(12) Oversettelse av europeisk patentskrift (11) NO/EP 21767 B1 (19) NO NORGE (1) Int Cl. B64G 1/28 (06.01) B64G 1/64 (06.01) G01C 19/26 (06.01) B64G 1/22 (06.01) B64G 1/66 (06.01) Patentstyret (21) Oversettelse publisert 13.11.18 (80) Dato for Den Europeiske Patentmyndighets publisering av det meddelte patentet 13.08.21 (86) Europeisk søknadsnr 091608.8 (86) Europeisk innleveringsdag 09.06.0 (87) Den europeiske søknadens Publiseringsdato 09.12.09 () Prioritet 08.06.06, FR, 0803166 (84) Utpekte stater AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO SE SI SK TR (73) Innehaver THALES, 4, rue de Villiers, 920 Neuilly-sur-Seine, Frankrike (72) Oppfinner Baudasse, Yannick, 39 boulevard Emmanuel, 061 Grasse, Frankrike (74) Fullmektig Tandbergs Patentkontor AS, Postboks 170 Vika, 0118 OSLO, Norge (4) Benevnelse Enhet til fastholdelse av minst ett mobilt objekt som kan brukes på nytt, som er festet uavhengig og uten støt, til romfartøyer (6) Anførte publikasjoner EP-A- 0 614 807 EP-A- 0 729 88 US-A1-0 061 9
1 1 2 3 Beskrivelse [0001] Den foreliggende oppfinnelsen gjelder for en innretning til fastholdelse som kan brukes igjen og som er festet til minst ett objekt i løpet av minst en operasjonell fase til bruk av dette (disse) objekt(ene). [0002] Visse utstyr som man plasserer om bord på satellitter og romfartøyer er ømfintlige (for eksempel instrumenter, slik som optiske instrumenter, gyroskoper, antenner som kan foldes ut...) og risikerer å bli skadd i løpet av utskytingen hvori satellittene blir utsatt for støt eller svært raske akselerasjoner. [0003] For å unngå slike skader, så iverksetter man vanligvis systemer som kalles til binding som fester disse utstyrene mot en funksjonell overflate som er solid festet til satellittens struktur. Visse konfigurasjoner til innredning på innsiden av satellittene gjør tilgangen til systemene til binding umulig eller vanskelig (for eksempel etter forsøk på «bakken»). Denne tilgangen er nødvendig fordi de fleste av de nåværende systemene til binding bruker enten smeltbare komponenter, eller elementer som kan trekkes inn (eller som kan gjøres i stand på nytt og som trenger en intervensjon). På grunn av dette, når de ikke er bundet lenger, gjør ikke disse systemene det mulig å sette dem i stand igjen automatisk for en fremtidig bruk. I tillegg er mange instrumenter som skal bindes fast, eller undersystemer omkring, ofte følsomme overfor støt som blir skapt av de pyrotekniske komponentene ved fjerningen av bindingene. [0004] For tiden, omfatter de foreslåtte systemene for frigjøring av disse lenkene til binding hovedsakelig systemer som er baserte på å sette dem under spenning (trekking) av et trekkobjekt. Frigjøringen av trekkobjektet fører til adskillelsen av objektet som skal bindes fast fra den funksjonelle overflaten. Å sette denne typen av binding i stand igjen for å kunne brukes på nytt i løpet av den samme flygingen nødvendiggjør en intervensjon av personer. [000] Man kjenner til ifølge dokumentet EP-A-0 614 807 en innretning til binding som omfatter en innretning til binding som ikke kan skilles fra innretningen som den binder fast og med hvilken den er integrert, denne innretningen er ikke tilpasningsdyktig for binding av optiske instrumenter. Man kjenner videre til ifølge dokumentet EP-A-0 729 88 en innretning som er tung og plasskrevende og som ikke kan passe til binding av optiske instrumenter som er monterte om bord på satellitter. Til slutt, kjenner man til ifølge dokumentet US 0/061 9 et system for lagring av energi med hjul som ikke har noen mulighet for binding av instrumenter som er monterte i en satellitt. [0006] Den foreliggende oppfinnelsen har som hensikt å lage en innretning til fastholdelse som kan brukes igjen og som er festet til minst et ømfintlig objekt mot en funksjonell overflate som er solid festet til satellittens struktur i løpet av minst en operasjonell fase som er relativ til denne satellitten som forenkler tilgjengeligheten til objekter som er fastholdt på denne måten og intervensjoner på disse objektene, mens
2 1 2 3 man unngår å skade disse objektene under effekten av brutale akselerasjoner, både i løpet av denne (disse) operasjonelle fasen(e) og i løpet av bindingen og i løpet av fjerningen av bindingen. [0007] Innretningen som er i samsvar med oppfinnelsen som er definert av patentkravet 1 omfatter en rigid struktur som delvis omslutter dette objektet og som støtter minst en fast hake og en mobil hake som er omtrentlig rett foran den faste haken, objektet er blokkert mellom den faste haken og den mobile haken i løpet av hele varigheten til den sikrede fastholdelsen. [0008] Ifølge en annen karakteristikk ved oppfinnelsen, for objektene som omfatter minst ett element som har minst en grad av frihet utenom vedlikehold og som er ømfintlige ved akselerasjoner, blir fastklemmingen mot den faste haken oppnådd ved sammenklemming av minst ett elastisk element som er plassert mellom det nevnte elementet og en fast del av den rigide strukturen. Dette elastiske elementet kan være mekanisk, magnetisk, hydraulisk eller pneumatisk. [0009] Den foreliggende oppfinnelsen vil bli bedre forstått ved lesningen av den detaljerte beskrivelsen av en metode for utførelse som er tatt som et eksempel som ikke er begrensende og som er illustrert av den vedlagte tegningen, på hvilken: - figurene 1 og 2 er forenklede visninger fra siden av en innretning, respektivt når den er bundet og når den ikke er bundet til en ømfintlig, mobil del og - figurene 3 og 4 er visninger i tverrsnitt av et eksempel på en applikasjon av innretningen som samsvarer med den foreliggende oppfinnelsen, respektivt i en ikke-bundet tilstand og i en bundet tilstand til en gyroskopisk aktuator som skal brukes i en satellitt. [00] Oppfinnelsen er beskrevet under med referanse til en gyroskopisk aktuator (detaljert i figurene 3 og 4), men det er klart at oppfinnelsen ikke er begrenset til denne applikasjonen og at den kan iverksettes for å beskytte all slags materiell som hvert omfatter minst en ømfintlig del for effektene til akselerasjon (mekaniske og mekanisktermiske krav) som er brå og kraftige minst i løpet av en fase av livet deres, om det er om bord på satellitter eller andre typer av romfartøyer, eller materiell som er plassert på hvilke som helst av støtter, disse ømfintlige delene er av typen som minst har ett element som vanligvis er mobilt, som minst har en grad av frihet, disse elementene, eller deres forbindelse med materiellet som de omfatter bør være beskyttet minst i løpet av en fase av livet sitt. [0011] Man har skjematisk vist på figurene 1 og 2 en innretning 1 til sikret fastholdelse av ømfintlige deler 2 og 7 av et objekt 3 som er mobilt i rotasjon. Ømfintligheten til delen 2 ligger mer spesielt i dennes rotasjonsakser og leddene som gjør denne rotasjonen mulig, mens ømfintligheten til delen 7 ligger mer spesielt i selve
3 1 2 3 nyttelasten. Denne innretningen 1 omfatter spesielt et rigid understell 4 som har en generell form av en «U» og som er utstyrt med en fast hake (eller med stoppekrage) og en mobil hake 6 ved hjelp av en skruestikke. Selvsagt, i tilfellet hvor objektet 3 har en kompleks ekstern form i stedet for å ha en flat overflate, slik det er vist på tegningen, har den faste haken en overflate til feste av en tilsvarende form. Aksen 6A, er forflyttingsaksen til den mobile haken. Selvsagt er formen til understellet og dettes mål tilpasset til objektet 3. [0012] For iverksettingen av denne innretningen 1, kan man enten feste understellet 4 til en rigid struktur (som ikke er vist), slik det er tilfellet for understellet som er vist på figurene 1 og 2, ellers kan man bruke en automatikk (som ikke er vist) som forflytter understellet 4 og/eller objektet 3 mot det andre, slik at de opptar plasseringene som er vist på disse figurene, når man skal sørge for den sikre fastholdelsen av den ømfintlige delen. [0013] Objektet 3 omfatter hovedsakelig en hoveddel 7 som omfatter en rund uthulning som støtter den ømfintlige komponenten til styring 2. På en generell måte, gjør denne delen 2 det mulig for objektet 3 å være mobilt i rotasjon og/eller i overføring etter frigjøringen av den sikrede fastholdelsen. I det nåværende eksempelet, er den mobile delen 2 en rotor som dreier rundt en akse som faller sammen med aksen 6A. [0014] Når objektet 3 fungerer normalt, okkuperer delen 2, jevnført med hoveddelen 7, posisjonen som er representert i figur 2, det vil si at den er sentrert jevnført med den runde uthulningen av hoveddelen 7. I tillegg er denne delen 2 fastholdt i denne sentrerte posisjonen med en elastisk eller fleksibel innretning 8 som henger sammen med styringen 2 på den ene siden og på den andre siden av understellet 4 ved hjelp av armen 9. Denne elastiske innretningen kan like gjerne være en mekanisk innretning (fjær, elastisk materiellblokk, slik som en elastomer, en hydraulisk eller pneumatisk innretning...) som en ikke-mekanisk innretning (med en magnetisk eller elektromagnetisk frastøting...). Innretningen 8, i en operasjonell posisjon, bruker et tilstrekkelig trykk for å «motvirke» kraften i omgivelsene (akselerasjoner, baneelementer...) under hvilke objektet 3 kan være underlagt når det er frigjort. På denne måten oppnår man en sterk stivhet i koblingen, så lenge det ikke brukes et større trykk på forspenningen til innretningen 8. [001] Kraften til den mobile haken er, selvsagt, minst tilstrekkelig for å komprimere innretningen 8 og for å holde den komprimert mens den motstår akselerasjonene som objektet 3 kan utsettes for. Hensikten med denne elastiske innretningen er å gjøre det mulig, for det første, at de mobile, ømfintlige delene fungerer normalt, og for det andre å koble, på en mer eller mindre stiv måte, de ømfintlige forbindelsene med de faste delene, slik at de unngår alle bevegelser som
4 1 2 3 risikerer å skade dem. Selvsagt, i en variant som er nevnt under, med to mobile haker, er det ikke nødvendig at dette elementet 8 eksisterer. [0016] For å beskytte denne delen 2 og delen 7 (ømfintlig nyttelast som skal fastholdes, som omfatter optiske instrumenter, magnethjulet...), så planlegges det med oppfinnelsen, ved den sikrede bindingsprosessen, å fjerne koblingen til delen 2 fra en stoppekrage 9A som er dannet på armen 9 som er forbundet med understellet 4. Denne stoppekragen 9A er ikke representert i detalj på figurene 1 og 2, men et mulig eksempel på dette er illustrert i figurene 3 og 4. [0017] I tilfellet som er vist, plasserer man et enkelt objekt mellom haken og 6, men det er klart at man kunne plassere flere ved siden av hverandre hvis de er lignende og hvis de kan plasseres slik, og dette ved å planlegge et tilsvarende antall av stoppekrager, slik som stoppekragen 9A. [0018] Når man styrer (med fjernkontroll, med en timer eller ved hjelp av en akselerasjonssensor, for eksempel) den sikrede bindingsprosessen av del 2, så forflytter styringsmekanismen den mobile haken 6 (for eksempel et stempel til en lineær aktuator) i retningen til den faste haken, og mens denne mobile haken avanserer, så kommer den i kontakt med objektet 3, og så dytter den dette objektet mot den faste haken. I løpet av denne bevegelsen, er ikke delen 2 lenger i kontakt med stoppekragen 9A til armen 9, den elastiske innretningen 8 er komprimert helt til dette objektet 3 kommer i kontakt med den mekaniske stoppekragen. [0019] Styringsprosessen for avslutningen av den sikrede fastholdelsen (frigjøringsprosessen) utføres på motsatt måte: Tilbaketrekkingen av den mobile haken 6 frigjør etter hvert innretningen 8, delen 2 finner så tilbake til sin normale posisjon, jevnført med armen 9 (den kommer tilbake i kontakt med stoppekragen 9A) og denne hoveddelen 7 blir frigjort fra all kontakt med hakene og så 6. [00] Man har representert på figurene 3 og 4 som et eksempel som ikke er begrensende, iverksettelsen av en applikasjon til oppfinnelsen med en gyroskopisk aktuator som er utstyrt med et hjul med et magnetisk ledd. I dette eksempelet, i løpet av lanseringen av satellitten som omfatter denne gyroskopiske aktuatoren, må man samtidig binde to underenheter: Rotoren til hjulet og underenhetene til hjulet på understellet. Hensikten med denne bindingen er å beholde integriteten til delene som utstyrer denne underenheten, vanligvis rotoren til hjulet som er utstyrt med svært ømfintlige magneter som er følsomme mot støt, samt komponentene til styring, motorisering og fasthaking (ikke vist). [0021] Den gyroskopiske aktuatoren er av en type med et dobbelt kardangledd med magnetisk roterende ledd (rotor og stator), dette roterende leddet blir trukket i sin helhet i rotasjon av en motor (ikke vist) som er forbundet med bøssingen 11 ifølge en ortogonal akse med rotasjonsaksen til rotoren sin. I det foreliggende eksempelet, har styringen av hjulet til denne aktuatoren magnetiske ledd, men styringen til den
1 2 3 ortogonale aksen til hjulet (aksen til aktuatoren) har et kulelager. Denne gyroskopiske aktuatoren er velkjent i seg selv, og vil kun beskrives raskt her. Den omfatter en ekstern bøssing 11 som generelt er ringformet som støtter ringformede ledd med rulling 12, 13 som er diametralt motsatte. Leddene 12, 13 har elastiske elementer som er fjærer 14 som er forbundet med statorakselen 1 og som klemmer denne siste mot den motsatte overflaten til disse samme leddene, hvis flate er ortogonal til aksen A til bøssingen. Fjærene 14 støtter en stator 1 som har omtrent samme form som en rund plate. I en ubundet tilstand, anbringer fjærene 14 statoren 1 mot leddene 12 og 13. Bøssingen omfatter i tillegg en rotor 16 som omtrentlig er formet som en rund plate som er utstyrt med ømfintlige magneter som er følsomme overfor støt og som er mobile i rotasjon rundt aksen A. Rotoren 16 er, ved en normal funksjon, i en kort avstand fra statoren 1 (noen millimeter). [0022] Innretningen til binding som er i samsvar med oppfinnelsen omfatter hovedsakelig en lineær aktuator 17 og et transmisjonselement 18 som er bueformet og som overfører den aksiale kraften til aktuatoren til rotoren 16, som støter mot faste stoppekrager på siden 19, på måten som er beskrevet under. Aktuatoren 17 er festet på bøssingen, slik at dennes trykk-knapp 17A forflytter seg ifølge aksen sin A. Forflyttingen til denne trykk-knappen er relativt liten: Noen millimeter og den utvikler en trykk-kraft på omkring 1 til kn. Elementet 18 er mobilt ved overføringen og blir styrt koaksialt til aksen A av statoren 1, og gjennomgår uten kontakt en sentral åpning 16A til rotoren. Dette elementet 18 omfatter en mekanisk stoppekrage som er formet som en støttemur 18A som er formet på dennes del som er plassert mellom rotoren 16 og aktuatoren 17, slik at den er i nærheten av statoren i en ikke-bundet posisjon, uten å komme i kontakt med denne. [0023] Vi har representert i figur 4 den gyroskopiske aktuatoren i en bundet posisjon. For å nå denne posisjonen, så fjernstyrer man aktuatoren 17 hvis trykk-knapp 17A dytter elementet 18 i retning av rotoren 16, hvilket har som effekt å bruke støttemuren 18A på rotoren 16 som kommer i kontakt med statoren 1, så dytter rotoren 16 statoren tilbake ved å komprimere fjærene 14 helt til overflaten til statoren som er motsatt av rotoren kommer i kontakt med faste stoppekrager 19 som er dannet på bøssingen 11. Selvsagt er disse stoppekragene 19 plasserte slik at når statoren 1 kommer i kontakt med dem, blir fjærene 14 normalt komprimerte (uten å bli for mye klemt) mens forflyttingen til trykk-knappen 17A er akkurat tilstrekkelig for å oppnå denne normale komprimeringen. Det er også selvsagt at aktuatoren 17 og dennes styring er planlagte for å opprettholde bindingen så lenge som det er nødvendig, uten tilførsel av likestrøm. På denne måten oppnår man en samtidig immobilisering av hjulets rotor på statoren og av statoren på den eksterne bøssingen. I løpet av fjerningen av bindingen, så styrer et passende signal fra fjernkontrollen som blir sendt til aktuatoren 17 tilbaketrekkingen av trykk-knappen 17A, hvilket fører til at stangen 18
6 trekkes tilbake fra statoren 1 og rotoren 16 til deres opprinnelige posisjoner (slik det er vist på figur 3). [0024] Denne innretningen krever ingen direkte intervensjon av personer til bindingen eller fjerningen av bindingen til helheten, aktuatoren 17 kan fjernstyres på alle passende måter (det eneste kravet er å plassere underenheten rotor-stator i trykkaksen). Ved lanseringen av satellitten, blir rullingene til den gyroskopiske aktuatoren bare litt tvungne, takket være bindingen som bruker helheten av stator og rotor mot den eksterne bøssingen. Dette gjør det mulig å begrense forspenningene på rullingene og altså motstandselementene som er forbundet i arbeidsmetoden. [002] Innretningen til oppfinnelsen har de følgende fordelene: Den har bare en autonom mekanisme som ikke behøver noen ekstern intervensjon, den gjør det mulig å binde flere objekter samtidig, bindingen er progressiv og uten støt, og man har muligheten til å feste et objekt på nytt etter bruk (test eller flyging), hvilket medfører at man sparer tid og utgifter i løpet av produksjonen. 1
7 P a t e n t k r a v 1 1. Innretning til fastholdelse som er sikret og som kan brukes på nytt til minst ett ømfintlig objekt som er følsomt mot støt og akselerasjoner i løpet av minst en operasjonell bruksfase av dette objektet (1, 16), som omfatter en rigid struktur (11) som inneslutter delvis dette objektet (1, 16) og som støtter minst en fast hake (19) og en mobil hake (18, 17A); det nevnte objektet omfatter en stator (1) og en rotor (16); som er karakterisert ved at det nevnte objektet (1, 16) er i tillegg mobilt i rotasjon, jevnført med den rigide strukturen (11); og ved at blokkeringen av objektet (1, 16) blir oppnådd med den mobile haken (18, 17A) som dytter rotoren (16) i kontakt med statoren (1); statoren (1) blir på denne måten trykt helt tilbake mot den faste haken (19) ved å komprimere minst ett elastisk element (14), objektet er blokkert mot den faste haken og den mobile haken i løpet av hele varigheten av den sikrede fastholdelsen. 2. Innretning ifølge patentkravet 1 som er karakterisert ved at objektet (1, 16) er mobilt i rotasjon, jevnført med den rigide strukturen (11) ifølge en akse som er omtrentlig ortogonal til rotorens (16) rotasjonsakse jevnført med statoren (1). 3. Innretning ifølge patentkravet 2 som er karakterisert ved at rotoren (1) og statoren (16) er mobile i rotasjon ved hjelp av magnetiske ledd. 2 4. Innretning ifølge et av de tidligere patentkravene som er karakterisert ved at det elastiske elementet er et mekanisk element.. Innretning ifølge et av de tidligere patentkravene som er karakterisert ved at det elastiske elementet er et element med en lamell, en fjær og en innretning i elastomer-materiale. 6. Innretning ifølge et av de tidligere patentkravene som er karakterisert ved at et elastisk element er et hydraulisk eller pneumatisk element. 3 7. Innretning ifølge et av de tidligere patentkravene som er karakterisert ved at det elastiske elementet er et element med magnetisk eller elektromagnetisk frastøting. 8. Innretning ifølge et av de tidligere patentkravene som er karakterisert ved at de elastiske elementene (14) er i en operasjonell posisjon, man bruker en tilstrekkelig
8 kraft på dem til å «motvirke» kraften i miljøet som objektet (3) kan bli underlagt når det er frigjort. 9. Innretning ifølge et av de tidligere patentkravene som er karakterisert ved at det nevnte objektet er en gyroskopisk aktuator av typen med rotor (16) med magnetisk ledd og at den mobile haken omfatter en trykk-knapp (17A) til aktuatoren og et transmisjonselement (18) uten kontakt i operasjonsmodus, med rotoren og som omfatter en mekanisk stoppekrage (18A) som brukes på rotoren i løpet av hele varigheten til den sikrede fastholdelsen og som dermed bruker denne siste på statoren som selv brukes mot stoppekragene (19) som er formet på bøssingen.. Romfartøy som er karakterisert ved at det omfatter en innretning ifølge et av de tidligere patentkravene.
9