Brevet FR2388199A1 — publié le 19781117

La présente invention a pour objet une structure déployable permettant de constituer une surface présentant une forme évasée le long d'un axe de révolution, pouvant être repliée ou rétractée pour s'inscrire toute entière dans un cylindre de diamètre plus petit que celui du cylindre circonscrit à la structure à l'état déployé. L'invention trouve une application importante dans le domaine des-engins devant suivre une trajectoire atmosphérique et notamment ceux destinés à parcourir au moins une partie de cette trajectoire en vol hypersonique (c'est-à-dire pratiquement à une vitesse dépassant Mach 3). On sait qu'a de telles vitesses il n'est plus possible de stabiliser un engin à laide d'un empennage cruciforme ou autre, mais qu'on peut avoir recours å une jupe placée à l'arrière de l'engin et s'évasant à partir du corps de l'engin. Cette solution présente toutefois de nombreux inconvénients. En particulier, l'encombrement de l'engin est accru et la forme évasée de la jupe complique le stockage. La présence de la jupe rend impossible ou à tout le moins très difficile le tir à partir d'un tube à l'aide d'une charge. Ce même problème de stockage se pose dans vautres domaines. Par exemple, on se heurte, dans le domaine spatial, au problème du déploiement d'une antenne de satellite une fois celui-ci à poste. En effet, la dimension déployée doit être aussi importante que-possible alors que des considérations évidentes obligent à masquer l'antenne lors du lancement. L'invention vise à fournir une structure déployable répondant mieux que celles antérieurement connues aux exigences de la pratique, notamment en ce quelle est inscriptible dans un cylindre de petit diamètre å ltétat replié et peut être réalisée de façon simple et robuste. Dans ce but, lginvention propose notamment une-structure déployable présentant, à l'état déployé, une forme évasée à symétrie de révolution autour d'un axe et, à l'état rétracté, une forme s 'inscrivant dansun cylindre de plus petit diamètre que le cylindre circonscrit à la structure à l'état déployé, caractérisée en ce qu'elle comprend un châssis fixe portant une pluralité de volets identiques montés sur le châssis autour d'axes respectifs de rotation parallèles à l'axe de symétrie de révolution et répartis régulièrement sur un cylindre autour de celui-ci, chaque volet comportant une surface oblique par rapport à l'axe de rotation, et en ce qu'elle comprend des moyens permettant de faire tourner chaque volet entre une position rétractée où il se trouve tout entier à l'intérieur dudit cylindre de petit diamètre et une position où lesdites surfaces sont à distance maximum de l'axe de révolution. Les volets peuvent être ou non jointifs une fois la structure déployée. Lorsqu'ils sont jointifs, ils constituent une surface en forme de tronc de pyramide si chaque volet est plan. Si le nombre de volets est suffisant, cette surface est assimilable à un tronc de cône. En utilisant des volets de forme convenable, on peut évidemment réaliser rigoureusement un tronc de cône. De toute façon, la forme des volets doit évidemment etre telle qu'ils puissent s'emboiter les uns dans les autres au cours du repliement. Le déploiement des volets peut s'effectuer de façon séquentielle dans certaines applications. Par contre, lorsque la structure doit constituer la jupe de stabilisation d'un engin, qu'il soit ou non autopropulsé, le déploiement de tous les volets doit s'effectuer en synchronisme. La synchronisation peut être assurée par des moyens de couplage simples, tels que des engrenages. Les moyens de déploiement eux-mêmes peuvent présenter des structures très diverses. La structure peut être maintenue à l'état rétracté ou replié par un ou des organes de cerclage lors du stockage. En cas de tir à partir d'un tube, celui-ci peut retenir les volets en position repliée jusqu'à sortie du tube. Les volets peuvent alors être déployes soit par des moyens moteurs, tels que ressorts, moteurs à poudre ou même drisses à arrachement raccordées au tube, soit sous l'action de la force centrifuge si l'engin est mis en rotation dans le tube. S'il est souhaitable de respecter un délai avant déploiement, on peut utiliser dans ce but une chaîne pyrotechnique. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'une structure qui en constitue un mode particulier de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels - la figure 1 montre la silhouette longitudinale d'un engin, ainsi que l'emplacement réservé pour une structure déployable, indiqué en tirets, - la figure 2, similaire à la figure 1, montre l'allure de la jupe constituée par la structure une fois celle-ci déployée, - la figure 3 montre la cinématique de déploiement d'un des volets de la structure, - les figures 4 et 5 montrent schématiquement une fraction de-la structure vue depuis l'arrière, respectivement à l'état déployé (figure 4) et à l'état replié (figure 5), - les figures 6- et 7 montrent schématiquement, en perspective depuis l'arrière, la structure des figures 4 et 5, trois volets seulement étant représentés, à itétat déployé (figure 7) et à l'état replié (figure 6), - - la figure 8 est une vue de détail montrant le mode de montage de extrémité avant des volets des figures 7 et 8 sur le châssis. Les figures 1 et 2 montrent un engin 10 présentant une forme générale cylindrique de diamètre d destiné à être propulsé à vitesse hypersonique. Pour stabiliser cet engin, on le munit, au cours de la phase hypersonique du vol, d'une jupe de stabilisation 11 de forme générale biconique placée à l'arrière, présentant un diamètre maximum D et se raccordant au culot de l'engin, de diamètre d. Mais, au cours du stockage et éventuellement du tir, la jupe doit être repliée pour ne pas déborder du volume cylindrique 12 (en tires sur la figure 1) de diamètre d. Pour cela, on constitue la jupe Il de plusieurs volets 13 (au nombre de 18 dans l'exemple montré en figures 3 à 8). Chaque volet 13 est articulé de façon à pouvoir tourner autour d'un axe de rotation 15 parallèle à l'axe de engin 10. Il peut être regardé comme constitué de deux surfaces 14 et 16 raccordées suivant une arête 17 qui, lorsque la structure est déployée, se place sur la circonférence de grand diamètre -D de la jupe ll. L'axe 15 passe par des angles correspondants des surfaces 14 et 16, angles situés à l'opposé de l'arete 17. Ces angles sont munis de paliers respectifs schématisés en 18 et 19-sur la figure 3. On voit que la structure est repliée lorsque chacun des volets 13 occupe la position représentée en trait plein sur la figure 5 et en trait mixte sur la figure 3. L'ensemble des volets s'inscrit alors dans un volume présentant un diamètre d (figure 5). Au contraire, lorsque les volets sont amenés dans la position montrée en trait plein sur les figures 3 et 4, en trait mixte sur la figure 5, tous ces volets deviennent jointifs et constituent une jupe approximàtivement ou parfaitement conique, de diamètre D au malte couple. La conicité des surfaces 14 et 16 peut varier dans de larges limites, en fonction notamment des conditions d'emploi. Lorsque la structure est destinée à constituer la jupe Il d'un engin, l'angle de la partie amont de la jupe sera choisi en fonc tion de l'effet stabilisateur à obtenir (qui augmente en même temps que la conicité) et de la traînée (qui augmente également en même temps que la conicité). On pourra admettre un angle au sommet du cône relativement faible, de l'ordre de 20 par exemple, si le centre de gravité de l'engin est placé suffisamment à l'avant et s'il est essentiel de ne pas exercer un freinage excessif. Naturellement, les surfaces 14 et 16 des volets peuvent être prévues de façon que la jupe une fois déployée ait une forme autre que conique. On peut en particulier réaliser des jupes à surface gauche. Dans le mode de réalisation montré en-figures 6 à 8, les volets tels que 13 sont montés sur un châssis 20 qui comporte un tube support 21 muni de deux brides 22 et 23. Chacun des volets tels que 13 est muni de deux broches terminales 24 et 25 qui définissent l'axe 15. Les différents axes 24 et/ou 25 sont couplés par des trains d'engrenage (non représentés) de façon à se déployer et à se replier tous à la fois. Le déploiement est par exemple commandé par des ressorts de torsion prenant appui sur l'une et/ou l'autre des brides 22 et 23 et exerçant un effort de déploiement sur certains au moins des volets. Des engrenages non représentés peuvent être prévus pour coupler les volets et les forcer à se déployer en synchronisme. Dans la mesure où les volets sont maintenus en place par un tube lors du lancement et où on cherche à obtenir le déploiement dès sortie du tube, les moyens de déploiement peuvent être limités à ceux qui viennent d'être décrits. Dans d'autres cas, on peut souhaiter retarder le déploiement jusqu'à une phase déterminée du vol. Ce résultat peut être atteint en prévoyant des moyens de verrouillage qui sont désarmés au bout d'un certain délai, par exemple par une chaîne pyrotechnique. L'engin peut être amené à vitesse hypersonique par une charge de lancement et poursuivre ensuite une trajectoire balistique. Mais l'engin peut également être muni d'un propulseur, par exemple d'un moteur fusée dont la tuyère peut etre constituée par le tube 21 lui-mSme. REVENDICATIONS 1. Structure déployable présentant, à l'état déployé, une forme évasée à symétrie de révolution autour d'un axe et, à ltétat rétracté, une forme s'inscrivant dans un cylindre de plus petit diamètre que le cylindre circonscrit à la structure à l'état déployé, caractérisée en ce qu'elle comprend un châssis fixe portant une pluralité de volets identiques montés sur le châssis autour d'axes respectifs de rotation parallèles à l'axe de symétrie de révolution et répartis régulièrement sur un cylindre autour de celui-ci, chaque volet comportant une surface oblique par rapport à ltaxe de rotation ,et en ce qu'elle comprend des moyens permettant de faire tourner chaque volet entre une position rétractée où il se trouve tout entier à l'intérieur dudit cylindre de petit diamètre et une position où lesdites surfaces sont à distance maximum de l'axe de révolution. 2. Structure suivant la revendication 1, caractérisée en ce que chaque volet présente une forme telle qu'à l'état déployé tous les volets soient jointifs et constituent une surface approximativement ou parfaitement conique ou biconique. 3. Structure déployable suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée par des moyens de synchronisation du deplacement des volets au cours du déploiement et du repliement. 4. Engin hypersonique, caractérisé en ce qu'il comporte à.l1arrière une structure suivant lune quelconque des revendications 1à 3 constituant une jupe de stabilisation.