Brevet FR2088280A1 — publié le 19720107

i 2088280 L'un des problèmes à résoudre pour la réalisation de bras extérieurs de grande surface porteurs d'éléments de batterie solaire, notamment pour satellites, et composés de plusieurs panneaux pliés consiste à les déployer sans complication particulière. 5 Si l'on tient compte de critères comme une grande sécurité et surabondance des mécanismes de déploiement, un fonctionnement bien continu de ceux-ci, l'absence de couples antagonistes agissant sur l'engin spatial, etc..., ce déploiement n'est pas facile à obtenir. Le brevet américain 3 326 497 décrit par exemple un astronef muni 10 d'ailerons à éléments solaires qui sont constitués par des panneaux pliables en hélice dont chacun est relié au suivant par une articulation motorisée, les moteurs d'entraînement de toutes ces articulations étant commandés, en vue du déploiement, par un combinateur séquentiel. Un tel système apporte une solution insuffisante par suite de considérations de poids et d'une structure compliquée, donc d'un plus grand risque de pannes. L'invention a pour objet un mécanisme approprié au déploiement de tous éléments constitutifs montés en série et pliés en forme d'accordéon qui satisfasse dans une mesure suffisante aux 20 critères précités et n'en présente pas moins une structure simple. Ce mécanisme est caractérisé par le fait que lesdits éléments constitutifs, reliés deux à deux par des articulations à barre de torsion, sont conjugués avec des transmissions à organe de traction qui agissent corrélativement auxdites barres de torsion, tendues en 25 position de pliage, et sont constituées par deux poulies fixées chacune à un desdits éléments constitutifs vît par un organe de traction fermé sur lui-même et rigidement lié à ces poulies, lesdites transmissions reliant chacune deux éléments constitutifs appelés à se déplacer dans le même sens de rotation lors du déploiement. 30 Les barres de torsion choisies comme organes de déploie ment, éventuellement en liaison avec des crapaudines radiales, et les transmissions à organe de traction qui coopèrent aves lesdites barres assurent un guidage largement exempt de frottement du mouvement des divers éléments constitutifs, et ces mêmes transmissions 35 rendent le déploiement continu, car elles compensent les différences d'effet dynamique. Elles assurent en outre un mouvement bien défini, un choix approprié du diamètre de chaque poulie permettant toute position voulue des éléments constitutifs une fois qu'ils sont déployés. Ceux-ci peuvent si nécessaire être repliés par un moteur central; ce qui permet un plus grand nombre d'applications. 71 15016 2 2088280 On peut uniformiser la vitesse de déploiement par l'addition d'organes d'amortissement agissant en fonction de celle-ci et tels que des pistons axiaux ou d'autres éléments analogues ; on évite de la sorte une fatigue excessive des assemblages 5 entre éléments constitutifs. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée d'un mode de réalisation pris comme exemple non limitatif et illustré schématiquement par le dessin annexé, pour le cas de bras à éléments de batterie solaire. 10 On voit sur ce dessin une moitié longitudinale d'un corps central cylindrique 1 faisant par exemple partie d'un satëL-lite et, en position partiellement déployée, des bras à éléments de batterie solaire 3 et 4 reliés à ce corps central et disposés symétriquement par rapport à son axe longitudinal 2. On a repré-15 senté complètement un seul de ces bras 3 et 4, mais ils ont même structure, c'est-à-dire même nombre d'éléments constitutifs plats et rigides 5 et 6, et les éléments 5' associés directement au corps central 1 ont une longueur moitié de celle des autres. Les éléments constitutifs 5, 5' et 6, servant de sur-20 faces de support à des éléments de batterie solaire non représentés, sont articulés ensemble de proche en proche. A cet effet, des barres de torsion 8 soutenues par des paliers radiaux 7 sont reliées rigidement par des supports axiaux fixes 9 respectivement à l'un et à l'autre de deux éléments constitutifs 5, 5' ou 6; le 25 même genre de liaison est établi entre le corps central 1 et les deux éléments 5' immédiatement voisins. De telles articulations, dans lesquelles les barres de torsion 8 tendues en position pliée des bras 3 et 4 servent en même temps au déploiement des éléments constitutifs 5, 5' et 6, assurent celui-ci en réduisant les forces 30 de frottement à un minimum. Le mécanisme comporte, en outre, des transmissions à organe de traction 10, 11, 12, 13 afin que le déploiement suive un cours continu et symétrique par rapport à la direction d'extension. Ces transmissions se composent chacune de deux poulies 35 circulaires 15, 16 ou 15' et d'un organe de traction, câble ou autre, rigidement lié à celles-ci : elles coopèrent entre elles en sorte qu'une rotation d'un élément constitutif quelconque, par exemple d'un des éléments 5' articulés sur le corps central 1, se transmette à tous les autres. Un déroulement continu du déploiement •:IG reste ainsi possible même en cas de défaillance de plusieurs barres 71 15016 ? 2088280 de torsion. Les éléments constitutifs 5, 5' qui, lors du déploiement, se déplacent dans le même sens de rotation que l'élément 5* articulé sur le corps central 1, sont toujours reliés deux à deux 5 par une des transmissions à organe de traction 10, Les transmissions 11 relient de même les éléments constitutifs 6 se déplaçant en sens opposé. Quand aux transmissions 12, elles sont affectées, d'une part, au corps central 1 et, d'autre part, chacune à un des éléments constitutifs 6 immédiatement voisins. La transmission 13, 10 à organe de traction croisé, agit entre les deux bras 3 et 4. Les poulies 15 et 15' sont fixées rigidement aux éléments constitutifs 5, 6 ou 5' et concentriques à la barre de torsion correspondante 8; les poulies 16 associées au corps central 1 dans les transmissions 12 sont liées rigidement à celui-ci de la même façon. 15 Ces diverses poulies sont en outre de même diamètre, à la seule exception près des poulies 16 du corps central 1, lesquelles ont un diamètre double pour répondre au changement d'angle voulu entre les éléments 5, 5' et 6. Il est à remarquer que les transmissions à organe de traction 10, 11, 12 et 13 peuvent également être dis-20 posées toutes au voisinage d'une même arête longitudinale. Il en résulterait cependant une construction défavorable, aussi les poulies 15 et 15* des transmissions 10 ou 13 sont-elles fixées sur l'élément constitutif 5 ou 5' correspondant par l'intermédiaire d'un palier radial 7 tandis que les autres poulies 15 et 16 le 25 sont, sur l'élément 6 correspondant ou sur le corps central 1, par l'intermédiaire d'une barre de torsion 8. Un tel montage en série de transmission à organe de traction 10, 11, 12 et 13 permet de compenser entièrement les différences d'effet dynamique lors du déploiement des bras 3 et 4. 30 Le système est donc à peu près indépendant des perturbations extérieures. Les demi-éléments constitutifs 5' voisins du corps cen- ' tral 1 assurent en même temps la symétrie de l'ensemble des bras 3 et 4, en liaison avec ledit corps central 1, avant, pendant et après le déploiement. 35 Les deux bras 3 et 4, dont les éléments constitutifs 5, 5' et 6 sont éventuellement maintenus rassemblés à l'état plié par des bandes de serrage, sont donc mis en mouvement synchrone par l'effet des barres de torsion 8 après suppression de ce serrage. On peut ajouter des éléments amortisseurs 14 agissant en 40 fonction de la vitesse, afin d'éviter, en particulier vers la fin 71 15016 * 2088280 du processus de déploiement, des efforts trop élevés sur les articulations à barre de torsion ci-dessus décrites. Un tel amortissement est réalisé, dans l'exemple considéré, par des pistons axiaux 14 sur l'organe de traction croisé de la transmission 13. 5 Les éléments constitutifs 5, 5' et 6 peuvent en outre être verrouil-lables, en position déployée, les uns par rapport aux autres, par exemple par des aimants placés sur leurs arêtes transversales : ils sont alors assemblables en une même unité indépendamment du mécanisme de déploiement. S'il faut replier ensuite les deux bras 10 3 et 4, on peut utiliser à cet effet un moteur central coopérant avec les transmissions à organe de traction 10, 11, 12 et 13 et ayant alors à surmonter la tension des barres de torsion et la force de maintien des éléments de verrouillage tels que des aimants . 15 La sûreté du mécanisme selon l'invention peut être considérablement accrue par le montage en surabondance d'autres commandes à organe de traction et barres de torsion supplémentaires. Ledit mécanisme ne convient donc pas seulement au déploiement de bras à éléments de batterie solaire : il est utilisable de même 20 sur toutes constructions pliantes, par exemple dans des fermetures de portail ou de grille ou des dispositifs de recouvrement, d'ombrage ou de pontage. 71 15016 5 2088280 REVENDICATIONS 1. Mécanisme de déploiement d'éléments constitutifs montés en série et pliés en forme d'accordéon caractérisé par le fait que lesdits éléments constitutifs, reliés deux à deux par 5 des articulations à barre de torsion^,sont conjugués avec des transmissions à organe de traction qui agissent corrélativement auxdites barres de torsion, tendues en position de pliage, et sont constituées par deux poulies fixées chacune à un desdits éléments constitutifs correspondant et par un organe de traction fermé sur 10 lui-même et rigidement lié à ces poulies, lesdites transmissions reliant chacune deux éléments constitutifs appelés à se déplacer dans le même sens de rotation lors du déploiement. 2. Mécanisme selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les organes de traction sont placés chacun le 15 long d'une des arêtes longitudinales de l'élément constitutif situé entre ceux que relie ledit organe. 3. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé par le fait que toutes les poulies des commandes à organe de traction ont le même diamètre. 20 4. Mécanisme selon l'une quelconque des revendica tions 1 à 3 caractérisé par le fait qu'il comporte des éléments amortisseurs agissant en fonction de la vitesse. 5. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé par le fait que les éléments constitutifs com- 25 portent des organes de verrouillage mutuel. 6. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé par le fait que les éléments constitutifs sont utilisés en supports d'éléments de batterie solaire à des fins astronautiques. 30 7. Mécanisme selon la revendication 5 caractérisé par le fait que les éléments constitutifs sont verrouillables entre eux par des aimants.