WO2003096476A1 - Motorisation d'antenne a tourelle passive - Google Patents

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WO2003096476A1
WO2003096476A1 PCT/FR2003/001436 FR0301436W WO03096476A1 WO 2003096476 A1 WO2003096476 A1 WO 2003096476A1 FR 0301436 W FR0301436 W FR 0301436W WO 03096476 A1 WO03096476 A1 WO 03096476A1
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Noureddine Chahed
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Noureddine Chahed
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/02—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical movement of antenna or antenna system as a whole
    • H01Q3/08—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system using mechanical movement of antenna or antenna system as a whole for varying two co-ordinates of the orientation
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16M11/00—Stands or trestles as supports for apparatus or articles placed thereon Stands for scientific apparatus such as gravitational force meters
    • F16M11/02—Heads
    • F16M11/04—Means for attachment of apparatus; Means allowing adjustment of the apparatus relatively to the stand
    • F16M11/06—Means for attachment of apparatus; Means allowing adjustment of the apparatus relatively to the stand allowing pivoting
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
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    • F24S30/40—Arrangements for moving or orienting solar heat collector modules for rotary movement
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    • F24S30/452—Vertical primary axis
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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/47—Mountings or tracking

Definitions

  • the present invention relates to a mechanical positioning, pointing and tracking device actuating an antenna, a reflector, a power source, a mirror, an optic or any other object requiring rapid and precise positioning in the hemisphere.
  • This device is an Elevation type mount on Azimut.
  • the fields of application of this device relate to earth terminals for receiving signals transmitted by satellites, the motorization of antennas on board satellites, the motorization of telecommunication antennas, antennae for receiving television on board aircraft, vehicles and ships, applications in the fields of optics and robotics are also concerned and, in general, this device according to the invention relates to all applications requiring pointing and tracking of land and air objects and space from a fixed or mobile point as much as it provides, in the fields of mechanics and robotics, a solution to the general problem of the transmission of reliable mechanical commands applied to a fixed base provided with a platform rotating.
  • the motor actuating the elevation axis is located on the rotating part, in the immediate vicinity of the antenna, causing electromagnetic interference with the signal received or emitted by the antenna.
  • Some pointing devices on board satellites consist of two monoaxial units assembled together by means of a bracket, the assembly generating two crossed movements with low clearance and having a mass which remains significant if we consider the mass balance. from the satellite. The motors of these devices are exposed to the extreme conditions prevailing in space vacuum.
  • the device described in French patent number 01 032 85 of 12-03-01 comprises a mobile assembly provided with a crown equipped with two opposite pairs of reversible and parallel nuts and screws converting the translational movement of the mobile assembly in the cylinder of a rotating orientation module delivered on board the turret and operated by means of a bevel gear.
  • the moving part moves along two parallel guide bars fixed on one side while being cantilevered.
  • This device therefore comprises two mechanical conversion stages: the mobile assembly converts the rotation of the central screw into translation, the reversible screws convert the translation of the mobile assembly into rotations transmitted to the turret to be converted into axes Elevation by the way of referrals angle actuating a stirrup carrying the antenna.
  • the example of embodiment presented here is, in fact, a motorization which can actuate an antenna in bearing (angle which forms the axis of the aerial or spatial objective with the direction in which it is located or supposed to be) and in site ( angle formed by the straight line from the objective to the antenna with the horizontal), having the characteristics of a biaxial mount Elevation on Azimuth with offset motors and passive and omnidirectional turret actuating an antenna along axes with large deflection, intended to be on board a satellite for example.
  • This device consists of a fixed part called a barrel associated with a rotating platform called a turret carrying an antenna.
  • the turret has at its edge at least one elevation axis (site) while being itself actuated in completely free rotation and in both directions (no return stop) along the azimuth axis (deposit).
  • site elevation axis
  • Elevation axes are independent of each other, the motors actuating them are offset in the barrel (fixed part) of the device and are themselves fixed, their electromagnetic radiation cannot interfere with the signal transmitted or received by the antenna and are sheltered from the ambient environment where a large thermal amplitude prevails (on average from -180 ° to + 150 °).
  • the transmission of the elevation axis is directly ensured by flexible (or deformable) elements such as a belt made of a stainless steel metal strip (strip), the only flexible element used for space applications in this case.
  • the device according to the invention therefore does not include any angle gear or any conical coupling which are elements prohibited in space applications.
  • the kinematics of this device is simple, it is reduced to a minimum by having only one mechanical conversion stage housed in the barrel, which limits mechanical losses to a minimum and, consequently, increases the efficiency on board the turret , limits the operating clearances which are the cause of pointing errors (deflection), authorizes the use of motors with low electric consumption, and finally contributes to the reduction of the costs of setting up the satellite which embarks by reducing its weight.
  • the device according to the invention is with offset motors having a passive turret comprising, on board, neither motors, nor any other means for actuating the antenna along the axes Azimuth (deposit) and Elevation (site), the distance of motors has the advantage of increasing the volume available under the antenna to be oriented, ensures better thermal insulation of these motors and reduces the electromagnetic disturbances in the vicinity of the antenna, the turret of the device is light, at maximum efficiency and allows rapid displacements and with great clearance, it is omnidirectional in that it is not limited by a return stop.
  • the accompanying drawings illustrate the invention:
  • Figure 1 shows the cylinder of the orientation module.
  • Figure 2 shows the orientation module in exploded view.
  • FIG. 3 represents the orientation module assembled in the mean casing shown in section.
  • FIG. 4 represents 1 mobile assembly in exploded view.
  • FIG. 5 represents the translation assembly in exploded view.
  • FIG. 6 represents the elevation axis actuator with the column in section.
  • Figure 7 shows a view of the Elevation axis actuator.
  • Figure 8 shows the anchor and anti-slip points of the metal ribbon belt.
  • FIG. 9 represents a view of the device of the invention casings in section.
  • FIG. 10 represents an exploded view of a variant of the mobile assembly.
  • FIG. 11 represents a view of the variant of the actuator of the elevation axis.
  • Figure 12 shows a view of the device.
  • the device according to the invention comprises two sub-assemblies: a sub-assembly called the orientation module fig. 2 and fig. 3 generating the azimuth axis (deposit) and a sub-assembly called the actuator d 'elevation axis f ⁇ g.6 and f ⁇ g.7 generating the elevation axis (site).
  • the orientation module comprises a hollow cylinder (1) having on its bottom a stepped bore (2) with on each side a through groove (3) (4), each being cut, in its middle and perpendicularly, by a blind impression (5) (6), and is provided on its outer diameter with two opposite straight grooves (7) (8) and a stepped bearing seat (9) (10) at each end receiving the ball bearings (11) and (12), the bore (2) receiving the gear wheel (13), the two grooves (3) and (4) receiving the coils (14) and (15) respectively rotating freely on their axes (16) and (17) housed respectively in the blind impressions (5) and (6), the top of the cylinder is closed by a turret (18) having the shape of a plate comprising two oblong through holes (19) (20) aligned with on either side of two symmetrical arms (21) and (22) comprising two aligned bores (23) and (24) receiving two stage articulation inserts (25) and (26) provided with a ne fixing flange on one side and a threaded end on
  • the device according to the invention is characterized in that the rotation of the Azimuth axis is completely free while not being limited by a return stop.
  • the transmission of the elevation axis is ensured by a belt made of stainless metal tape, these belts being flexible elements.
  • the transmission of the elevation axis can be ensured by toothed belts. , by flexible cable, by miniature MIC type chains, or by any other flexible (or deformable) elements, the implementation of these elements not requiring significant as much as structural modifications of the device.
  • the moving assembly is actuated in translation by a linear guide assembly converting the rotation of a screw in a nut into a linear translational movement, the moving part and its linear actuator forming an elevation axis actuator.
  • the mobile assembly comprises a ring with smooth bore (44) having two equidistant passage holes (45) (46) on its face and a stepped seat (47) for receiving a ball bearing (48) housed in the bearing housing. (50) to support the crown (49), the assembly being provided with means of not dislodging, which crown (49) is provided, on its outside diameter, with two opposite guide fingers (51) (52), and of two secant and equidistant tapped holes (53) (54), it is free to rotate while being driven by the translational movement of the moving element, the rotational movement and the translational movement being decoupled.
  • the moving assembly is actuated in linear translation by a translation assembly comprising a cylindrical body nut (55) provided with two opposite arms (56) (57) having two assembly holes, is fixed to the smooth ring (44) by means of screws passing through the through holes (45) and (46) to take the part (58) of the same shape as the nut (54), which translation assembly comprises a column (59) reamed having a smooth body (60) of a diameter slightly smaller than the bore of the ring (44) and comprising two through grooves (61) (62), a segment groove (65), a fixing flange (66) and two bearing housings (63) and (64) to receive the ball bearings (67) and (68) respectively on which a screw (72) is supported ) provided with a gear wheel (73), two bearing surfaces (74) and (75) and a threaded end piece (76), which screw is held in the working position inside and in the column axis (59) by the tightening nut (77) screwed onto the threaded end piece (76) to
  • the device according to the invention is characterized in that the elevation axis is decoupled from the azimuth axis, the two axes, site and deposit, being independent of each other and having no influence on one the other
  • the moving assembly converts the rotation of the screw (72) into translational movement.
  • the crown (49) is rotated by the orientation module via the guide fingers (51) and (52) engaged in the grooves (7) and (8).
  • the translation of the mobile assembly is directly transmitted to the antenna holder part (27) by belts made of metal ribbons (38) and (39) stretched over the coils (14) (36) and (15) (37) and anchored on the crown (49) by the anchoring parts (78) and (79) screwed into the tapped hole (53) and (54), the parts (42) and (43) are screwed at the top of the coils (36) and (37), prevent the sliding of the metallic tapes (38) and (39) on their spools in order to ensure a frank and non-sliding drive of the antenna holder part (27).
  • the translational movement of the moving assembly is directly converted into angular movement with large clearance (from horizon to horizon) along the elevation axis.
  • the limitless rotation (absence of return stop) of the orientation module constitutes the Azimuth axis.
  • the antenna actuated by this device moves along two axes (Elevation on Azimuth) independent of each other and evolving in two perpendicular planes, it covers the half sphere at all points and passes through the singular point at the zenith.
  • the device according to the invention is characterized in that the transmission of the elevation axis is ensured by flexible elements.
  • the column (59) of the elevation axis actuator assembly is fixed to the center of the lower casing (80), passes through the central bore of the gear (13) to access the interior of the cylinder (1), which lower casing is assembled coaxially with the medium casing (40) by blocking the bearing (12) to form a rigid frame and ensuring the alignment necessary for the proper functioning of the device, the motor (81), being coupled to the gear (13) via the driving gear (82), actuates the orientation module in completely free rotation (without return stop) generating the Azimuth axis (bearing), the motor ( 83), being coupled to the gear (73) of the screw (72) by means of the driving gear (84), actuates in translation the movable assembly generating the elevation axis (site), the motors ( 81) and (83) are offset in the barrel while being mounted on a plate (84) fixed inside the recess of the lower casing (80) provided with a fixing flange (85) having fixing holes to assemble the device on the
  • the device according to the invention is characterized in that the motors actuating the Azimuth and Elevation axes are offset in the barrel and are themselves fixed.
  • the kinematic line of this device is simple in that it comprises only one mechanical conversion stage, consequently the mechanical losses, the operating clearances as well as the mass of the device, are reduced to the minimum.
  • the turret of this device is passive, light and omnidirectional.
  • the antenna fixed to the articulated antenna holder part (27) is irreversible, that is to say that a force applied to the antenna cannot turn the motor (83) actuating the elevation axis.
  • the mobile assembly can integrate the motor actuating it in translation.
  • this variant comprises a plate (87) provided with a central hole (88), a centering surface (89) and two parallel wings (90) and (91) receiving a motor (92) coupled to a gear train (93) driving an output pinion (94), a shouldered ring (95) having a bearing surface (96) is fixed coaxially on the plate (87) and receiving the ball bearing (97) bearing the decoupled crown (98), a shouldered ring (99) having a central bore (100) having a longitudinal groove (101) is fixed in the hole (88) so that the mobile assembly slides on a cylindrical column (102) having a central bore opening (103) and a fixing flange (104) and is provided with an attached rack (105), the output pinion (94) being coupled to the rack (105), the motor (92) operates the 'moving equipment in translation with its crown (98) driven in rotation by the hollow cylinder (1) of the orientation module, the motor power supply wiring (92) passing through the
  • the device according to the invention is characterized in that the motor actuating the elevation axis (site) is offset in the barrel while being integrated in the mobile assembly.
  • This variant of elevation axis actuator can replace the actuator described first, it being understood that the motor (83) actuating the latter disappears.
  • the rings (49) and (98) being identical, the fixing flanges (66) and (104) having the same diameter and the same fixing holes, the two actuators of the elevation axis are interchangeable.

Abstract

La présente invention concerne un dispositif de motorisation d'antenne Elévation sur Azimut à moteurs déportés et à tourelle passive intéressant les applications spatiales et terrestres dans le domaine des télécommunications par satellite, caractérisé en ce qu'un module d'orientation est monté en liaison pivot dans le carter moyen (40) et comprenant un cylindre évidé (1) muni d'un engrenage (13), et portant une tourelle (18) munie d'une pièce porte antenne articulée (27) actionnée par deux courroies métalliques (38) et (39) tendues sur les bobines (36) et (37), lequel cylindre reçoit en son évidement un actionneur d'axe Elévation comportant un équipage mobile actionné en translation sur la partie lisse de la colonne (59), et ayant une couronne découplée (49) entraînée en rotation par le module d'orientation, le moteur (81) couplé sur l'engrenage (13) par l'intermédiaire de l'engrenage menant (82) actionne le module d'orientation selon l'axe Azimut, le moteur (83) couplé sur l'engrenage (73) par l'intermédiaire de l'engrenage menant (84) actionne l'équipage mobile pour générer l'axe Elévation, les deux moteurs étant déportés dans le carter inférieurs (80).

Description

MOTORISATION D' ANTENNE A TOURELLE PASSIVE
La présente invention concerne un dispositif mécanique de positionnement, de pointage et de poursuite actionnant une antenne, un réflecteur, une source d'énergie, un miroir, une optique ou tout autre objet nécessitant un positionnement rapide et précis dans la demi-sphère. Ce dispositif est une monture du type Elévation sur Azimut.
Les domaines d'application de ce dispositif concernent les terminaux terriens de réception des signaux émis par les satellites, la motorisation des antennes embarquées sur satellites, la motorisation des antennes de télécommunication, des antennes de réception de la télévision à bord des aéronefs, des véhicules et des navires, les applications dans les domaines de l'optique et de la robotique sont également concernées et, d'une façon générale, ce dispositif selon l'invention concerne toutes les applications nécessitant le pointage et la poursuite d'objets terrestres, aériens et spatiaux à partir d'un point fixe ou mobile autant qu'il apporte, aux domaines de la mécanique et de la robotique, une solution au problème général de la transmission de commandes mécaniques fiables appliquée à une base fixe munie d'une plate forme tournante.
Dans la plupart des dispositifs traditionnels de motorisation d'antenne, le moteur actionnant l'axe Elévation est situé sur la partie tournante, à proximité immédiate de l'antenne, occasionnant des interférences électromagnétiques avec le signal reçu ou émis par l'antenne. Certains dispositifs de pointage embarqués sur satellites sont constitués de deux unités monoaxe assemblées entre elles par le moyen d'une équerre, l'ensemble générant deux mouvements croisés à faible débattement et ayant une masse qui reste importante si l'on considère le bilan de masse du satellite. Les moteurs de ces dispositifs sont exposés aux conditions extrêmes régnant dans le vide spatial.
Les brevets suivants : US 2407310 A du 10-09-1946, US 4209789 du 24-06-1980, US 4655567 du 07-04-1987, concernent également le pointage et la poursuite, et sont donc des membres de la même famille de brevets que la présente invention, le seul point commun avec le présent brevet étant qu'ils s'inscrivent dans le même arrière-plan technologique.
Le dispositif décrit dans le brevet français numéro 01 032 85 du 12-03- 01 comporte un équipage mobile muni d'une couronne équipée de deux couples opposés d'écrous et vis réversibles et parallèles convertissant le mouvement de translation de l'équipage mobile dans le cylindre d'un module d'orientation en rotation délivrée à bord de la tourelle et exploitée par le moyen d'un renvoi d'angle. L'équipage mobile se déplace le long de deux barres de guidage parallèles fixées d'un seul côté en étant en porte-à-faux. Ce dispositif comporte donc deux étages de conversion mécaniques : l'équipage mobile convertie la rotation de la vis centrale en translation, les vis réversibles convertissent la translation de l'équipage mobile en rotations transmises à la tourelle pour y être converties en axes Elévation par le moyen de renvois d'angle actionnant un étrier portant l'antenne. Ce mode de transmission de l'axe Elévation par éléments rigides (vis réversibles, barres munies de crémaillère en bout) nécessite l'empilage de plusieurs étages de conversion mécanique. Cette cinématique se traduit par une augmentation des jeux de fonctionnement du dispositif par empilage des tolérances de fonctionnement et par conséquent aggrave les erreurs de pointage (dépointage) tout en diminuant le rendement à bord de la tourelle compte tenu du bilan énergétique du satellite. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients. L'exemple de réalisation présenté ici est, en effet, une motorisation pouvant actionner une antenne en gisement (angle que forme l'axe de l'objectif aérien ou spatial avec la direction dans laquelle il est repéré ou supposé être) et en site (angle que forme avec l'horizontale la droite allant de l'objectif à l'antenne), ayant les caractéristiques d'une monture biaxes Elévation sur Azimut à moteurs déportés et à tourelle passive et omnidirectionnelle actionnant une antenne selon des axes à grand débattement, destinée à être embarquée sur un satellite par exemple. Ce dispositif est constitué d'une partie fixe appelée fût associée à une plate forme tournante appelée tourelle embarquant une antenne. La tourelle dispose à son bord d'au moins un axe Elévation (site) tout en étant elle-même actionnée en rotation totalement libre et dans les deux sens (pas de butée de retour) selon l'axe Azimut (gisement). En étant découplés, les axes Azimut et Elévation sont indépendants l'un de l'autre, les moteurs les actionnant sont déportés dans le fût (partie fixe) du dispositif et sont eux-mêmes fixes, leur rayonnement électromagnétique ne pouvant pas interférer avec le signal émis ou reçu par l'antenne et sont à l'abri du milieu ambiant où règne une importante amplitude thermique (en moyenne de -180° à +150°). La transmission de l'axe Elévation est directement assurée par des éléments souples (ou déformables) tel que courroie faite dans un ruban métallique en acier inoxydable (en feuillard) seul élément souple utilisé pour les applications spatiales dans ce cas de figure. Le dispositif selon l'invention ne comporte donc aucun renvoi d'angle ni aucun accouplement conique qui sont des éléments prohibés dans les applications spatiales. La cinématique de ce dispositif est simple, elle est réduite au minimum en ne comportant qu'un seul étage de conversion mécanique logé dans le fût, ce qui limite au minimum les pertes mécaniques et, par conséquent, augmente le rendement à bord de la tourelle, limite les jeux de fonctionnement qui sont à l'origine d'erreurs de pointage (dépointage), autorise l'emploi de moteurs à faible consommation électrique, et enfin contribue à la diminution des coûts de la mise en poste du satellite qui l'embarque en diminuant son poids.
Le dispositif selon l'invention est à moteurs déportés en ayant une tourelle passive ne comportant, à son bord, ni moteurs, ni aucun autre moyen pour actionner l'antenne selon les axes Azimut (gisement) et Elévation (site), l'éloignement des moteurs présente l'avantage d'augmenter le volume disponible sous l'antenne à orienter, assure une meilleure isolation thermique de ces moteurs et diminue les perturbations électromagnétiques au voisinage de l'antenne, la tourelle du dispositif est légère, à rendement maximum et autorise des déplacements rapides et à grand débattement, elle est omnidirectionnelle en ce qu'elle n'est pas limitée par une butée de retour. Les dessins annexés illustrent l'invention :
La figure 1 représente le cylindre du module d'orientation.
La figure 2 représente le module d'orientation en vue éclatée.
La figure 3 représente le module d'orientation assemblé dans le carter moyen représenté en coupe. La figure 4 représente 1 équipage mobile en vue éclatée.
La figure 5 représente l'ensemble de translation en vue éclatée.
La figure 6 représente l'actionneur d'axe Elévation avec la colonne en coupe.
La figure 7 représente une vue de l'actionneur d'axe Elévation.
La figure 8 représente les points d'ancrage et d'anti-glissement de la courroie en ruban métallique.
La figure 9 représente une vue du dispositif de l'invention carters en coupe. La figure 10 représente une vue éclatée d'une variante de l'équipage mobile. La figure 11 représente une vue de la variante de l'actionneur de l'axe Elévation. La figure 12 représente une vue du dispositif.
En référence à ces dessins, le dispositif selon l'invention comporte deux sous-ensembles : un sous-ensemble nommé module d'orientation fig.2 et fig.3 générant l'axe Azimut (gisement) et un sous-ensemble nommé actionneur d'axe Elévation fιg.6 et fιg.7 générant l'axe Elévation (site). Le module d'orientation comprend un cylindre creux (1) ayant sur son fond un alésage épaulé (2) avec de chaque côté une rainure débouchante (3) (4), chacune étant coupée, en son milieux et perpendiculairement, par une empreinte borgne (5) (6), et est muni sur son diamètre extérieure de deux rainures droites opposées (7) (8) et d'une portée épaulée de roulement (9) (10) à chaque bout recevant les roulements à billes (11) et (12), l'alésage (2) recevant la roue d'engrenage (13), les deux rainures (3) et (4) recevant respectivement les bobines (14) et (15) tournant libres sur leurs axes (16) et (17) logés respectivement dans les empreintes borgnes (5) et (6), le sommet du cylindre est fermé par une tourelle (18) ayant la forme d'un plateau comportant deux trous oblongs traversants (19) (20) alignés de part et d'autre de deux bras symétriques (21) et (22) comportant deux alésages alignés (23) et (24) recevant deux inserts d'articulation étages (25) et (26) munis d'une collerette de fixation d'un côté et d'un embout fileté de l'autre, la pièce porte antenne (27) est munie de deux branches (28) et (29) comportant deux portées de roulement (30) et (31) alignées de part et d'autre des alésages (23) (24) et s'articulant sur les inserts d'articulation (25) et (26) en s' appuyant sur les roulements à billes (32) et (33) bloqués par les écrous (34) et (36), les bobines (36) et (37) fermant les portées (30) et (31), la courroie en ruban métallique (38) est tendue sur les bobines (14) et (36) en passant par le trou oblong (19) et est empêchée de glisser en étant bloquée par la pièce (42) fixée en haut de la bobine (36), la courroie en ruban métallique (39) est tendue sur les bobines (15) et (37) en passant par le trou oblong (20) et est empêchée de glisser en étant bloquée par la pièce (43) fixée en haut de la bobine (37), le module d'orientation, étant monté en liaison pivot dans le carter moyen (40) en s'appuyant sur les roulements (11) et (12) la rondelle (41) bloquant le roulement supérieur (11), génère en tournant l'axe Azimut sans limites en rotation.
Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que la rotation de l'axe Azimut est totalement libre en n'étant pas limitée par une butée de retour.
Dans la présente version du dispositif destinée à une application spatiale, la transmission de l'axe Elévation est assurée par une courroie en ruban métallique inoxydable, ces courroies étant des éléments souples
(déformables). Selon des modes particuliers de réalisations adaptées à d'autres applications concernant des domaines ou les contraintes mécaniques et physiques sont différentes, tels que les domaines des terminaux terriens ou les applications aéronautiques, la transmission de l'axe Elévation peut être assurée par des courroies crantées, par du câble flexible, par des chaînes miniatures type MIC, ou par tout autres éléments flexibles (ou déformables), la mise en œuvre de ces éléments ne nécessitant pas de modifications significatives autant que structurelles du dispositif.
Se déplaçant linéairement à l'intérieur du cylindre évidé (1) du module d'orientation, l'équipage mobile est actionné en translation par un ensemble de guidage linéaire convertissant la rotation d'une vis dans un écrou en un mouvement de translation linéaire, l'équipage mobile et son actionneur linéaire formant un actionneur d'axe Elévation.
L'équipage mobile comporte une bague à alésage lisse (44) ayant deux trous de passage équidistants (45) (46) sur sa face et une portée épaulée (47) pour recevoir un roulement à billes (48) logé dans le logement de roulement (50) pour supporter la couronne (49), l'ensemble étant muni du moyen de ne pas se déboîter, laquelle couronne (49) est munie, sur son diamètre extérieur, de deux doigts de guidage (51) (52) opposés, et de deux trous sécants et équidistants taraudés (53) (54), elle est libre en rotation tout en étant entraînée par le mouvement de translation de l'équipage mobile, le mouvement de rotation et le mouvement de translation étant découplés. L'équipage mobile est actionné en translation linéaire par un ensemble de translation comprenant un écrou à corps cylindrique (55) muni de deux bras opposés (56) (57) ayant deux trous d'assemblage, est fixé sur la bague lisse (44) par le moyen de vis traversant les trous de passage (45) et (46) pour prendre la pièce (58) de même forme que l'écrou (54), lequel ensemble de translation comporte une colonne (59) alésée ayant un corps lisse (60) d'un diamètre légèrement plus petit que l'alésage de la bague (44) et comportant deux rainures débouchantes (61) (62), une gorge de segment (65), une collerette de fixation (66) et deux logements de roulement (63) et (64) pour recevoir respectivement les roulements à billes (67) et (68) sur lesquels s'appuie une vis (72) munie d'une roue d'engrenage (73), de deux portées de roulement (74) et (75) et d'un embout fileté (76), laquelle vis est maintenue en position de travail à l'intérieur et dans l'axe de la colonne (59) par l'écrou de serrage (77) vissé sur l'embout fileté (76) pour actionner l'écrou (55), lequel écrou ayant ses deux bras (56) et (57) engagés respectivement dans les rainures (61) et (62) pour être guidé linéairement et est fixés sur la bague lisse (44) de l'équipage mobile maintenu en pression par un ressort de compression (71) pour rattraper les jeux axiaux en s'appuyant sur une rondelle d'appui (70) arrêtée par le segment d'arrêt (69) logé dans la gorge de segment (65), le couple vis (68) et écrou (54) formant un vérin actionnant en translation l'équipage mobile.
Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que l'axe Elévation est découplé de l'axe Azimut, les deux axes, site et gisement, étant indépendants l'un de l'autre et n'ayant aucune influence l'un sur l'autre
Se déplaçant à l'intérieur du cylindre évidé (1), l'équipage mobile convertie la rotation de la vis (72) en mouvement de translation. En étant découplée de la bague lisse (44) par le moyen du roulement (48), la couronne (49) est entraînée en rotation par le module d'orientation par l'intermédiaire des doigts de guidage (51) et (52) engagés dans les rainures (7) et (8). La translation de l'équipage mobile est directement transmise à la pièce porte antenne (27) par des courroies en rubans métalliques (38) et (39) tendues sur les bobines (14) (36) et (15) (37) et ancrés sur la couronne (49) par les pièces d'ancrage (78) et (79) vissées dans les trou taraudés (53) et (54), les pièces (42) et (43) sont vissées en haut des bobines (36) et (37), empêchent le glissement des rubans métalliques (38) et (39) sur leurs bobines afin d'assurer un entraînement franc et sans glissement de la pièce porte antenne (27). Le mouvement de translation de l'équipage mobile est directement converti en mouvement angulaire à grand débattement (d'horizon à horizon) selon l'axe Elévation. La rotation sans limite (absence de butée de retour) du module d'orientation constitue l'axe Azimut. L'antenne actionnée par ce dispositif se déplace selon deux axes (Elévation sur Azimut) indépendant l'un de l'autre et évoluant dans deux plans perpendiculaires, elle couvre la demi sphère en tout point et passe par le point singulier au zénith.
Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce la transmission de l'axe Elévation est assurée par des éléments souples.
Etant munie d'une collerette de fixation (66), la colonne (59) de l'ensemble actionneur d'axe Elévation est fixée au centre du carter inférieur (80), passe par l'alésage central de l'engrenage (13) pour accéder à l'intérieur du cylindre (1), lequel carter inférieur est assemblé coaxialement avec le carter moyen (40) en bloquant le roulement (12) pour former un bâti rigide et assurer l'alignement nécessaire au bon fonctionnement du dispositif, le moteur (81), étant couplé sur l'engrenage (13) par l'intermédiaire de l'engrenage menant (82), actionne le module d'orientation en rotation totalement libre (sans butée de retour) générant l'axe Azimut (gisement), le moteur (83), étant couplé sur l'engrenage (73) de la vis (72) par l'intermédiaire de l'engrenage menant (84), actionne en translation l'équipage mobile générant l'axe Elévation (site), les moteurs (81) et (83) sont déportés dans le fut en étant montés sur une platine (84) fixée à l'intérieur de l'évidement du carter inférieur (80) muni d'une collerette de fixation (85) comportant des trous de fixation pour assembler le dispositif sur la satellite, lequel carter inférieur (80) est fermé par la plaque (86).
Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que les moteurs actionnant les axes Azimut et Elévation sont déportés dans le fût et sont eux mêmes fixes.
La ligne cinématique de ce dispositif est simple en ce qu'elle ne comprend qu'un seul étage de conversion mécanique, par conséquent les pertes mécaniques, les jeux de fonctionnement ainsi que la masse du dispositif, sont réduits au minimum. En ayant le moteur actionnant l'axe Elévation déporté dans le fût, et n'étant pas limitée dans sa rotation par un câblage ascendant, la tourelle de ce dispositif est passive, légère et omnidirectionnelle. L'antenne fixée sur la pièce porte antenne articulée (27) est irréversible c'est à dire qu'un effort appliqué sur l'antenne ne peut pas faire tourner le moteur (83) actionnant l'axe Elévation.
Selon des modes particuliers de réalisation, l'équipage mobile peut intégrer le moteur l'actionnant en translation. En effet, cette variante comporte un plateau (87) muni d'un trou central (88), d'une portée de centrage (89) et de deux ailes parallèles (90) et (91) recevant un moteur (92) couplé sur un train d'engrenage (93) entraînant un pignon de sortie (94), une bague épaulée (95) comportant une portée de roulement (96) est fixée coaxialement sur le plateau (87) et recevant le roulement à billes (97) portant la couronne découplée (98), une bague épaulée (99) ayant un alésage central (100) comportant une rainure longitudinale (101) est fixée dans le trou (88) pour que l'équipage mobile coulisse sur une colonne cylindrique (102) ayant un alésage central débouchant (103) et une collerette de fixation (104) et est munie d'une crémaillère rapportée (105), le pignon de sortie (94) étant couplé sur la crémaillère (105), le moteur (92) actionne l'équipage mobile en translation en ayant sa couronne (98) entraînée en rotation par le cylindre évidé (1) du module d'orientation, le câblage d'alimentation électrique du moteur (92) passant par l'alésage intérieur (103) de la colonne (102).
Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que le moteur actionnant l'axe Elévation (site) est déporté dans le fût en étant intégré dans l'équipage mobile.
Cette variante d' actionneur d'axe Elévation peut remplacer l'actionneur décrit en premier étant bien entendu que le moteur (83) actionnant celui-ci disparaît. Les couronnes (49) et (98) étant identiques, les collerettes de fixation (66) et (104) ayant le même diamètre et les mêmes trous de fixation, les deux actionneurs d'axe Elévation sont interchangeables.
Dans ce dispositif selon l'invention, tous les éléments tournants sont montés sur des roulements à billes en acier inoxydable à contact oblique et précontraints, la vis (72) et son écrou (ou douille) (55) sont à billes précontraintes, l'engrenage (13) est un engrenage à rattrapage de jeux permanent, toutes les tolérances de fonctionnement sont définies en appliquant un coefficient de dilatation tenant compte de l'amplitude thermique régnant dans le satellite étant donné qu'il est tour à tour exposé ou caché au soleil (satellite spinné, c'est à dire en rotation sur lui-même), cet écart important de température rendant nécessaire l'utilisation de matériaux à faible coefficient de dilatation, la forme de la tourelle (18), de la pièce porte antenne (27), l'épaisseur des courroies en rubans métallique (38) et (39) ainsi que l'épaisseur de la paroi du cylindre évidé (1) sont à définir par des calculs par éléments finis afin de les optimiser pour résister aux accélérations lors du décollage de la fusée pour la mise en orbite du satellite, l' entraxes des deux couples de bobines (14) (36) et (15) (37) est supposé d'une valeur suffisante pour que les courroies (38) et (39) soient correctement tendues, la mise en œuvre de ce dispositif nécessitera certainement un moyen pour régler la tension de ces courroies soit en faisant varier la valeur d'entraxes des bobines, soit en intégrant un moyen de tension des courroies dans les bobines (36) et (37) par exemple en utilisant des courroies rompues ayant leurs extrémités enroulées sur des rouleaux équipés de roues à rochet arrêtées par des cliquets anti-retour. Le dispositif selon l'invention est une motorisation d'antenne biaxes
Elévation sur Azimut à moteurs déportés et à tourelle passive et omnidirectionnelle.

Claims

REVENDICATIONS
1) La présente invention concerne un dispositif de motorisation d'antenne du type Elévation sur Azimut à moteurs déportés et à tourelle passive embarquant une antenne omnidirectionnelle, caractérisé en ce qu'il comporte un module d'orientation comprenant un cylindre évidé (1) ayant sur son corps deux rainures opposées (7) et (8) et deux portées de roulements (9) et (10) une à chaque bout, il est muni d'une roue d'engrenage rapportée (13), de deux bobines (14) et (15) équidistantes sur son fond et d'une tourelle (18) rapportée munie d'une pièce porte antenne articulée (27) en étant actionnée par deux éléments souples (38) et (39) ancrés sur la couronne (49) (98) d'un équipage mobile se déplaçant sur une colonne (59) (102) à l'intérieur du cylindre évidé (1) en étant actionné en translation par le moteur (83) (92), laquelle couronne (49) (98) est découplée de la pièce à alésage lisse (44) (87) en étant montée sur le roulement à billes (48) (97) pour être entraînée en rotation par le moyen de deux doigts équidistants (51) et (52) implantés sur son diamètre extérieur et circulant dans les rainures (7) et (8) du cylindre évidé (1), le module d'orientation, étant monté en liaison pivot en s'appuyant sur les roulements (11) et (12) montés sur les portées (9) et (10) à l'intérieur du carter moyen (40), est actionné en rotation par le moteur (81), lequel carter moyen (40) est fermé par la rondelle (41) et est assemblé coaxialement avec le carter inférieur (80) fermé par la pièce (86), les moteurs (81) et (83) respectivement couplés sur les engrenages (13) et (73) sont montés sur la platine (84) fixée à l'intérieur du carter inférieur (80), le moteur (92) couplé sur la crémaillère (105) par l'intermédiaire du train d'engrenage (93) est fixé sur la pièce à alésage lisse (87), tous les moteurs étant fixes et déportés dans le fût.
2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le cylindre (1) du module d'orientation est une pièce cylindrique évidée comportant sur son fond, et de part et d'autre de l'alésage (2) recevant l'engrenage (13), deux rainures débouchantes (3) et (4) perpendiculairement coupées en leur milieu par deux empreintes borgnes (5) et (6) recevant deux axes (16) et (17) portant les bobines (14) et (15) libres en rotation.
3) Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le cylindre évidé (1) porte, coaxialement assemblée, une tourelle (18) ayant deux ouvertures opposées (19) et (20) de part et d'autre de deux branches symétriques (21) et (22) munies de deux alésages alignés (23) et (24) recevant les axes épaulés (25) et (26) portant une pièce porte antenne articulée (27), ayant deux branches parallèles (28) et (29), par l'intermédiaire des roulements (32) et (33) montés dans les logements (30) et (31) et bloqués par les écrous (34) et (35), les bobines (36) et (37) fermant sur les roulements (32) et (33) en étant assemblées coaxialement avec les logements (30) et (31), le cylindre évidé (1) munie de l'engrenage (13) et assemblé coaxialement avec la tourelle (18) pour former le module d'orientation qui, étant actionné en rotation par le moteur (81) par l'intermédiaire de l'engrenage menant (82), génère l'axe Azimut.
4) Dispositif selon les revendications 1 , 2 et 3 caractérisé en ce que les éléments souples (38) et (39) sont des courroies en ruban métallique inoxydable, la courroie (38) est tendue sur les bobines (14) et (36) en passant par l'ouverture (19) en étant bloquée par la pièce (42) fixée en haut de la bobine (36) et ancrée sur la couronne (49) (98) par le moyen de la pièce (78) fixée dans le trou (53), la courroie (39) est tendue sur les bobines (15) et (37) en passant par l'ouverture (20) en étant bloquée par la pièce (43) fixée en haut de la bobine (37) et ancrée sur la couronne (49) (98) par le moyen de la pièce d'encrage (79) fixée dans le trou (54).
5) Dispositif selon les revendications 1, 2, 3 et 4 caractérisé en ce que l'équipage mobile comporte une bague lisse (44) ayant un épaulement, deux trous équidistants (45) (46) de passage de vis sur sa face et une portée de roulement (47) recevant un roulement à billes (48) découplant une couronne (49) en étant monté dans le logement de roulement (50), laquelle couronne est libre en rotation, l'ensemble étant muni du moyen de ne pas se déboîter.
6) Dispositif selon les revendications 1, 2, 3, 4, et 5 caractérisé en ce que l'équipage mobile est actionné en translation sur la partie lisse (60) d'une colonne (59) alésée munie d'une collerette de fixation (66) pour être assemblée coaxialement dans le carter inférieur (80) et de deux rainures (61) (62) opposées débouchant dans son alésage et contenant une vis (72) munie d'un engrenage en bout (73), de deux portées (74) et (75) et d'un embout fileté (76), laquelle vis est montée en liaison pivot en s'appuyant sur les roulements (67) et (68) montés respectivement dans les logements (63) et (64) à l'intérieur de la colonne et est maintenue en place par un écrou (77) fileté sur l'embout (76) en venant s'appuyer sur le roulement (68), la vis (72) reçoit un écrou (55) de forme cylindrique muni de deux branches opposés (56) et (57) ayant deux trous taraudés, les deux branches dépassant en glissant juste dans les rainures (61) et (62), une pièce de même forme (58) fermant sur l'équipage mobile pour l'entraîner en translation générant l'axe Elévation, un ressort de compression (71), s'appuyant d'un côté sur une rondelle d'appui (70) arrêtée par le segment d'arrêt (69) logé dans la gorge (65) et de l'autre sur l'écrou (55), rattrape les jeux de translation. 7) Dispositif selon les revendications 1,2,3, et 4 caractérisé en ce que l'équipage mobile comporte un plateau (87) muni d'un trou central (88), d'une portée de centrage (89) et de deux ailes parallèles (90) (91) recevant le moteur (92) couplé sur un train d'engrenages (93) pour entraîner un pignon de sortie (94), une bague épaulée (95) comportant une portée de roulement (96) est fixée coaxialement sur le plateau (87) et recevant en le bloquant le roulement à billes (97) portant la couronne découplée (98), une bague de guidage (99) ayant un alésage central (100) comportant une rainure (101) est fixée dans le trou (88) pour coulisser sur une colonne (102) ayant un trou central débouchant (103) et une collerette de fixation (104), laquelle colonne (102) est munie, longitudinalement, d'une crémaillère rapportée (105) couplée sur l'engrenage de sortie (94), le moteur (92) couplé sur la crémaillère (105) par l'intermédiaire de l'engrenage de sortie (94) génère l'axe Elévation, le câblage du moteur (92) passant par le trou central (103) de la colonne (102).
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