Brevet FR2458464A1 — publié le 19810102

L'invention concerne un Générateur solaire pour engin spatial qui comprend une multiplicité de panneaux flexibles ou souples sur lesquels sont disposées des cellules solaires. De tels générateurs solaires sont connus. La Demande de Brevet allemand 25 45 911 décrit par exemple un engin spatial rotatif, équipé de plusieurs écrans flexibles,sur lesquels sont fixées des cellules solaires, qui peuvent être amenés à passer d'une position rcp liée à une position déployée, des caissons étant disposés aux extrémités des écrans, qui logent les écrans flexibles dans la position repliée. Les caissons sont amenés par la force centrifuge dans une position de déploiment, grâce à quoi les écrans se déploient.Le mouvement des caissons est commandé par des supports érectibles. Un dispositif de fonctionnement et de constitution simi- lairesest décrit parla DEmande de Brevet allemand 22 52 093. Dans un tel dispositif, les écrans portant les cellules so- laires sont escamotés dans un conteneur et sont étendus entre des parties de cadres,formant le couvercle du conteneurdé- ployées par pivotement ou par déplacement parallèle. Les deux types de réalisation décrits ci-dessus sont d'une constitution relativement lourde qui nécessite en outre de nombreux éléments de guidage, ce qui entraîne tou- jours le danger de coincement ou de renversement. Une autre réalisation est décrite par le Brevet des Etats- Unis d'Amérique 3 544 041. Dans cette réalisation, les cellu- les solaires sont aussi disposées sur une membrane flexible, par exemple une feuille de plastique flexible, qui est tendue à ses extrémités longitudinales par des barrettes à pincez Aucun élément de raidissement n'est cependant prévu sur les bords longitudinaux de l'écran, de sorte que, du poids étant au demeurant épargné, on ne peut cependant plus parler d'un déploiement impeccable de l'écran, ni en particulier du main- tien en situation active convenable tant du point de vue de la position que de l'orientation angulaire. Du fait de ces inconvénients, les générateurs solaires connus ne sont envi- sageables que pour des puissances inférieures à 2 kW. L'invention a pour but d'éliminer les inconvénients indiqués ci-dessus et de fournir des générateurs solaires sensiblement plus légers et permettant ainsi d'atteindre des puissances limites plus élevées. 2 2458464 Le générateur solaire poir engin spatial selon l'inven- tion, qui comprend une multiplicité de panneaux flexibles sur lesquels sont disposées de s cellules solaires, se caracté- rise en ce que le cadre,constitué de longerons et de tra- verses,eBt en matériau composite à base de fibres et entoure une feuille de panneau flexible qui est divisée en panneaux solaires individuels, un support auxiliaire étant disposé à l'intérieur du cadre entre chacune des parties de panneau: solaire flexibles, et la feuille de panneau étant maintenue sous pré-tension aux traverses au moyen de dispositifs de fixation réglables. Selon une autre caractéristique de l'in\ention, les bords latéraux de la feuille du panneau flexible sont munis de pattes de guidage pour des câbles de tension. Selon une autre caractéristique, les câbles de tension sont maintenus dans les traverses sous une pré-tension réglable. Selon une autre caractéristique, les longerons sont constitués de plusieurs éléments individuels en forme de tubes, qui sont liés l'un à l'autre au moyen d'un adhésif adapté au matériau composite à fibres. Selon une autre caractéristique, les extrémités des élé- ments individuels de. longerons présentent respectivement un cône positif et négatif entre lesquels l'adhésif est disposé. Selon une autre caractéristique, la feuille de panneau polvimide est une feuille de /_ ce 25 microns d'épaisseur renforcée d'un tissu de fibres de carbone. Selon une autre caractéristique, les bords de la feuille de tissu portant les cellules solaires sont renforcés le long des traverses et des supports auxiliaires au moyen d'un tissu de fibres de carbone. Selon une autre caractéristique, les extrémités latérales des traverses sont équipées de pièces de centrage propres à recevoir les boulons d'articulation des bras d'articulation. Selon une autre caractéristique, la pièce de centrage comprend une douille de Palier, un noyau composite de fibres dirigé unidirectionnellement et un mat de fibres de carbone entourant le noyau et la douille. Selon une autre caractéristique, le dispositif de fixa- tion est en butée sur des rondelles B.elleville. Selon une autre caractéristique, des empilages de rondelles Belleville ad.nptées à la déformation sont dis- posés pour la compensation de la déformation locale du cadre. Un exemple de réalisation de l'invention est décrit ci-dessous en détail en se référant aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue en pland'un générateur solaire déployé; - la figure 2 est une coupe selon la ligne II-II de la figure 1; - la figure 3 représente le détail X1 de la figure 1 à plus grande échelle; - la figure 4 est une coupe d'un élément de liaison de longeron; - la figure 5 représente le détail X de la figure 1, à plus grande échelle, c'est-à-dire la section de l'extrémité latérale d'une traverse; et - la figure 6 est un schéma d'ensemble d'un générateur solaire. Le générateur solaire selon la figure 1 comprend une feuille de panneau 13 et un cadre rectangulaire 10 dans lequel la feuille est tendue. Sur la feuille de panneau 13 sont disposées les cellules solaires 20 avec les éléments de connexion électriques correspondants, la répartition étant telle que la feuille 13 est divisée en éléments 13a de panneau. solaire individuels. Toutes les parties de panneau 13a sont constituées ensemble par une unique feuille flexible en fibres de car- bone qui est maintenue et tendue à ses extrémités supérieure et inférieure, respectivement à une traverse 12, au moyen de dispositifs de fixation 15 pouvant être pré-tendus par des rondelles Belleville 16. Les traverses 12 sont elles-mêmes, à leur tour, reliées aux longerons 11 et forment ainsi un cadre fermé 10. Celui-ci est divisé au moyen de supports auxiliaires 14 en correspondance de la taille d'éléments de panneau. souhaitéj ou nécessaire, ces supports auxiliaires 14 étant en liaison avec les longerons 11. Les extrémités latérales des traverses 12 présentent des pièces de centrage 21, 22 dans lesquelles sont logés 4 - 2458464 les boulons d'articulation 23 des bras articulés 24. Des paliers de pivotement sont ainsi formés qui, comme repré- senté à la figure 6, réunissent ou alignent l'un derrière l'autre plusieurs cadres de panneau- 10 formant un généra- teur solaire. Les cadres 10, y compris les supports auxiliaires 14, sont constitués d'un matériau composite à fibres,l'orien- tation des fibres étant à chaque fois celle dans laquelle agissent les efforts. Alors qu'une section transversale rectangulaire est choisie pour les traverses 12 et les supports auxiliaires 14, il s'avère dans laplupart des cas avantageux de ménager une section transversale circulaire aux longerons. Ces longerons 11 sont constitués de barres individuelles qui présentent chacune un cône négatif llc à une extrémité et un cône positif llb à l'autre extrémité. Lors du montage, est à chaque fois disposé un adhésif 19 entre le cône négatif llc d'un élément de barre lla et le cône positif llb de lElément de barre lla devant être associé, ce qui relie les deux éléments l'un à l'autre. Ceci est représenté en détail par la figure 4. La figure 5 représente à grande échelle l'élément de liaison 21 qui rend possible la liaison avec une traverse voisine. A ce sujet, comme cela apparaît à la figure 6, l'élément de liaison est alternativement d'un côté à un doigt et de l'autre côté en regard à deux doigts, si bien qu'ainsi l'élément de liaison à un doigt d'une traverse est introduit et est boulonné dans l'élément de liaison à deux doigts de la traverse voisine devant lui être reliée. Les éléments de liaison 21 comprennent une douille de palier 21a, un noyau de pression 21b juxtaposé à celle-ci et un manteau 21c entourant les deux-éléments précédents. Entre le manteau et le noyau de pression, à proximité de la douille de palier 21a est aussi disposé un matériau de remplissage 21b dont l'orientation de fibres est perpendiculaire à l'orientation de fibres du noyau de pression. La figure 3 représente une réalisation à deux doigts de l'élément de liaison. La figure 3 représente, à grands échelle, le détail X1 du cadre de panneau selon la figure 1, et en particulier, un coin du cadre situé entre la traverse 12 et le longeron 11. 2458464 On voit clairement sur cette figure comment les dispositifs de fixation 15 reposent sur des rondelles Belleville 16 et ainsi comment est fournie une pré-tension variable et réglable de la feuille de panneau 13 flexible. Le bord 25 de la feuille est renforcé, ce qui peut par exemple être assuré par rabat- tement des bords d'extrémités. Sur les bords longitudinaux 13b extérieurs de la feuille de panneau 13 sont disposées des pattes de guidage 17 qui en- tourent le câble de tension 18 disposé latéralement et qui permettent ainsi de tendre la feuille de panneau en direction transversale. Les câbles de tension 18 sont maintenus dans les traverses et leur prétension peut être réglée librement au choix au moyen de vis. Comme matériau pour la feuille de panneau 13 il s'est avéré avantageux d'utiliser une feuille de / e- de tension est réalisé au moyen d'un tissu de fibres de carbone. La construction de générateurs solaires rendue possible grâce aux mesures décrites est beaucoup plus avantageuse du point de vue du poids que les dispositions connues jusqu'à maintenant dans l'état de la technique. Les précontraintes de chaque feuille-et des câbles de tension disposés latéralement peuvent être choisies librement, sont réglables, et grâce à la réduction du poids et de la masse, il est possible d'attein- dre des puissances limites de 10 kW. 6 2458464 REVENDICATIONS 1. Générateur solaire pour engin spatial, comprenant une multiplicité de panneaux flexibles sur lesquels sont disposées des cellules solaires, caractérisé en ce que son cadre (10), constitué de longerons (11) et de traverses (12), est en matériau composite à base de fibres et entoure une feuille de panneau flexible (13) qui est divisée en panneaux solaires individuels (13a), un support auxiliaire (14) étant disposé à l'intérieur du cadre entre chacune des parties (13a) de panneau solaire flexibles, et la feuille de panneau (13) étant maintenue sous pré-tension aux traverses (12) au moyen de dispositifs de fixation (15) réglables. 2. Générateur solaire selon la revendication 1, carac- térisé en ce que les bords (13b) latéraux de la feuille (13) du panneau flexible sont munis de pattes (17) de guidage pour des câbles de tension (18). 3. Générateur solaire selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que les câbles de tension (18) sont maintenus dans les traverses (12) sous une pré- tension réglable. 4. Gériérateur solaire selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 3, caractérisé en ce que les longerons (11) sont constitués de plusieurs éléments (lla) individuels en forme de tubes, qui sont liés l'un à l'autre au moyen d'un adhésif (19) adapté au matériau composite à fibres. 5. Générateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les extrémités des éléments (lla) individuels de longerons (11) présentent respectivement un câne positif et négatif (llb, llc) entre lesquels l'adhésif (19) est disposé. 6. Générateur solaire selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en.cedque la feuille de panneau (13) est une feuille de / de 25 microns d'épaisseur renforcée d'un tissu de fibres de carbone. 7. Générateur solaire selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que les bords (25) de la feuille (13) de tissu portant les cellules solaires (20) sont renforcés le long des traverses (12) et des supports auxiliaires (14) au moyen d'un tissu de fibres de carbone. 8. Générateur solaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les extré- mités latérales des traverses (12) sont équipées de pièc'es de centrage culation des bras d'articulation (24). 9. Générateur solaire, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pièce de centrage (21) comprend une douille de palier (21a), un noyau composite à fibres (21lb) dirigé unidirectionnellement 10.et un mat (21c) de fibres de carbone entourant le noyau et la douille. 10. Générateur solaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le disposi- tif de fixation (15) est en butée sur des rondelles Belle- ville (16). 11. Générateur solaire, selon l'une quelconque des rev-endications précédentes, caractérisé en ce que des empilages (16) de rondelles Belleville adaptées à la déformation sont disposés-.pour la compensation de la déformation locale du cadre.