant parallèlement comme les autres sections. L’ensemble des poulies 32p, 32p’, 33p, 33p’, 34p et 34p’ forment la quatrième chaîne mécanique de guidage CH4 des câbles de liaison 3C.

[0033] La nacelle 3N comporte également une casquette 3q ou des portes articulées 3p (cf. figure 4c) de protection amovible, une butée 3t pour le châssis tubulaire 3h après rétractation des prises ombilicales 5 (voir ci-après la mis en œuvre du système selon l’invention), ainsi qu’une masse de compensation 9r située, via une poulie 9p, dans la partie arrière du bras 3B via un câble 9c qui court tout le long du bras 3B (cf. figure 4a) pour supporter à l’autre extrémité un palonnier 9m via une poulie 9p”(cf. figure 4b). Ce palonnier 9m suspend via un jeu d'étriers 9e des connecteurs flexibles 6c prolongeant les lignes cryotechniques 6 au niveau de coudes 6d pour maintenir le châssis tubulaire 3h après rétractation.

[0034] Ainsi, les lignes cryotechniques 6 se prolongent dans la partie inférieure 3i de la nacelle 3N par des connecteurs flexibles 6c parallèles et identiques, formant les coudes d’articulation intermédiaires 6d. Les connecteurs 6c s’étendent ensuite jusqu’au châssis tubulaire 3h pour venir en liaison avec les prises ombilicales 5. La masse de compensation 9r permet également d’équilibrer le poids des prises ombilicales 5 et des connecteurs flexibles 6c en phase d’attente avant le lancement - lorsque lesdites prises 5 sont encore connectées au lanceur 1 - de sorte à limiter les efforts mécaniques sur la partie liée au lanceur.

[0035] En fonctionnement, le système d’avitaillement 3 suit les étapes suivantes décrites en référence aux figures 5, 6a-6b, 7a-7b, et 8a-8b, qui illustrent respectivement des vues centrées sur les contrepoids 8m (figure 5), la nacelle 3N après rétractation des prises ombilicales 5 (figures 6A et 6b), le bras 3B en cours (figure 7a) et en fin (figure 7b) de pivotement, et en sortie du cône de déboitement 1C d’angle au somment 1a (figures 8a et 8b). Les modules de démultiplication 70 sont utilisés dans cet exemple de mise en œuvre du procédé selon l’invention.

[0036] Après la mise à feu des moteurs 1M, un ordre de retrait des prises ombilicales 5 et des connecteurs flexibles 6c est transmis depuis le calculateur (non illustré) de pilotage de lancement vers le coffret électrique (non illustré) de commande du bras d’avitaillement 3B. Cet ordre déclenche l’initialisation de la séquence de mouvement de rétractation des prises ombilicales

5.

[0037] Cette séquence débute par la libération des contrepoids 8m maintenus en position haute par deux manilles pyro-mécaniques 11 (cf. figure 5). Deux chaînes pyrotechniques (non illustrées) sont alors activées et déclenchent simultanément la mise à feu des deux manilles pyrotechniques 11. Les contrepoids 8m chutent le long du mât 2, guidés dans des glissières prévues à cet effet Chacun de ces contrepoids tractent les câbles de liaison 3C et translatent les arbres de transmission 40 dans les paliers fixes 41 des modules de démultiplication 70 (cf. figure 3b).

[0038] Cette translation des arbres 40 est sans effet provisoire sur le pivotement du bras 3B, c’est-à-dire tant que les épaulements 42 ne sont pas en butée. Dans cet intervalle, les câbles de transmission amont 47 provoquent la rotation des tambours d’entrée 44 puis, par multiplication du mouvement entre pignons et roues des jeux multiplicateurs 45, provoquent la rotation des tambours de sortie 46. Les câbles de transmission aval 48 sont alors mis en tension et en mouvement amplifié (cf. figure 3b). Ce mouvement provoque à son tour la rétractation, via les sections câble 34 à 36 (cf. figures 4a et 6a de la nacelle 3N) guidées par les poulies de la quatrième chaîne, du châssis tubulaire 3h avec ses prises ombilicales 5 et ses connecteurs flexibles 6c. La casquette 3q d’axe de rotation horizontal X’X commun avec les poulies 34p et 34p’ est simultanément abaissée (figures 6a et 6b).

[0039] En référence à la figure 4c, la protection est réalisée par un jeu de portes 3p articulées verticalement sur des charnières 30 pour opérer une fermeture en plan horizontal de sorte à ne pas interférer avec la phase initiale de rétractation du châssis tubulaire 3h. Cette fermeture est activée par un système de câbles et poulies (non représenté) qui déverrouillent ces portes 3p.

[0040] Les modules de démultiplication 60 ou 70 permettent d’atteindre un rapport de démultiplication calibré entre 6 et 10, ce qui permet de respecter la durée très courte imposée au retrait des prises ombilicales 5, par exemple 0,1 à 0,2 seconde, en provoquant - par cette démultiplication - une accélération sensiblement plus importante que celle opérée par l’accélération naturelle de pesanteur des contrepoids 8m (cf. figure 1).

[0041] Dans la suite de la translation des arbres 40, les épaulements 42 viennent alors en butée sur les paliers fixes 41. Dès lors s’enchaîne la séquence du mouvement de pivotement horizontal du bras 3B et des lignes cryotechniques 6 (cf. figure 7a) réalisé par les câbles de liaison 3C formant un levier de rotation autour de l’axe de pivotement Z’Z du bras 3B. Avantageusement, la tension créée permet d’ouvrir un crochet de bras 3r (cf. figures 2b et 7a) afin de libérer le bras 3B. Le pivotement du bras 3B s’accélère ensuite jusqu’à se trouver dans une position angulaire dite hors zone de déboitement lanceur limitée par le cône 1C (d’angle environ égal à 60°), comme illustré par la figure 8a et, de manière plus détaillée, par l’agrandissement 8b.

[0042] A cet instant, le bras 3B termine sa course sur un amortisseur 10a qui absorbe son énergie cinétique. Alternativement, un amortisseur hydraulique 11a ancré, d’une part, sur le mât 2 et, d’autre part, sur le bras 3B, termine une course neutre dans une glissière 10g. Dans cette glissière 10g, l’amortisseur 11a entre en butée et donc en action de freinage de l’ensemble bras 3B et contrepoids 8m pendant la fin de la trajectoire, environ entre 60° à 90° d’écart angulaire Ea du bras 3B par rapport à la face 2A du mât 2 (cf. figures 7a et 7b). Une butée souple de fin de course 10b en matériau élastomère assure l’absorption de l’énergie résiduelle. Dans tous les cas, un crochet de verrouillage de fin de course 3v sécurise avantageusement la position de retrait du bras 3B.

[0043] L’ invention n’est pas limitée aux exemples décrits ou représentés ci-dessus. Il est par exemple possible de prévoir un ou plus de deux câbles de liaison, une ou plus de deux lignes cryotechniques et donc une ou plus de deux connecteurs d’extrémité et prises ombilicales. Par ailleurs, d’autres moyens de libération des contrepoids peuvent être utilisés, par exemple des pinces de serrage à commande électromagnétique ou par arc électrique. Egalement, les moyens d’actionnement vertical ne sont pas limités aux moyens gravitaires constitués par les contrepoids. Il est possible de prévoir des actionneurs (par exemple des vérins linéaires électriques) ayant une rapidité d’action très 5 élevée.

[0044] De plus, les moyens de démultiplication peuvent être constitués d’engrenages de pignons à train épicycloïdal, par exemple à galets biconiques ou à billes, ou un ensemble de pignons d’entraînement pour réaliser un rapport d’entraînement variable. Les moyens de guidage sont des poulies dans la 10 description détaillée ci-dessus mais peuvent également être tout support de guidage (cames, galets, etc.). En outre, le ou chaque bras se déplace dans un plan donné - horizontal dans l’exemple de réalisation - mais qui pourrait alternativement être inclinée.

Claims (18)

1. REVENDICATIONS

   1. Système (Ravitaillement (3) de lanceur de fusée (1) rétractable comportant au moins une prise ombilicale (5) connectée au lanceur (1), au moins un bras (3B) de support de lignes cryotechniques (6) contenant des conduits d’avitaillement, les lignes cryotechniques (6) étant couplées, à chaque extrémité, au lanceur (1) par les prises ombilicales (5) et à un mât de lancement vertical (2) sur lequel est également monté le (chaque) bras (3B), ce système est caractérisé en ce qu’il comporte également des moyens de liaison (3C; 31 à 36) qui relient des moyens d’actionnement vertical (8m, 11), aptes à se déplacer sur le mât (2), aux prises ombilicales rétractables (5) en liaison avec des moyens flexibles articulés (6c) prolongeant les lignes cryotechniques (6), via des chaînes de guidage (CH1 à CH4) et au moins un module mécanique de démultiplication (60; 70) solidarisé au (à chaque) bras de support (3B), les chaînes de guidage (CH1 à CH4) étant agencées sur le mât de lancement (2) et sur le (chaque) bras (3B) de sorte que les moyens de liaison (3C; 31 à 36) restent à une distance suffisante d’un axe de pivotement (Z’Z) du (de chaque) bras (3B) pour former entre le mât (2) et le (chaque) bras (3B) un levier de rotation du (de chaque) bras (3B).
2. 2. Système d’avitaillement selon la revendication 1, dans lequel les moyens d’actionnement verticaux comportent au moins un contrepoids (8m) lié à des moyens de rupture (11), ces moyens de rupture (11) étant aptes à libérer quasi-instantanément les contrepoids (8m) pour qu’ils se déplacent le long du mât de lancement (2) sous l’effet des forces de gravité.
3. 3. Système d’avitaillement selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel les moyens de rupture sont constitués par une chaîne pyrotechnique couplée à des manilles pyro-mécaniques (11).
4. 4. Système d’avitaillement selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le couplage entre les modules de démultiplication de vitesse (60; 70) et les prises ombilicales est constitué par une chaîne (CH4) de moyens mécaniques (32p, 32p’, 33p, 33p’, 34p, 34p’) de guidage des sections de câble (34 à 36) des câbles de liaison (3C) par passage d’un entraînement d’axe vertical (Z’Z) du (de chaque) bras (3B) à un entraînement sensiblement horizontal des prises ombilicales (5).
5. 5. Système d’avitaillement selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens de liaison sont des câbles (3C) parallèles formant, entre le contrepoids (8m) et les prises ombilicales (5), des sections (31 à 36) orientées successivement par les chaînes de guidage (CH1 à CH4).
6. 6. Système d’avitaillement selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens flexibles articulés sont des connecteurs ombilicaux formant des coudes d’articulation couplés aux extrémités des lignes cryotechniques et aux prises ombilicales.
7. 7. Système d’avitaillement selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le (chaque) module de démultiplication (70) comporte, relié en amont et en aval aux câbles de liaison (3C), au moins un câble de transmission amont (47) fixé, d’une part, à un épaulement (42) d’un arbre de transmission (40) guidé par des paliers fixes (41) et, d’autre part, enroulé et fixé sur un tambour d’entrée (44) d’un jeu multiplicateur de pignons / roues dentées (45) de transmission vers un tambour de sortie (46).
8. 8. Système d’avitaillement selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le (chaque) module de démultiplication (60) comporte deux leviers de démultiplication (6L; 6Lo, 6L1) s’étendant dans deux plans horizontaux superposés et sont aptes à pivoter autour d’un axe vertical commun (6V) agencé en une extrémité (61) de ces leviers, ces leviers étant reliés en amont et en aval aux câbles de liaison fixées respectivement aux l’extrémités (62) et en des points intermédiaires (63) de ces leviers, et le rapport de longueur entre les extrémités de levier (61) et les points intermédiaires (63) définissant le rapport de vitesse de démultiplication entre les sections de câble (33,34).
9. 9. Système d’avitaillement selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le mât de lancement (2) comporte une structure de logement (2S) qui s’étend sur deux faces adjacentes perpendiculaires (2A, 2B), cette structure (2S) intégrant une première chaîne de guidage (CH1) sur une première face (2A), entre une section (31) des moyens de liaison (3C) reliée aux moyens d’actionnement vertical (8m) et une section (32) s’étendant horizontalement vers le (chaque) bras (3B), et des moyens d’arrimage (2c) d’une charnière de pivotement (22) du (de chaque) bras (3B) situés sur l’autre face (2B).
10. 10. Système d’avitaillement selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel une nacelle (3N) formée à l’extrémité du (de chaque) bras (3B) comporte une partie supérieure (3s), une partie inférieure (3i), une face avant (3a) et un moyen de protection amovible (3q) apte à fermer cette face avant (3a), cette nacelle (3N) intégrant dans la partie inférieure (3i) les connecteurs flexibles (6c) reliant les lignes cryotechniques (6) aux prises ombilicales (5), dans la partie supérieure (3s) des moyens mécaniques de guidage (32p, 32p’, 33p, 33p’, 34p, 34p’) de la dernière chaîne de guidage (CH4) des moyens de liaison (3C) jusqu’aux prises ombilicales (5), un châssis (3h) de logement des prises ombilicales (5), une butée (3t) pour ce châssis (3h) après rétractation des prises ombilicales (5) et une masse de compensation (9m) pour le maintien du châssis (3h) en position rétractée.
11. 11. Système d’avitaillement selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel des moyens de positionnement du (de chaque) bras (3B) comportent un tirant (4) de maintien au mât de lancement (2) dans un plan donné, un crochet de maintien (3r) en positon initiale, un crochet de verrouillage (3v) en position de retrait et un amortisseur de fin de course (10a, 11a).
12. 12. Système d’avitaillement selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens de liaison (3C; 31 à 36) sont doublés pour réaliser une redondance de fiabilité mécanique.
13. 13. Procédé de rétractation en temps positif d’un système d’avitaillement (3) de lanceur de fusée (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu’il comporte, après mise à feu et séparation des prises ombilicales (5) du lanceur (1), un enchaînement synchronisé d’au moins deux mouvements, provoqué et poursuivi par une force d’actionnement s’exerçant sur les moyens de liaison (3C) une fois libérée:

    - un mouvement de rétraction des prises ombilicales (5) dans lequel, pour le ou chaque bras de support (3B), chaque moyen de liaison (3C) est entraîné via les moyens de guidage (CH1 à CH4) selon les directions suivantes: un entraînement vertical transformé en un entraînement dans un plan horizontal formant un angle d’articulation (A) avec le bras (3B), un entraînement accéléré par des moyens de démultiplication (60; 70) dans le bras (3B) et un entraînement articulé dans des plans verticaux rétractant les prises ombilicales (5); et

    - un mouvement de pivotement du ou de chaque bras (3B) et des lignes cryotechniques (6) autour de l’axe de pivotement vertical (Z’Z) du bras (3B) en dehors d’un cône de déboîtement (1C) du lanceur (1), ce mouvement prolongeant la fin de rétractation des prises ombilicales (5) contre une butée (3t) par la poursuite de la force exercée par un même actionnement vertical (8m) sur les moyens de liaison (3C), et se terminant en décélération lorsque le bras (3B) arrive en butée (10b) à proximité du mât de lancement (2), la fin de ce mouvement de pivotement stoppant l’actionnement vertical (8m).
14. 14. Procédé de rétractation selon la revendication précédente, dans lequel la force d’actionnement vertical (8m) est constituée par les forces de gravitation.
15. 15. Procédé de rétractation selon la revendication précédente, dans lequel la déconnexion des prises ombilicales (5) au lanceur (1) est provoquée par les moyens de liaison (3C) reliés aux prises ombilicales (5) par des câbles (XX) selon une tension prédéterminée pour agir en tension sur des leviers de déconnexion (YY).
16. 16. Procédé de rétractation selon l’une quelconque des revendications 13 à 15, dans lequel la rétractation des prises ombilicales (5) est accompagnée par une articulation (6d) des moyens flexibles (6c) de prolongement des lignes cryotechniques (6).
17. 17. Procédé de rétractation selon l’une quelconque des revendications 13 à 16, dans lequel les prises ombilicales (5) une fois rétractées sont protégées par recouvrement (3q).
18. 18. Procédé de rétractation selon l’une quelconque des revendications

    5 13 à 17, les mouvements de déconnexion des prises ombilicales (5) du lanceur (1) et de libération de l’actionnement vertical (8m) sont effectués par une commande simultanée.

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    Dv