juin 2001Guy Guyot - IAS - 11 juin PROJETS SPATIAUX ASPECTS MECANIQUES IN2P3 - JOURNEES MECANIQUES - 11 et 12 juin 2001

juin 2001Guy Guyot - IAS - 11 juin Plan de l’exposé Général Les éléments physiques d’une mission Spécificités liées au cycle de vie Les matériaux Les charges d’exploitation Les analyses et les tests Les mécanismes Les mesures physiques Validation Exemple de S/C : Planck Conclusion

IN2P3 - JOURNEES MECANIQUES - 11 et 12 juin juin 2001Guy Guyot - IAS - 11 juin Le Spatial Hors atmosphère Hors gravité terrestre Une mission spatiale : UN OBJECTIF -Un lanceur qui constitue la charge la plus importante -Une plate-forme (P/F) (un bus,…), le satellite (S/C) qui est le véhicule porteur -Une charge utile (payload P/L) qui fera l’objet de l’exploitation de la mission

IN2P3 - JOURNEES MECANIQUES - 11 et 12 juin juin 2001Guy Guyot - IAS - 11 juin Les éléments physiques de la mission Le lanceur : agences, états, consortium industriel S/C : industrie spatiale, P/F adaptée à la mission (P/L). Gamme de produits. Récurrence. -Emport -Attitude (pointage, …) -Liaisons sol : télémétrie

IN2P3 - JOURNEES MECANIQUES - 11 et 12 juin juin 2001Guy Guyot - IAS - 11 juin Les éléments physiques de la mission Charge utile (P/L) -Ensemble d’instruments, répondant à un objectif commun et éventuellement à des objectifs opportunistes particuliers. -L’architecture générale est un compromis entre le « meilleur » et le faisable dans le coût annoncé. Elle est en générale gérée par l’industrie (prime contractor du S/C) ou une agence Le spatial scientifique c’est construire un instrument d’une P/L sur une P/F et un lanceur. Nous parlerons donc des aspects mécaniques d’un instrument spatial

IN2P3 - JOURNEES MECANIQUES - 11 et 12 juin juin 2001Guy Guyot - IAS - 11 juin Spécificités du spatial Cycle de vie Environnement à poste : - vide : p < thermique : fond de ciel soleil planète -radiation :UV cosmiques  Mécanique : choix des matériaux

IN2P3 - JOURNEES MECANIQUES - 11 et 12 juin juin 2001Guy Guyot - IAS - 11 juin Radiation

IN2P3 - JOURNEES MECANIQUES - 11 et 12 juin juin 2001Guy Guyot - IAS - 11 juin Spécificités du spatial Cycle de vie Lancement - accélération charges, vibrations, bruit, chocs Ce sont les charges d’exploitation - masse la plus faible possible  Mécanique : dimensionnement  Mécanique : les matériaux les structures les solutions technologiques

IN2P3 - JOURNEES MECANIQUES - 11 et 12 juin juin 2001Guy Guyot - IAS - 11 juin Spécificités du spatial Cycle de vie A poste, en exploitation - cycle de fonctionnement Au sol - AIT, AIV : assembly, integration, test,verification. La conception doit intégrer ces phases en termes généraux (coûts, délais)  Mécanique : actuations, rotations, durée de vie. Qualité et fiabilité (mécanismes)  Mécanique : simplifier ces phases, housing,…

IN2P3 - JOURNEES MECANIQUES - 11 et 12 juin juin 2001Guy Guyot - IAS - 11 juin Les matériaux Vide : dégazage Tenue au rayonnement Tenue aux excursions de température : la thermique spatiale est régie par le rayonnement et la conduction. Les gammes de T sont plus étendues qu’au sol. Il existe des normes et donc il existe des listes de matériaux autorisés (AP). Idem pour les procédés, les assemblages.

IN2P3 - JOURNEES MECANIQUES - 11 et 12 juin juin 2001Guy Guyot - IAS - 11 juin Les charges d’exploitation Dues essentiellement au lancement : lanceur puis S/C lui-même - vibrations sinus et aléatoire - bruit acoustique - chocs dus aux séparations et mise à feu La tenue à ces charges est une exigence dont découle un jeu de spécifications Les spécifications sont données au niveau interface lanceur/S/C, elles sont ensuite traduites aux niveaux suivants

IN2P3 - JOURNEES MECANIQUES - 11 et 12 juin juin 2001Guy Guyot - IAS - 11 juin Les charges d’exploitation I1 LanceurS/CP/LI2 P/LI3 S/C(selon l’architecture) SVM (service module) InstrumentS/S ou équipements On ouvre ici une des grandes méthodes de travail du spatial : la gestion des interfaces, tenue à jour et concrétisée dans un document agréé par toutes les parties, l’ICD (mécanique).

IN2P3 - JOURNEES MECANIQUES - 11 et 12 juin juin 2001Guy Guyot - IAS - 11 juin Les charges d’exploitation Mission définie :objectifs lanceur, S/C Specs instruments connues C’est le responsable AMT (architecture mécanique et thermique) qui émet les specs pour l’ensemble de l’instrument au niveau S/S. Modélisation et normes

IN2P3 - JOURNEES MECANIQUES - 11 et 12 juin juin 2001Guy Guyot - IAS - 11 juin Charges statiques, fréquences propres

IN2P3 - JOURNEES MECANIQUES - 11 et 12 juin juin 2001Guy Guyot - IAS - 11 juin Vibrations aléatoires

IN2P3 - JOURNEES MECANIQUES - 11 et 12 juin juin 2001Guy Guyot - IAS - 11 juin Vibrations sinus

IN2P3 - JOURNEES MECANIQUES - 11 et 12 juin juin 2001Guy Guyot - IAS - 11 juin Acoustique

IN2P3 - JOURNEES MECANIQUES - 11 et 12 juin juin 2001Guy Guyot - IAS - 11 juin Chocs

IN2P3 - JOURNEES MECANIQUES - 11 et 12 juin juin 2001Guy Guyot - IAS - 11 juin Analyses mécaniques

IN2P3 - JOURNEES MECANIQUES - 11 et 12 juin juin 2001Guy Guyot - IAS - 11 juin Analyses mécaniques

IN2P3 - JOURNEES MECANIQUES - 11 et 12 juin juin 2001Guy Guyot - IAS - 11 juin Analyses mécaniques

IN2P3 - JOURNEES MECANIQUES - 11 et 12 juin juin 2001Guy Guyot - IAS - 11 juin Mécanismes

IN2P3 - JOURNEES MECANIQUES - 11 et 12 juin juin 2001Guy Guyot - IAS - 11 juin Mécanismes

IN2P3 - JOURNEES MECANIQUES - 11 et 12 juin juin 2001Guy Guyot - IAS - 11 juin Mécanismes

IN2P3 - JOURNEES MECANIQUES - 11 et 12 juin juin 2001Guy Guyot - IAS - 11 juin Mécanismes

IN2P3 - JOURNEES MECANIQUES - 11 et 12 juin juin 2001Guy Guyot - IAS - 11 juin Mesures physiques

IN2P3 - JOURNEES MECANIQUES - 11 et 12 juin juin 2001Guy Guyot - IAS - 11 juin Validation de la mécanique ConceptionAnalysesTests S/STests Instrument Design Modèles(recalage des modèles) Interfaces Matériaux Modèles (physiques) de l’instrument - Qualification QM - Modèle de vol FM - Rechange SM Exemple

IN2P3 - JOURNEES MECANIQUES - 11 et 12 juin juin 2001Guy Guyot - IAS - 11 juin Planck S/C CAD view SVM PPLM Grooves

IN2P3 - JOURNEES MECANIQUES - 11 et 12 juin juin 2001Guy Guyot - IAS - 11 juin Planck design From Alcatel catia models S1-PLA-001 S1-PLA-002 Plateau-IAS Location on the S/C (Alcatel study 1999) SVM PPLM Exploded view

IN2P3 - JOURNEES MECANIQUES - 11 et 12 juin juin 2001Guy Guyot - IAS - 11 juin SVM level components From Alcatel catia models : S1-PLA-001 S1-PLA-002 Plateau-IAS S orption C ooler C ompressors LFI C ooler C ompressor U nit 4K C ooler A ncillary U nit D ata P rocessing U nit LFI D ilution C ooler T ank D ata P rocessing U nit 4K C ooler E lectronic U nit D ilution C ooler C ontrol U nit D CAU-CCU  2.7 m Estimation A. Arondel

IN2P3 - JOURNEES MECANIQUES - 11 et 12 juin juin 2001Guy Guyot - IAS - 11 juin Planck Alcatel study 3D view From Alcatel catia models : S1-PLA-001 S1-PLA-002 Plateau-IAS REU JFET Box D JFET_Box-REU  2.5 m Estimation A. Arondel

IN2P3 - JOURNEES MECANIQUES - 11 et 12 juin juin 2001Guy Guyot - IAS - 11 juin Exemple : Planck FPU HFI PFU 18 kg LFI + HFI FPU 40 kg 500

IN2P3 - JOURNEES MECANIQUES - 11 et 12 juin juin 2001Guy Guyot - IAS - 11 juin Conclusion La mécanique spatiale a de forts « drivers » Elle nécessite des analyses importantes Elle a besoin d’être validée physiquement -Les tests et moyens de tests sont à prévoir -Le plan de développement de l’instrument doit prévoir cette validation -C’est une mécanique de « l’utile et de l’impossible » -Les mécanismes restent un point dur -Qualité et fiabilité sont à l’ordre du jour -C’est une discipline enthousiasmante