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 extrmes 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 mme famille de brevets que la présente invention, le seul point commun avec le présent brevet étant qu'ils s'inscrivent dans le mme 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 tre 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 tre) 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 tre 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-mme 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-mmes 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 fig. 6 et fig. 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 étagés (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 empchée 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 empchée 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 tre 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 oeuvre 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 mme 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 tre 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) arrtée par le segment d'arrt (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), empchent 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 fût 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 mmes 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 mme diamètre et les mmes 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-mme), 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 oeuvre 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 arrtées 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.