CAPLP 3ème Concours - Génie mécanique - Option construction - 2023 - Épreuve écrite disciplinaire

CAPLP 3ème Concours

Section : Génie mécanique
Épreuve d'admissibilité
Option construction

Support : Positionneur de satellite.

Mise en situation

Contexte de l’étude

La société Thales Alenia conçoit et assemble des satellites de télécommunications, d’observation de la terre, de navigation, etc. Le satellite est envoyé dans l’espace à l’aide d’un lanceur (fusée), pour être placé sur une orbite géosynchrone autour de la Terre, telle que sa période orbitale corresponde à la durée de la révolution de la Terre. La Figure 1 détaille les différentes phases du lancement du satellite, ainsi que son placement en orbite géosynchrone.

Pendant la phase 2, le satellite est propulsé par son moteur d’apogée sur différentes orbites de transfert, pour atteindre l’orbite géosynchrone situé à environ 36 000 km d’altitude. Pendant la phase 2 et la phase 6, plusieurs mini-propulseurs placés aux extrémités du satellite permettent de le faire pivoter pour l’orienter. La force de poussée exercée par le moteur d’apogée doit avoir une direction qui passe par le centre d’inertie G du satellite. Une articulation entre le moteur d’apogée et le satellite permet de régler la direction de la force de poussée.

Pour régler correctement la direction de la force de poussée du moteur d’apogée, il faut connaitre la position exacte du centre d’inertie G du satellite.

Cette position doit être déterminée par une série de mesures des caractéristiques inertielles du satellite (position du centre d’inertie et matrice d’inertie). Pour cela, le satellite est maintenu et positionné sur un système appelé positionneur de satellite lui-même placé sur une table de mesure oscillante.

Ces mesures sont effectuées sur le satellite juste avant son acheminement sur la base de lancement de la fusée.

La connaissance de la matrice d’inertie du satellite est essentielle pour corriger l’orientation du satellite dans l’espace, à l’aide des mini-propulseurs, pendant sa phase d’exploitation.

Présentation du système

Le positionneur de satellite, le satellite et la table de mesure sont présentés sur la photo de la Figure 2. Une description détaillée du positionneur et de ses principaux éléments est donnée sur la Figure 3.
 

La structure du site principal 0 est équipée d’un secteur circulaire de rails permettant de guider un chariot 1 et de le faire pivoter autour d’un premier axe horizontal. Ce chariot 1 reçoit le site secondaire 2 qui peut pivoter autour d’un second axe horizontal. Le site secondaire 2 est équipé d’un plateau tournant 3 et d’un adaptateur permettant de fixer le satellite quel que soit son type. Le satellite monté sur l’adaptateur lié au plateau tournant peut alors pivoter autour de l’axe du plateau tournant. Entre le site principal et le sol est placée une table de mesure sur cousin d’air. Cette table de mesure autorise le positionneur (équipé ou non du satellite) à osciller autour de l’axe de la table de mesure.

C’est la mesure de la période d’oscillation qui permet de déduire la valeur de l’inertie de l’ensemble oscillant.

Contenu de l'épreuve 

L’étude est composée de sept parties indépendantes.

Partie I Mise en situation
Partie II Validation de l’exigence 11 : « déplacement en translation »
Partie III Validation de l’exigence 13 : « positionnement horizontal »
Partie IV Analyse de la liaison chariot 1 / structure du site principal
Partie V Conclusion vis-à-vis de la problématique
Partie VI Dimensionnement des actionneurs du site secondaire
Partie VII Conception de la liaison pivot entre la structure du site secondaire 2 et le chariot 1