Système de séparation électrique d'étage de fusée

Système de séparation électrique d'étage de fusée

Conception d'un système de séparation d'étage de fusées ne mettant pas en oeuvre de moyens pyrotechniques.

 

Système de séparation électrique d'étage de fusée
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Définition

Le système de séparation représente l’ensemble des éléments nécessaire au maintien de la cohérence mécanique entre les deux parties de la fusée durant la phase propulsé et balistique. A un moment Ts, le système de séparation libère le second étage.
Ts est une valeur fixe relative à la sortie de rampe.

Structure

Le système se compose de structures imprimés en 3D qui réalisent la jonction entre les deux étages par un système de fixation “mâle”, “femelle” .

 

 

 

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Structures imprimées en PHA (Polyhydroxyalcanoate), en rouge la fixation femelle (1er étage) en jaune la fixation mâle (2nd étage)

 

 

 

 

Premier étage

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Le premier élément imprimé est solidaire du premier étage. Il fixée à la structure aluminium par 3 vis M5.(en rouge)

Cet élément est composé outre sa structure principal, de 9 billes réparties en collier qui sont maintenus chacune dans une galleries cylindrique. 
separation-3.JPG Un anneau imprimé en 3D permet de positionner les billes de deux manières:

  • En butées externe sur le support des billes. Avec ⅓  du rayon à l'extérieur de la galerie.
  • Libre de se déplacer dans la galerie.

Des galeries creusés en miroir de celles du support de billes sur l’anneau permettent d’agrandir l’espace disponible aux billes lorsques les deux galeries se font faces.

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Cette action est réalisée par la mise en rotation de l’anneau sur l’axe de la fusée par un servomoteur fixée à la structure principal, sous l’anneau.

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Trois couples de ressort et douilles sont positionnés en alternance avec les supports de billes.
Chaque ressort possède une tension sous charge de 211.82 N assurant lors de leur compression une tension équivalente de 1266 N.

Enfin la structure est également le support de l’électronique de commande, un microcontrôleur.

 

Second étage

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Le second élément est composé d’une structure unique imprimée 3D fixée à la structure aluminium du second étage par 3 vis M5.

separation-7.JPG Les trois prolongements ou “pinces” sont creusées d’une galerie cylindrique où viennent se positionner l'extrémité des billes de la structure du premier étage.

 

 

 

 

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Six trous sont creusés en alternance avec les “crochets” et viennent accueillir les douilles de maintien des ressorts du premier étage.

 

 

Fonctionnement

Avant séparation

L’espace disponible aux billes placées dans la structures du premier étage est réduit au minimum par l’anneau en position “verrouillé”.

Les billes sont donc toutes en butée externe et en contact avec les 3 “pinces” de la structures du second étage.

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Les ressort guidés par leur douilles sont compressés contre la structure du second étage et assurent une tension entre les étages.

 

 

 

 

Séparation

Lorsque le temps Ts est atteint, le microcontrôleur commande la rotation de l’anneau central.

  1. L’espace disponible aux billes est augmenté. Elles peuvent se déplacer dans la galerie.
  2. La tension vertical des ressorts met en mouvement les “pinces” qui repoussent les billes vers l'intérieur de la structure.
  3. Les billes n'imposent plus de résistance au second étage qui est éjecté par la tension libéré des ressorts.

 

Test du système

Vidéo réalisée fin mai 2018.

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