Brevet FR2470329A1 — publié le 19810529

J 2470329 L'invention concerne un élément deconstruction d'assemblage entretoise pour stations spatiales, comportant des barres longitudinales et des traverses transversales reliant les points d'angles de faces extérieures. Lors du montage de grandes stations spatiales, il convient de prendre en considération le fait que celles-ci, en règle générale, sont constituées à partir de structure de construction élémentaires, préfabriquées à terre et assemblées dans l'espace. De telles structures d'assemblages élémentaires doivent en conséquence - pour des raisons de transport aérien avec un transporteur spatial ou un engin spatial - être limi- tées à des dimensions relativement faibles. Des structures de construction d'assemblages connues correspondent cependant à des éléments de construction relativement encombrants et ne satisfont pas aux exigences quant à des dimensions très réduites. Afin de permettre que des structures d'assemblages sous forme d'éléments deconstruction préfabriqués sur terre puissent quand même être utilisées pour des stations spatiales, il est donc souhaitable de réduire de tels éléments de construction à des dimensions correspondant à un encombrement approprié au transport, par exemple par repliage. Pour le montage de structures d'assemblages, on a déjà proposé d'utiliser des éléments de construction repliables. C'est ainsi qu'il ressort du Brevet US 31 44 215 un élément de construction connu sous la dénomination de 'STEM" (élément à tige tubulaire enroulable et déroulable), élément qui toutefois, en ce qui concerne sa solidité et sa rigidité, ne peut être exposé qu'à de faibles charges. Un autre élément de construction d'assemblage est celui connu sous la dénomina- tion de " ASTRO-Mast, qui peut être aussi bien déplié manuel- lement que déployé automatiquement. Cet -ASTRO-Mast" se com- pose de barres longitudinales et traverses transversales assem- blées par l'intermédiaire d'éléments distincts élastiquement déformables, et qui en outre doivent posséder elles-mêmes une élasticité relativement élevée pour pouvoir être repliées. On pourrait certes satisfaire à une telle exigence avec des matériaux dits à 'élasticité de ressorts, mais non pas avec les matériaux nécessaires aujourd'hui en navigation spatiale, tels que des matériaux composites à base de fibres de carbone ou de fibres de bore. Etant donné que l'on ne peut pas renoncer pour des applications spatiales à de tels matériaux - désignés brièvement comme matériaux synthétiques - pour des raisons de haute stabilité de forme et de faible degré de déformation thermique, il n'est pas possible de monter avec des matériaux de ce genre, et cela en raison de leur insuf- fisance d'élasticité, des structures de construction d'assem- blages d'après le principe de::I'ASTROMast. L'invention a pour but, de prévoir un élément de construction d'assemblages entretoise pour stations spatiales qui puisse se replier jusqu'à n'occuper qu'un encombrement forte- ment réduit en vue de son transport dans l'espace. L'élément de l'invention est caractérisé en ce que les barres longitudinales et les traverses transversales constituant l'élément de construction sont assemblées de façon à être repliables les unes sur les autres, les traverses trans- versales comportant elles-mêmes un tronçon médian repliable. L'agencement conforme à l'invention permet le montage d'éléments de construction qui sont repliables pour pouvoir être transportés sous des volumes extrêmement réduits. Les tronçons repliables des traverses transversales et les raccordements de ces traverses aux barres longitudinales peu- vent alors 9tre réalisés sous la forme d'articulations ou de joints de flexion élastiques, par exemple de ressorts à lames. Il est judicieux en outre de munir les traverses transversales de dispositifs de verrouillage afin de les bloquer dans la posi-- tion dépliée. En vue d'accroître la force portante et la rigi- dité, on peut prévoir encore en plus des contre-fiches diagona- les, par exemple des câbles disposés en diagonale ou des contre- fiches diagonales extensibles. On peut en outre rassembler d'après ce principe des groupes d'éléments de construction sous forme de grands ensembles et les replier les uns sur les autres en les ramenant à n'occuper qu'un très faible encombre- ment nécessaires en vue de leur transport. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après et des dessins annexés représentant divers exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels: - - la figure 1 (la - lb) montre schématiquement un élément de construction d'assemblage en position dépliée et repliée; - les figures 2 à 4 (2a - 2b; 3a - 3b; 4a 4b) montrent différentes sections transversales pour des élé- ments de construction repliables. - la figure 5 montre un élément de construc- tion d'assemblage pourvu d'un renforcement diagonal - la figure 6 et la figure 7 (7a - 7b) montrent chacune un élément de construction avec contre-fiches diagonales - la figure 8 (8a 8b) montre un élément de construction avec dispositif de verrouillage a - la figure 9 montre un élément de construction pourvu d'un joint de flexion élastique: - la figure 10 (1Oa - lob) montre schématique- ment un grand ensemble constitué par le groupement de plusieurs éléments de construction d'assemblages distincts; - la figure 11 (lia - llb) montre une surface latérale repliable; - la figure 12 (12a - 12b) montre une surface latérale enroulable. L'élément de construction d'assemblage entre- toisé représenté sur les figures la et lb se compose de trois barres longitudinales 1, qui sont assemblées à intervalles réguliers par des traverses transversales 2. Les barres longi- tudinales 1 ont une forme de cornière comme représenté ou de tube et forment les points d'anglesd'une section transversale triangulaire. Chacune des traverses transversales 2 est accou- plée aux barres longitudinales 1 au moyen d'articulations 3 prévues à ses deux extrémités et en outre chaque traverse 2 comporte dans son tronçon médian une autre articulation 4. L'élément de construction ainsi formé, consti- tué aussi, entre autres, de matériaux composites renforcés par des fibres, peut par conséquent être replié sur lui-m9me. A cet effet les traverses 2 sont repliées en leurs articulations 3 et 4 comme indiqué par des flèches 5, de sorte que l'élément de construction prend la position repliée que représente la figure lb. Dans cet état, il occupe considérablement moins de place par comparaison avec la position représentée sur la figure la et est en conséquence remarquablement approprié à un transport dans l'espace. Les éléments de construction d'assemblages entretoises peuvent présenter également d'autres sections transversales que celles en forme de triangles, selon la figure 1. Comme le montrent les figures 2 à 4, il est possible de monter les éléments de construction dont il s'agit de façon qu'ils présentent des sections transversales en forme de barres, des sections transversales quadrangulaires, hexagonales ou autres quelconques. Les vues désignées par l'indice a repré- sentent sur les dessins la position déployée et celles qui sont désignées par l'indice b représentent la position après repliage. En vue d'accrottre la force portante, les éléments de construction décrits peuvent aussi être munis de contre-fiches diagonales, La figure 5 montre un tel élément de construction dans lequel sont insérés, en tant que contre- fiches diagonales, des cables 6. On a en outre mis en place, entre les barres longitudinales 1 et les traverses transversa- les 2, et cela sur une partie en prolongement 7, des ressorts de traction 8, qui donnent la possibilité d'un déploiement automatique, par exemple après déclenchement d'un déclic de blocage. Comme le montrent les figures 6 et 7, il est possible également d'insérer, en tant que contre-fiches diago- nales, des tiges 9 dont la longueur est susceptible de varier. Dans la figure 6 sont prévues à cet effet des tiges 9 qui sont accouplées de manière à etre de longueur invariable sur l'arti- culation 3 d'une traverse 2, et d'une longueur susceptible de varier en un point d'articulation situé à l'opposé en diagonale. Il est prévu en outre, sur chacune des extrémités des tiges 9 qui peut se déplacer dans le sens de la longueur, une butée 10 qui, dans la position de dépliage, vient se placer sur l'arti- culation 3 qui lui est associée. Dans le cas de la figure 7, les tiges 9 pou- vant varier en longueur qui sont insérées en tant que contre-. fiches diagonales sont accouplées sur les articulations 3 sans pouvoir varier en longueur et, pour le but visé, sont pourvues en leur zone médiane d'un organe de rallonge 11. Le repliage - comme le dépliage - d'un élément de construction ainsi muni de contre-fiches diagonales n'en est d'aucune façon défavora- blement influencé. Comme on le voit sur la figure 8, les traver- ses transversales 2 peuvent également être munies d'un disposi- tif de verrouillage 12, afin de bloquer la position dépliées Dans l'exemple de réalisation représenté, on a monté sur l'une des traverses 2 un collier de verrouillage 13 formant crochet, dans lequel peut venir se cranter une partie en prolongement 14 de l'autre traverse. Les traverses 2 peuvent aussi être accouplées aux barres longitudinales 1 au moyen de joints d'articulation sous forme de joints de flexion élastiques 15 (figure 9) et comporter de même en leur tronçon médian un joint de flexion élastique 15. On peut utiliser à cet effet par exemple des ressorts à lames, qui peuvent aussi remplir une fonction en vue de la réalisation d'un déploiement automatique. Les éléments de construction d'assemblages entretoises qui sont illustrés sur les vues des figures 1 à 9 peuvent également être montés en groupant plusieurs de ces éléments de construction de manière à constituer un sous-ensem- ble entretoise. L'avantage du repliage - comme du dépliage reste alors obtenu, comme le montre la figure 10, de sorte que même de tels grands ensembles d'éléments de construction peu- vent aussi bien être préfabriqués sur terre en vue d'être uti- lisés dans l'espace et être repliés de façon à n'occuper qu'un très faible encombrement en vue de leurs transport. Les diverses sections transversales respectives des éléments de construction ainsi groupés n'ont pas d'influence sur ce montage. Les éléments de construction d'assemblages entretoises qui viennent d'être décrits ci-dessus peuvent avoir leurs faces latérales recouvertes également, en partie ou en totalité, de surfaces repliables ou enroulables. La figure 11 montre la section transversale d'un élément de construction recouvert sur sa face latérale par une surface repliable 16, dont les tronçons repliables 17 sont assemblés au moyen d'arti- culations 18 de façon à pouvoir se replier sur eux-mêmes. La figure 12 montre une autre forme de réalisation utilisée pour lérecouvrement des faces latérales. Dans ce cas-ci ces faces latérales 19 sont constituées de matériaux pouvant s'enrouler, par exemple des feuilles métalliques, des treillis de fils ou fils métalliques individuels. Ces surfaces repliables ou enrou- lables peuvent être utilisées soit directement comme surfaces d'antennes soit comme structures de réception pour cellules solaires ou bien tous autres éléments d'équipement. La construction d'assemblage entretoise conforme à l'invention peut être réalisés sous forme d'élément de cons- truction à haute capacité de charge statique présentant une très grande rigidité et être repliée de façon à être extrême- ment peu encombrante en vue du transport pour l'espace. Il n'y a pas là à tenir compte de limitations en ce qui concerne l'utilisation de matériaux modernes, tels que par exemple des matériaux composites à base de fibres de carboner fibres de bore ou fibres de verre. En dehors de leur utilisation en navi-' gation spéciale c'est-à-dire dans l'espace des éléments de construction repliables du genre dont il s'agit peuvent bien entendu s'installer également sur terre partout o des structu- res de construction d'assemblages présentant une grande soli- dite ou grande rigidité doivent être repliées jusqi'à n'occuper qu'un très faible volume pour le transport ou pour le stockage, tout en conservant à peu près complètement leurs propriétés structurales. R E V E N D I C A T I 0 N S 1 ) Elément de construction d'assemblage entre- toisé pour stations spatiales, comportant des barres longitu- dinales et des traverses transversales reliant les points d'an- gles de faces extérieures. caractérisé en ce que les barres longitudinales et les traverses transversales (l, 2) sont assemblées de façon à être repliables les unes sur les autres, les traverses 2 comportant un tronçon médian repliable (4, 153. ) Elément de construction selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que les tronçons repliables des traverses (2> et le raccordement de ces traverses (2) aux barres longitudinales (1) sont constitués sous forme d'articulations (3. 4). ) Elément de construction selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que le tronçon repliable des tra- verses (2) et le raccordement de ces traverses (2) aux barres longitudinales (1) sont constitués sous forme de joints de fle- xion élastiques (15). ) Elément de construction selon l'une quel- conque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les traverses transversales (2) sont pourvues d'un dispositif de verrouillage (12) pour bloquer la position dépliée. ) Elément de construction selon l'une quel- conque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que des ressorts (8) sont associés aux traverses (2) en vue du déploie- ment automatique des éléments de construction. ) Elément de construction selon l'une quel- conque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, en vue d'accrottre la force portante et/ou la rigidité, cet élément de construction est muni de contre-fiches diagonales (6, 9). ) Elément de construction selon la revendi- cation 6, caractérisé en ce qu'il est prévu, en tant que contrez fiches diagonales, des câbles (6). ) Elément de construction selon la revendi- cation 6, caractérisé en ce qu'il est prévu, en tant que contre- fiches diagonales, des tiges (9) dont la longueur est susceptible de varier. ) Elément de construction selon la revendi- cation 8, caractérisé en ce qu'une butée (10) est associée aux tiges (9) dont la longueur est susceptible de varier. ) Elément conque des revendications 1 ç section transversale présente ) Elément conque des revendications 1 à section transversale présente ) Elément conque des revendications 1 à section transversale présente 130) Elément conque des revendications 1 à de construction selon l'une quel- 9, caractérisé en ce que sa une forme triangulaire. de construction selon l'une quel= 9, caractérisé en ce que sa une forme quadrangulaire. de construction selon l'une quel- 9, caractérisé en ce que sa une forme hexagonale. de construction selon l'une quel- 12, caractérisé en ce qu'une ou plusieurs faces latérales sont recouvertes additionnellement, en partie et/ou en totalité, par des surfaces repliables (16). ) Elément de construction selon la revendi- cation 13, caractérisé en ce que les surfaces additionnelles sont constituées sous la forme de plaques rigides à la flexion en vue d'absorber des forces et/ou de recevoir des éléments d'équipement et sont éventuellement verrouillées en plus sur des articulations distinctes (18). 150) Elément de construction selon l'une quel- conque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que des faces latérales sont recouvertes en totalité et/ou en partie par des fils métalliques individuels, treillis de fils métal- liques ou feuilles métalliques élastiques (19). 160) Elément de construction selon la revendi- cation 15, caractérisé en ce que les matériaux de recouvrement (19) sont enroulés dans la position repliée de l'élément de construction. ) Elément de construction selon l'une quel- conque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce qu'il est. accouplé avec des groupes d'autres éléments de construction d'assemblages entretoises pour former un grand ensemble de constructions d'assemblages en conservant la faculté de repliage comme de dépliage.