Brevet FR2508413A1 — publié le 19821231

1. La présente invention concerne des ensembles de feuilles déployables à partir d'un état arrimé, compact, jusqu'à un état étendu, généralement plan En particulier, mais non exclusivement, la présente invention concerne des ensembles de feuilles déployables pour engin spatial, par exemple pour panneaux solaires déployables. Dans la plupart des configurations connues d'en- sembles de feuilles déployables qui sont utilisés couram- ment dans les engins spatiaux, la largeur maximum de l'en- semble de feuilles est limitée à la dimension maximum de la paroi latérale de l'engin auquel doit être fixé l'ensem- ble déployable Cela a pour but d'éviter que l'ensemble de feuilles arrimé ne soit en saillie au-delà de la périphé- rie de la paroi latérale et ainsi de permettre à l'engin spatial d'être relativement compact lors de son lancement. Cependant, en particulier dans le cas o l'en- semble de feuilles est un panneau solaire pour engin spa- tial, l'aire de la surface des feuilles exposées au rayon- nement solaire doit être relativement importante de façon à permettre la génération d'une puissance suffisante pour le fonctionnement de l'engin Par conséquent, dans la plu- part des ensembles courants, la longueur du panneau étendu est beaucoup plus grande que la largeur dé l'ensemble de feuilles, c'est-à-dire que le rapport d'exposition de l'en- 2, 2508413 semble de feuilles est relativement élevé Cela crée un problème, étant donné que, pour une aire de surface don- née de l'ensemble de feuilles, plus ce rapport est élevé plus l'inertie rotatoire de l'engin spatial est elle-même élevée, et moins élevée est la fréquence naturelle de l'ensemble étendu de feuilles Ces changements dans les caractéristiques dynamiques de l'engin spatial peuvent être incompatibles avec les systèmes de commande de l'en- gin En outre, plus la distance selon laquelle l'ensemble doit être étendu à partir de l'engin spatial est grande, plus la complexité du dispositif de déploiement et des entretoisements nécessaires augmente, avec un accroisse- ment correspondant du risque de défaillance. Selon un aspect de la présente invention, on pré- voit un ensemble de feuilles déployables qui comprend deux parties de feuille qui, lorsqu'elles se trouvent à l'état compact, serré, sont généralement côte à côte, un moyen de desserrement pour l'extension de chaque feuille à par- tir de l'état compact,serré, jusqu'à une position desser- rée généralement plane, et un moyen de dépliage pour effectuer un mouvement de pivotement relatif des parties entre une position côte à côte et une position étalée. Les parties de feuilles sont, commodément, de ty- pe pliable en accordéon L'ensemble est de préférence pré- vu de façon que le mouvement de dépliage soit effectué avant le desserrement de chaque partie de feuille. Avantageusement, chaque partie de feuille com- prend des moyens de poutrelle intérieure et extérieure, et les moyens de poutrelle intérieure et extérieure d'une partie de feuille pivotent sur les moyens de poutrelle intérieure et extérieure respectifs de l'autre partie de feuille, un moyen de sollicitation étant prévu pour solliciter les parties vers leur position étalée, un moyen de liai- son amovible pour maintenir les parties dans leur posi- tion côte à côte, et un moyen de verrouillage pour les verrouiller dans la position étalée lors de la libération du moyen de liaison. De préférence,le moyen de desserrement comprend 3 2508413 une paire d'éléments de flèche pivotant l'un sur l'autre, une extrémité de chaque paire étant accouplée au moyen de poutrelle intérieure, l'autre extrémité étant accouplée au moyen de poutrelle extérieure, un moyen de sollicitation sollicitant les éléments de flèche vers une position étalée, un moyen de liaison permettant de maintenir chaque partie de feuille dans une configuration serrée et un moyen de blocage permettant de bloquer la paire d'éléments de flèche dans la position étalée lors de la libération du moyen de liaison. Commodément, les parties de feuille sont générale- ment parallèles avant leur mouvement de dépliage. Selon un autre aspect de la présente invention, on prévoit un engin spatial qui comprend un ensemble de feuilles déployables associé à l'une de ses faces, cet ensemble comprenant deux parties de feuille montées de manière à être animées d'un mouvement de pivotement rela- tif à partir d'une position côte à côte jusqu'à une posi- tion étalée, les parties de feuille étant configurées de fa- çon que dans leur position côte à côte elles soient si- tuées généralement à l'intérieur de la périphérie de la face, mais que dans leur position étalée elles s'étendent au-delà de la périphérie de la surface. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaison avec les dessins ci-joints dans lesquels: La figure 1 représente l'agencement de feuilles déployées sur un engin spatial; et Les figures 2 à 5 représentent les étapes suc- cessives du déploiement de l'ensemble de feuilles sur un engin spatial. En liaison avec la figure 1, on a représenté un engin spatial 10 qui comprend sur chacune de ses deux fa- ces opposées 11 un ensemble de feuilles déployables ayant la forme d'une aile de panneau solaire flexible 12 Cha- que ailé 12 comprend une paire de couvertures 13 de cel- lules solaires flexibles placées côte à côte, chaque cou- verture étant suspendue entre des poutrelles légères inté- 4 2 2508413 rieure et extérieure 14,14 ' respectivement Chaque couvertu- re 13, en même temps que ses poutrelles intérieure et exté- rieure associées 14,14 ', comprend un panneau de cellules solaires sur ses surfaces qui sont destinées à être pla- cées dans la direction du soleil lorsque l'ensemble de feuilles a été déployé Chaque couverture 13 peut être pliée sur elle-même à la manière d'un accordéon pour pren- dre l'état arrimé. Les paires de poutrelles contiguës 14, 14 ' sont articulées, et comprennent un moyen de-sollicitation pour les solliciter vers une configuration ouverte, colinéaire, ainsi qu'un moyen de verrouillage pour verrouiller chaque paire dans la position ouverte Une flèche articulée en quatre parties,comprenant des parties 15, 16, 17 et 18, s'étend entre les poutrelles exférieures 14 ' et la face 11 de l'engin spatial auquel l'aile 12 est fixée En liaison avec la figure 4, l'extrémité extérieure de la partie 15 pivote sur les paires extérieures de poutrelles 14 ', alors que l'extrémité intérieure de la partie 16 pivote sur la paire intérieure de poutrelles 14 Des moyens d'actionne- ment par ressort sont prévus entre chaque paire contiguë de parties de flèche, moyens qui comprennent un moyen pour solliciter la paire suivant une configuration rectiligne et un moyen pour la verrouiller dans cette configuration Des moyens similaires sont prévus entre l'extrémité intérieure de la partie de flèche 18 et la surface 11 de façon à sol- liciter cette partie de flèche dans une position perpendi- culaire à la face 11 et à la verrouiller dans cette configu- ration. Lorsque les ailes 12 du panneau solaire se trou- vent dans leur position arrimée, par exemple lorsque l'en- gin spatial 10 est prêt à être lancé, chaque couverture 13 de cellules solaires est arrimée sur elle-même à la ma- nière d'un accordéon pour être placée entre les poutrelles intérieure et extérieure 14,14 ' respectivement, et mainte- nue dans cette position par des éléments de retenue 19 s'étendant entre les poutrelles intérieure et extérieure. Dans cette position, les parties de flèche 15 et 2508413 16 sont nécessairement pliées ensemble pour être parallè- les Les couvertures 13 de cellules solaires arrimées, placées en sandwich entre leurs flèches intérieure et ex- térieure respectives 14, 14 ' sont également pliées ensem- ble et se trouvent parallèles, et contiguës aux parties de flèche pliées 15 et 16 La partie de flèche 18 est pliée à plat contre la face 11 de l'engin spatial et la partie de flèche 17 pliée contre la partie de flèche 18 et parallè- lement à celle-ci La configuration à l'état arrimé est par conséquent telle que représentée en figure 2, l'ensem- ble étant maintenu contre la face 11 de l'engin spatial 10 de façon à éviter un dépliage des moyens d'actionnement respectifs par des éléments de maintien 20. Lorsqu'on souhaite déployer l'ensemble, les élé- ments de maintien 20 sont libérés Les parties de flèche 17 et 18 deviennent rectilignes et se bloquent dans une direction perpendiculaire à la face 11 Simultanément, les ouvertures entassées 13 et leurs poutrelles intérieure et extérieure associées 14,14 ' se déplient ensemble pour être verrouillées parallèlement à la face 11 Les éléments de retenue 19 sont alors libérés, soit activement soit pas- sivement de manière à permettre à chaque couverture 13 de passer de l'état tassé à l'état ouvert, généralement plan, comme cela est représenté en figure 5. Les dimensions typiques de l'ensemble déployé de la figure 1 sont les suivantes: Côté maximum de la face 11 3 mètres Largeur de la couverture 6 mètres Longueur de la couverture 6 mètres Longueur étendue des - parties de flèche 17 et 18 l 4,5 mètres Le mode de réalisation venant d'être décrit per- met d'arrimer une largeur relativement importante d'un en- semble déployable sur un engin spatial ayant une surface de paroi latérale limitée et minimise les contraintes de la configuration à l'état déployé Ce mode de réalisation permet de grandes largeurs de pliage, donnant un choix plus 6, 2508413 grand dans la sélection des cellules solaires et dans les agencements d'arrimage Les poutrelles intérieure et exté- rieure 14, 14 ' avec les parties de flèche 16 à 18 ne né- cessitent aucun entretoisement pour conférer une rigidité élevée à l'état déployé Le mode de réalisation précédent donne un panneau solaire à rapport d'exposition de faible valeur, offrant un rendement relativement élevé, combiné avec un poids et une complexité peu importants, La. sollicitation nécessaire pour chacun des moyens d'actionnement à ressort peut s'avérer inférieure à la va- leur requise pour un panneau solaire de rapport d'exposi- tion relativement élevé,et par conséquent les pressions d'arrimage plus faibles permettent la réduction des vibra- tions produites lors du déploiement. Alors que dans le mode de réalisation décrit, les couvertures 13 sont pliables en accordéon pour prendre l'état arrimé, la présente invention peut être incorporée dans des agencements o elles sont roulées dans cet état. La présente invention n'est pas limitée aux exem- ples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. 7 2508413 REVENDICATIONS 1 Ensemble de feuilles déployables, caractérisé en ce qu'il comprend deux parties de feuille ( 13) qui, lorsqu'elles sont à l'état serré, compact, sont situées gé- néralement côte à côte, un moyen de desserrage ( 15, 16) pour étendre chacune à partir d'un état serré, compact, jusqu'à un état desserré généralement plat, et un moyen de dépliage ( 14, 14 ') pour effectuer un mouvement de pivote- ment relatif des parties à partir de leur position côte à côte jusqu'à une position étalée. 2 Ensemble selon la revendication 1, caractéri- sé en ce qu'il est prévu de façon que le mouvement de dé- pliage soit effectué avant le desserrage de chaque partie de feuille ( 13). 3 Ensemble selon la revendication 1 ou la reven- dication 2, caractérisé ence que chaque partie de feuille ( 13) comprend des éléments de poutrelle intérieure ( 14) et extérieure ( 14 '), et les moyens de poutrelles intérieure et extérieure d'une partie de feuille pivotent sur les moyens de poutrelles intérieure et extérieure respectifs de l'au- tre partie de feuille, un moyen de sollicitation étant pré- vu pour solliciter les parties vers leur position étalée, un moyen de liaison amovible ( 20) pour maintenir les parties dans leur position côte à côte, et un moyen de verrouilla- ge pour les verrouiller dans la position étalée lors de la libération du moyen de liaison. 4 Ensemble selon la revendication 3, caractéri- sé en ce que le moyen de desserrage comprend une paire d'éléments de flèche ( 15, 16) pivotant l'un sur l'autre, une extrémité de la paire étant accouplée au moyen de pou- trelle intérieure ( 14), l'autre extrémité étant accouplée au moyen de poutrelle extérieure ( 14 '), un moyen de solli- citation sollicitant les éléments de flèche vers une po- sition étalée, un moyen de liaison ( 19) maintenant chaque partie de feuille à l'état serré, et un moyen de verrouil- lage verrouillant la paire d'éléments de flèche dans la position étalée lors de la libération du moyen de liai- son. Ensemble selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 4, caractérisé en ce que chaque partie de feuille ( 13) peut être pliée en accordéon entre les états serré et desserré. 6 Ensemble selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 5, caractérisé en ce que les parties de feuille ( 13) sont généralement parallèles avant leur mouvement de dépliage. 7 Engin spatial ( 10) caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble ( 12) de feuilles déployables, associé à l'une de ses faces ( 11), cet ensemble comportant deux parties de feuille ( 13) montées pour être animées d'un mou- vement de pivotement relatif entre une position côte à côte et une position étalée, les positions de feuille étant configurées de façon que dans leur position côte à côte elles soient généralement dans la périphérie de la face, mais que dans leur position étalée elles s'étendent au-de- là de la périphérie de la face. 8 Engin spatial selon la revendication 7, carac- térisé en ce que chacune des parties ( 13) de feuille peut être étendue à partir d'un état serré jusqu'à un état éten- du, généralement plan.