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AXES DE RÉFÉRENCES
Système de référence pour Ariane 5 avec l'axe X de roulis
qui passe par la base du lanceur jusqu'au sommet, l'axe Y, pitch qui passe par
les EAP et l'axe Z, Yaw. Ce dernier fait un angle de 45° avec le Nord lorsque le
lanceur est sur le pad.
L'axe des 2 demi-coiffes du lanceur n'est pas
dans l'axe Y des EAP comme on le voit sur ces dessins, elle fait un angle de 25°
avec cet axe. Les raisons sont de 2 ordres: les demi-coiffes sont des éléments
de très grande taille. Au moment de la séparation, le système vertical VSS agit
comme un piston qui ouvre violemment les demi-coiffes; celle ci se referment très
rapidement en raison de leur souplesse et ont un effet de "papillon" ou
battement d'ailes. Ce battement est si important que les coins inférieurs se
repincent très fortement, manquant de rentrer en contact avec les éléments du
lanceur, la case et l'EPC. L'EPC a le long de sa structure des protubérances
pour notamment faire passer la goulotte principale amenant les alimentations
électriques et les canalisations de pressurisation. Afin d'être sur et certain
de ne jamais heurter ses protubérances, les ingénieurs ont tout simplement placé
les bords des demi-coiffe loin d'elle, d'où cet angle de 25°. L'autre raison
tient à la minimalisation des surflux sur les structures adjacentes lors de la
séparation violentes des demi-coiffes. Ce calage permet d'harmoniser aux mieux
la distribution de ces surflux. Enfin, ce calage permet d'aménager plus
facilement les trappes d'accès dans la coiffe pour les clients.
LES INTERFACES EPC
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Les
liaisons bord-sol LBS de l' étage EPC avec en:
1/ Ligne de pressurisation LH2
2/ Réglette de destruction
3/ Ligne de remplissage et d'alimentation LOX
4/ Réglette de destruction
5/ Ligne de pressurisation LOX
6/ Sphère de pressurisation réservoir LOX (145 kg d' hélium)
7/ Sphère de pressurisation du système GAM (hélium) |
Interfaces EPC des premiers exemplaires
d'Ariane 5 et du dernier VA261 en 2023
LA TABLE ARIANE 5
La table de lancement Ariane 5: mobile, la
structure de 870 tonnes se déplace sur rails. Elle supporte le lanceur (1700
tonnes en tout) et assure les connexions avec le sol, aussi bien dans le BIL, le
BAF qu'en ZL. Le mat culmine
à 58 mètres et supporte la grande majorité des ombilicaux. Elle comporte trois
niveaux : un premier pour l’interface fluidique, un second pour les fonctions de
contrôle / commande, et un troisième pour les ressources de puissance et de
conditionnement d’air.
Un système hydraulique assure les mouvements de levage et de descente de
la table.
Dans le mat de la table sont
installés:
_ les systèmes de ventilation
lanceur par air froid et sec , notamment pour la jupe avant de l'EPC, la JAVE et la charge utile;
_ les interfaces clients,
constituées par de très nombreux câbles;
_les systèmes de largage et
de pendulage des ombilicaux et leurs contrepoids;
_les systèmes permettant
d'ouvrier et de fermer les bras cryogéniques enfermés dans deux nouveaux
caissons situés de chaque coté du mat;
_ une partie des systèmes
fluides liés à l'étage cryogénique ESC A;
_ le système amortisseur
véhicule SAV, qui permet de stabiliser le lanceur posé sur sa table;
_ les caméras de contrôle;
| Du
haut vers le bas, on trouve les ombilicaux suivants : |
| - POP,
Prise Ombilicale Pneumatique, servant au conditionnement d'air pour
les satellites-clients sous coiffe. En version lancement simple ou
lancement double avec Sylda (donc sous coiffe) il n'y a qu'une POP ;
en lancement double avec Speltra, il en faut 2. C’est
un gros boa de conditionnement d’air.
- POECoiffe, Prise Ombilicale
Electrique permettant l'alimentation électrique des clients
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En bleu, les zones autorisées pour les accès
coiffe et les fenêtres radio. Distance mini entre 2 accès 120
cm, distance mini entre un accès et une porte radio 120 cm et
distance mini entre 2 portes radio 65 cm. L'accès coiffe fait 60
cm de diamètre, celui de la porte radio 25 cm. AE autorise 3
portes maximum par demi-coiffe quelque soit le nombre de
passagers.
En noir, les 2 prises POP et la POE au milieu |
- POECase, lien électrique entre le
lanceur et le sol, alimentation électrique et passage des mesures,
physiquement implanté sur la Case à Equipements |
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| Les
bras cryogéniques supportent les interfaces de remplissage et de
vidange de l'étage supérieur cryotechnique ESCA. Ils ont été
rajoutés sur la tour de lancement initiale lors de l'introduction de ce
nouvel étage, et ne servent donc pas pour les tirs avec l'EPS, étage
à ergols stockables directement rempli au BAF, Bâtiment d'Assemblage
Final. Ils ne servent que pour l'ESCA, l'EPC étant rempli directement
par le sol en bas de l'étage. C'est le
consortium Latécoère Services, filiale équipementier du group service
industriel ADF avec Airl Liquide et Cégelec qui les ont conçus.
Bras cryogéniques de l'étage ECA, LOX et LH2
2 caissons abritant le système des bras
cryogénique alimentant l'étage ECA d'Ariane 5 ont été monté de chaque coté du
mat ombilical de chaque table de lancement.
En raison des différences de taille et de conception entre les
deux lanceurs, il a fallu adopter une architecture très différente de celle des
bras utilisés sur Ariane 4. Les nouveaux bras, porteurs également de "plaques à
clapets" pour la connexion à l'étage, ne seront déconnectés de l'étage qu'une
fois le moteur Vulcain de l'étage principal cryotechnique (EPC) allumé. Ils se
rétracteront en moins de 4,5 secondes, avant l'allumage des accélérateurs à
poudre (EAP). Ils ont été munis d'une articulation qui permet de les replier
rapidement sous l'effet de puissants contrepoids.
Le bras de gauche (quand on regarde le
lanceur depuis la tour) supporte les interfaces Hydrogène (liquide et gazeux), celui
de droite ceux relatifs à l'Oxygène et à l'Hélium de pressurisation
et de commande. L'interface proprement dite avec le lanceur s'appelle la
plaque à clapets ; son dégondage est assez critique en raison d'une
cinématique assez complexe et des efforts nécessaires pour combattre
le givre : pour cette raison, et pour maîtriser complètement cette
phase, on a choisi ce principe déjà bien connu sur Ariane 4 de bras
rétractables (contrairement aux japonais par exemple qui ont de simples
ombilicaux fluides).
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-
CPH et CPO, Connecteurs de Purge côté Hydrogène à gauche et
Oxygène à droite
| Le retrait des bras se fait en temps
négatif, c'est-à-dire avant le lancement. Il a été jugé qu'il
serait trop critique de le faire en temps positif si on devait avoir un
problème mécanique : le décollage avec un bras non rentré serait
certainement catastrophique. Du coup, si on a un tir avorté, la vidange
de l'ESCA se fait à travers d'autres lignes ombilicales appelées
lignes de purge qui permettent le dégazage lent des ergols. |
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| Les différents tuyaux amenant
l'Hydrogène liquide et gazeux ainsi qu'une forte collection de petits
lignes permettant la ventilation et l'assainissement de cette zone, ainsi
que les mesures électriques nécessaires. On note également la
protection thermique (manchons aluminisés) sur les lignes et sur les
clapets (mousse blanche style PVC alvéolé). On note sur le dessus la
cablette de déverrouillage qui en se tendant va commander la séparation
mécanique de la plaque. On voit aussi la casquette qui protège la plaque
de la pluie, potentiellement gênante dans cette zone très froide. |
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| Le dégondage
se fait par rotation par rapport au bas de la plaque, puis rétractation
par un câble avaleur et pendulage via deux câbles. On notera la bordure
de givre sur l'ESC après séparation. On note enfin, après séparation
de la plaque, les trois clapets côté lanceur. |
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| A droite de la plaque se trouve le CPH,
Connecteur de Purge Hydrogène, qui n'est largué qu'en temps positif,
après décollage. C'est par ce connecteur que dégaze l'Hydrogène qui
s'est réchauffé dans le réservoir, évitant ainsi une surpression, et
c'est lui qui sert à vidanger le réservoir en cas de tir avorté,
c'est-à-dire non-décollage, mais après ouverture des bras CRVO. On voit
bien les diverses cablettes qui interviennent dans son largage. |
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- POPEPC, interface pneumatique
permettant de ventiler à l'Azote la cavité entre le haut de l'EPC et
le base de l'ESC.
Le décrochage des ombilicaux se fait
en temps positif, c'est-à-dire après le décollage du lanceur.
Chaque ombilical est relié à la tour par trois séries de câbles
(parfois plus quand on dédouble une fonction) : - le premier de
longueur fixe sert à tirer sur la gâchette de déverrouillage ; il
est passif et n'agit qu'en s'opposant au mouvement du lanceur - le
deuxième de longueur fixe également fait le pendulage, c'est-à-dire
supporte l'ombilical via un point fixe situé sur le mat, bien au
dessus ; le câble permettra ainsi à l'ombilical de suivre une
trajectoire en arc de cercle jusqu'au matelas de protection sur le mat
- le troisième fait l'avalement : dès que l'ombilical est
déverrouillé, ce câble de longueur variable va attirer l'ombilical
vers le mat le plus rapidement possible afin d'éviter toute
interférence avec le lanceur ou son jet. L'avalement se fait
simplement de façon passive par la chute d'un contrepoids dans le mat
via un jeu de poulies et de renvois. Les prises ombilicales elle-même
sont des équipements complexes, assez lourds et requérant donc une
attention particulière. Pour éviter de les endommager lors de
l'avalement avec un choc fort contre le mat, on place des matelas aux
hauteurs ad-hoc pour amortir le choc. |
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| Les
débris que l'on voit tomber le long du lanceur après son décollage
sont les morceaux de la COSYVE, Coque du Système de Ventilation.
L'interface avant entre les EAP et l'EPC, ce qu'on appelle le DAAV,
est fixé côté EAP sur une structure assouplissante appelée DIAS,
Dispositif Assouplissant, structure hybride métal caoutchouc, formé
d'un grand nombre de couches lamifiées (structure s'avoisinant un peu
avec celle d'un pneu de voiture).Or pour que ce DIAS assure
correctement sa fonction, il faut que les lamifiés caoutchouc soient
dans une gamme précise de température. Pour tenir compte des
nombreuses incertitudes qui peuvent jouer (jour nuit, position du
soleil, durée d'ensoleillement avant le lancement, pluie…) on a
choisi de ventiler ce DIAS au sol; |
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| Pour
cela, on a besoin d'une housse autour du DIAS, la COSYVE, coque rigide
mais très légère et fragile. Lors du décollage, le
raccourcissement du DIAS consécutif à l'introduction des efforts EAP
casse cette coque dont les débris, très légers, tombent autour du
lanceur. C'est un principe analogue que l'on utilisait sur Ariane 1 à
4 pour ventiler le deuxième étage L33 au sol. |
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_ les caissons LBS, liaisons
bord sol, permettant d'isoler et de protéger les ombilicaux des flammes
du lanceur au moment de leur largage; |
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| Les
interfaces fluides de l'EPC (remplissage, vidange, liquide, gaz)
se font par l'arrière de l'étage par l'intermédiaire de
caissons montés sur la table de lancement, toutes les interfaces étant
regroupées en deux zones, le caisson LBS hydrogène à gauche et
celui d'oxygène à droite. La déconnexion se fait en temps
positif. Elle est générée par le mouvement du lanceur qui, par
un système de bielles, casse chaque ligne d'interface dans une
zone fragilisée que l'on appelle pièces AKC (à casser). Dès
que les pièces sont cassées, elles sont avalées vers le bas par
un système de ressorts qui les guide dans un caisson protecteur,
caisson LBS, sur lequel vient rapidement se refermer une lourde
porte protégeant cette zone sensible des méfaits du jet du
lanceur. La fermeture de la porte est passive, induite à nouveau
par le mouvement du lanceur : une tige appuyée sur l'arrière du
BM (Bâti Moteur) EPC est libérée lors du décollage ; un
contrepoids permet alors la translation de la porte qui referme le
caisson LBS.
Les ombilicaux LOX de l'EPC dans leur
caisson, sur la table
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