LE LRV (LUNAR ROVING VEHICLE pour Jeep lunaire).





Fiche d'identité :

Nom : Lunar Roving Vehicle (acronyme: LRV), appelé aussi la jeep (ou rover) lunaire.
Fonction : véhicule bi-place d'exploration du sol lunaire.
Donneur d'ordres : l'état fédéral US via la NASA (National Aeronautics and Space Administration).
Constructeur principal: Boeing Co., Aerospace Group, au Kent Space Center (à côté de Seattle), Etat de Washington.
Nationalité : Américaine.

Masse : 207,291 kg à vide (masse terrestre), 697,17 kg à pleine charge (489,879 kg de charge utile).

Cout du projet: $38 000 000.

Nombre de véhicule construit: 4 de vol (1 pour le vol Apollo XV, 1 pour le vol Apollo XVI, 1 pour le vol Apollo XVII, un qui servit aussi pour les pièces de rechange après l'annulation de nouvelles missions Apollo), et 8 de tests.

- Date d'utilisation:
- Première utilisation lors du vol Apollo XV, le 31 juillet, 1 et 2 aout 1971.
- Le 21, 22, 23 avril 1972, vol Apollo XVI.
.. Et finalement le 11, 12, 13 décembre 1972, vol Apollo XVII.

Véhicule en apparence simple, il est en réalité complexe, c'est aussi la "voiture" la plus chère de l'époque (environ $9 500 000 pièce).

Rover: vagabond.

Son rôle:

Le LRV disponible sur les 3 dernières missions (J, longue durée) Apollo est un véhicule électrique conçu spécialement pour fonctionner dans l'environnement lunaire (vide, températures, faible gravité) et d'être capable de traverser la surface lunaire, permettant ainsi aux astronautes d'étendre le champ de leurs activités extravéhiculaires.

La technologie

En général:
Le LRV est composé de cinq systèmes principaux : mobilité, station d'équipage, navigation, puissance électrique, et contrôle thermique. Les systèmes secondaires incluent le matériel de déploiement, l'équipement de fixation au LM et l'équipement de support au sol.

Tout d'abord le châssis: son armature est fabriquée avec des tubes rectangulaires en aluminium de faible épaisseur, qui sont crantés dans certains secteurs pour économiser de la masse.
Le châssis est divisé en trois sections (avant, centrale, arrière) qui supportent les systèmes et tout l'équipement. Les sections avant et arrière se rabattent sur la section centrale pour le stockage et la fixation sur le quadrant 1 (côté) de l'étage de descente du LM.

La section avant contient les deux batteries, la section centrale sert d'emplacement à la station d'équipage, avec les deux sièges, la console de commande et de visualisation (tableau de bord) ainsi que son contrôleur manuel. La section arrière est aménagée pour le rangement de la charge utile scientifique.

Système de mobilité:
c'est le système principal du LRV, comprenant les roues, la commande de traction, la suspension, la direction, et les sous-ensembles de circuits de commande d'entraînement. Pas de volant sur ce véhicule, il se conduit grâce à un manche en forme de T, plus commode à utiliser une fois les mains gantées (a l'origine, la poignée devait être la même que celle du LM), il est placé face à la console de commande et de visualisation entre les membres d'équipage. En utilisant le contrôleur, l'astronaute manœuvre le LRV vers l'avant, l'arrière, à gauche et à droite. Le LRV possède un dégagement au sol de 35,5 cm et peut tourner avec un rayon de braquage de 3,05 m, son empattement est de 2,28 m (90 inchus). Le véhicule pouvait gravir des pentes de 25°, franchir des obstacles de 30 cm ou des crevasses de 70 cm, s'incliner sur le côté ou en avant à 45° sans basculer.

LES ROUES

Pour faire face aux restrictions de masse et permettre la mobilité nécessaire sur la Lune, on développa des roues hors du commun. Outre les jantes en titane et les enjoliveurs en aluminium, celles-ci ne sont pas équipées de pneus conventionnels. En effet, l'enveloppe extérieure de celui-ci est fabriquée en treillage métallique.




Une video sur les tests des roues du LRV.

Cette résille (ou treillage, remplaçant la gomme) forme la carcasse extérieure (la nappe ceinture du pneu proprement dit). Elle est constituée de 800 brins de fil d'acier hypereutectoïde zingué et tissé à la main. Chaque brin mesure 81,3 cm de long pour 0,8 mm de diamètre, ils sont ondulés à des intervalles de 4,7 mm et sont soumis à une inspection au rayon X avant leur utilisation pour le montage de la résille.
Sur cette carcasse sont rivetées les plaquettes en titane qui composent la bande de roulement, elles forment un dessin de chevrons: Ceux-ci couvrent 50 % de la surface de contact pour transmettre l'effort de traction.
A l'intérieur du pneu, ce trouve "le bump-stop", c'est une armature rigide de 64,8 cm de diamètre qui empêche l'inflexion excessive de la carcasse extérieure sous les gros chocs, fabriquée en titane elle est positionnée au dessus de la jante et reliée à celle-ci à l'aide des 20 bandes cintrées ayant le rôle d'amortisseurs qui la compose (voir schéma). Le tout, avec un enjoliveur en aluminium 2024, protège le moyeu en aluminium filé lors de passages sur des bosses. Chaque roue pèsent 5,4 kilogrammes (12 livres) sur la Terre et sont conçues pour pouvoir rouler au moins 180 kilomètres (112 miles). Elles ont un diamètre de 81,3 cm (32 inchus) et 22,9 cm (9 inchus) de largeur. Chacune coûte $85000.

Afin d'éviter la projection de poussière, les roues sont munies de "garde-poussière" orange qui évite aux astronautes d'être aspergés.

Le saviez-vous?? C'est un mécanicien Anglais, nommé Thomas Rickett qui développa les premières roues métalliques et les breveta en 1858.

LA SUSPENSION

le châssis est suspendu à chaque roue par



LES MOTEURS

Chaque roue est actionnée individuellement par 1 moteur électrique noyé dans son moyeu.
Ce moteur développe 0,18 kilowatt (1/4 CV) et fonctionne en courant continu de 36V. Chacun de ces moteur est équipé d'un réducteur de précision (harmonic drive) qui a le rôle d'élément de transmission mécanique et permet de réduire la vitesse du moteur à un taux de 80-pour-1 pour un fonctionnement continu à toutes les vitesses, sans changement de mécanisme.
La transmission est lubrifié avec de l'huile Krytox 143AZ.

Le sous-système électrique du LRV se compose de deux batteries, des câbles de distribution, de connecteurs, d'interrupteurs, de disjoncteurs et de compteurs de contrôle et de surveillance de l'énergie électrique.

LES BATTERIES

Le LRV contient deux batteries principales zinc/argent, chacune ayant une tension nominale de 36 V (+5 / -3) et une capacité de 115 ampères-heures. Ce sont des batteries non rechargeables de construction cellulaire en plexiglass. Les plaques zinc/argent opèrent dans une électrolyte à base d'hydroxyde de potassium. Elles contiennent 23 cellules et pèsent 26,76 kg pièce.
Les batteries sont situées sur le châssis avant. Elles sont logées dans des cases à équipements en magnésium, qui sont enveloppées par une couverture thermique avec, au dessus, un couvercle anti-poussière.
Les deux batteries sont normalement utilisées simultanément sur une base approximative de charge égale au cours des opérations du LRV par sélection des différentes combinaisons de charge de bus grâce aux disjoncteurs et réglages sur la console de contrôle et d'affichage.
La batterie n°1 (côté gauche) est connectée thermiquement à l'unité de traitement des signaux de navigation (SPU pour Navigation Signal Processing Unit), et lui sert de radiateur partiel.
La batterie n°2 (sur le côté droit) est thermiquement liée à l'unité gyro-directionnel de navigation (DGU pour Navigation Directional Gyro Unit) et lui sert de dissipateur thermique.


Les batteries sont installées dans le LRV sur le pad de lancement en condition de marche. On les surveille pour la tension et la température, jusqu'à environ T-16 heures dans le compte à rebours.. Sur la surface lunaire, les batteries sont surveillées pour la tension, la température, le courant de sortie, et les ampères-heures restants. Ces informations sont situées sur le panneau de contrôle et d'affichage. Elles sont fabriquées par Eagles Picher Industrie, Electronic Division à Joplein (Missouri).


LA STATION D'ÉQUIPAGE

Elle se compose des sièges, des repose-pieds, des poignées intérieures et extérieures, du repose-bras, des panneaux du plancher, des ceintures de sécurité, des garde-poussière et de prises.

Les sièges: Ce sont des cadres tubulaires (tube rond) en aluminium recouverts par une toile en nylon. Les sièges sont positionnés à plat sur le châssis central pour le lancement et sont érigés dans leur position opérationnelle par l'équipage après le déploiement du LRV sur la surface lunaire. L'arrière du siège est utilisé pour l'appui et à la retenue du PLSS au mouvement latéral.
Le bas du siège comporte une découpe pour permettre l'accès aux valves de contrôle de flux du PLSS et comprend des dispositions pour le support vertical de celui-ci. Sous les sièges se trouvent des rangements.

Les repose-pieds: Ils sont stockés sur le plancher du châssis central et sécurisés par deux sangles en velcro. Les repose-pieds sont dépliés sur la surface lunaire. A noter qu'ils sont ajustés avant le lancement par rapport à la taille du membre d'équipage.

Les poignées intérieures: Elles sont fabriquées en tube d'aluminium et servent à aider l'équipage pendant que celui-ci monte ou descend du véhicule. Les poignées contiennent également l'attache des réceptacles pour la caméra de 16 mm pour l'acquisition de données et de l'antenne LCRU à faible gain.

Les poignées extérieures: Elles font partie intégrante du châssis et sont utilisées pour la stabilité et le confort de l'équipage, quand celui-ci est assis ainsi que pour attacher les ceintures de sécurité.

Le repose-bras: Il utilisé comme support du bras d'un membre d'équipage pendant la conduite avec le manche en forme de T.

Les ceintures de sécurité: Fournies à chaque siège, elles sont fabriquées avec des sangles de nylon. L'extrémité de la ceinture se termine par un crochet qui se fixe à la poignée extérieure. La taille de la ceinture est fournie par une boucle d'ajustement. Un tronçon de la ceinture permet la fixation normale et la libération.


Les "garde-poussière": La portion déployable de chaque garde-poussière est positionnée par un astronaute pendant les opérations de déploiement du LRV.

Les prises: Au nombre de deux, une de chaque côté du véhicule. Elles servent à l'équipage pour se mettre en place ou pour descendre du LRV.

Les panneaux du plancher: Les panneaux du plancher dans le secteur de la station d'équipage sont des panneaux ondulés en aluminium. Ils sont structurellement capables de soutenir en permanence le poids total des astronautes dans la gravité lunaire.


LE CONTRÔLE THERMIQUE

Le contrôle thermique est à la fois passif et actif. Il est incorporé dans le LRV pour dissiper la chaleur excessive du matériel d'exploitation qui se trouve dans la partie avant du châssis, de maintenir les limites d'exploitation des instruments sur la console de contrôle et d'affichage (CDC, Control and Display Console), et pour dissiper la chaleur excessive de la station d'équipage. Le contrôle thermique est fourni sous la forme de revêtement, d'isolation, de surfaces radiatives, de miroirs thermiques, de sangles (ponts thermiques) et de matière fusible servant de "puits de chaleur".
Un drapeau d'avertissement est prévu pour indiquer les températures des batteries ou des moteurs de traction.

A) Le contrôle thermique sur la partie avant du châssis est assuré par des sangles, des miroirs thermiques, des couvertures thermiques, des batteries servant de "puits de chaleur", et les couvercles anti-poussière. Ceux-ci protègent le contrôle électronique de conduite (DCE, Drive Control Electronics), l'unité de traitement des signaux (SFU), l'unité gyro-directionnel (DGU) et les batteries 1 et 2 de la surchauffe. Les couvertures thermiques sont composées de 15 couches de mylar aluminisé intercalées avec 14 couches de filet nylon et une couche extèrieure en tissu Bêta. Des sangles (ponts thermiques) en aluminium connectées au DCE, SPU et DGU transfèrent la chaleur loin de ces composants électroniques et la stocke dans les batteries qui font office de "puit de chaleur".
Cette chaleur est alors absorbée, lorsque la température dépasse les 45°C, par des blocs de paraffine (2 x 1kg) en les faisant fondre.
Des radiateurs composés de miroirs thermiques à base de silice fusionnée sont incorporés au dessus des batteries 1 et 2, du SPU ainsi que du DCE et sont utilisés pour dissiper la chaleur des batteries et de la paraffine (qui retrouve alors son état solide) quand le duo de couvercle est ouvert à l'arrêt du véhicule à la fin des sorties d'exploration (voir l'animation ci dessous).


Ouverture des couvercles anti-poussière des 2 batteries

Les couvercles anti-poussière en fibre de verre sur les deux batteries et le SPU sont ouverts manuellement et se ferment automatiquement au moyen d'un vérin bimétallique. Le couvercle du SPU est lié avec le couvercle de la batterie n°1 et, comme tel, s'ouvrira et se fermera en même temps.

- On obtient le contrôle thermique du châssis central en anodisant les accessoires qui le composent (poignées, repose-pieds, sections tubulaires des sièges, et panneaux centraux et arrière du plancher).
Pour finir, tous les instruments sur le CDC (Control and Display Console) sont montés sur une plaque en aluminium qui est protégée par une isolation multicouches et des supports en fibre de verre. Les surfaces externes du CDC sont enduites de peinture résistante à la chaleur (Dow-Corning 92-007) et la façade est noir anodisé.


LA CONSOLE D'AFFICHAGE ET DE CONTRÔLE



Matériel de déploiement et équipement de fixation au LM:

Voici des tableaux sur les utilisations du LRV:

Vol Apollo XV, région de Hadley-Apennins
N° d'EVA
Distance parcourue
Temps de conduite
EVA 1
10,3 km (5,6 mile nautique)
1h 02 min
EVA 2
12,5 km (6,7 mile n)
1h 23 min
EVA 3
5,1 km (2,7 mile n)
0h 35 min
Total
27,9 km
3h


Vol Apollo XVI, région du cratère de Descartes
N° d'EVA
Distance parcourue
Temps de conduite
EVA 1
4,2 km (2,3 mile nautique)
0h 43 min
EVA 2
11,3 km (6,1 mile n)
1h 31 min
EVA 3
11,4 km (6,2 mile n)
1h 12 min
Total
26,9 km
3h 26 min


Vol Apollo XVII, vallée de Taurus-Littrow
N° d'EVA
Distance parcourue
Temps de conduite
EVA 1
3,3 km (1,8 mil nautique)
0h 33 min
EVA 2
20,3 km (11 mile n)
2h 25 min
EVA 3
12,1 km (6,5 mile n)
1h 31 min
Total
35,7 km
4h 29 min


Source: Apollo Surface Journal.

Acier hypereutectoïde: Un acier hypereutectoïde est un acier dont la teneur en carbone est supérieure à 0,8% (mais inférieure à 2,1%), aussi appelé acier à haute résistance.

Aluminium filé: Filer du métal, l'étirer à la filière pour obtenir un fil ou une pièce métallique profilée.


a suivre...




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