Brevet FR2780819A1 — publié le 20000107

La présente invention concerne un réflecteur d'antenne élastique- ment déformable pour un engin spatial, tel que satellite artificiel ou sonde spatiale. On sait que les équipements, tels que les antennes, les panneaux solaires, etc..., associés à un engin spatial doivent pouvoir être repliés pour être logés dans un véhicule de lancement (fusée, navette) et être déployés après éjection hors dudit véhicule de lancement, afin de prendre leur configuration opérationnelle. On sait de plus que l'on a déjà réalisé de tels équipements de fa- çon qu'ils soient élastiquement déformables, ces équipements pouvant alors prendre, soit un état déployé, soit un état replié, élastiquement dé- formé. A titre d'exemples, on peut citer - le brevet US-A-3 521 290, qui décrit un réflecteur d'antenne en une seule pièce d'une matière élastiquement déformable pourvu d'une base centrale rigide à laquelle sont reliées une pluralité de nervures radiales solidaires de la face convexe dudit réflecteur et élastiquement articu- lées à ladite base centrale. Ainsi, ledit réflecteur d'antenne peut pren- dre une position repliée en forme de tulipe qui ne risque pas d'entraîner une déformation permanente dudit réflecteur et le passage de la posi- tion repliée à la position déployée en forme de disque concave peut s'effectuer sous l'action de l'énergie élastique emmagasinée lors du re- pliement de la structure d'antenne. Des moyens de retenue comman- dables, constitués par une ceinture à boulons pyrotechniques entourant ledit réflecteur replié et disposée du côté opposé à ladite base centrale, sont prévus pour maintenir ledit réflecteur et lesdites nervures radiales en position repliée sous contrainte; - le brevet US-A- 4 133 501, qui décrit un panneau solaire pour engin spatial réalisé en une seule pièce élastiquement déformable pour pou- voir prendre, soit une position repliée courbe sous contrainte pour laquelle ledit panneau solaire épouse la surface extérieure convexe dudit engin spatial, soit une position déployée plane, dégagée de ladite surface extérieure, le passage de la position repliée courbe à la position déployée plane étant dû à la détente élastique dudit panneau solaire. En position repliée courbe, le panneau solaire est maintenu contre la surface extérieure dudit véhicule spatial par des verrous, portés par cette dernière; - le brevet US-A-4 926 181, qui décrit un réflecteur d'antenne d'une seule pièce en une matière élastiquement déformable, qui peut être roulé à une forme cylindrique et maintenu à cette forme par des pinces. Une structure pliable sous-jacente peut être déployée, pour servir de support sur lequel ledit réflecteur peut se dérouler et prendre sa forme déployée de fonctionnement, sous l'action de sa détente élastique; - le brevet US-A-5 644 322 qui décrit un réflecteur d'antenne constitué par une base rigide centrale de grande surface, entourée par un anneau tronconique périphérique, réalisé en une matière élastiquement défor- mable. Ce document antérieur montre de plus qu'il est usuel, pour le lancement d'un engin spatial, de stocker celui-ci dans une enveloppe allongée, par exemple de forme cylindro-conique, constituant par exemple la coiffe supérieure de la fusée de lancement, le réflecteur de la ou des antennes dudit engin spatial étant disposé latéralement par rapport au corps de ce dernier dans l'espace périphérique délimité en- tre ledit corps et ladite enveloppe. Ainsi, grâce à une telle structure, l'encombrement du réflecteur, à l'intérieur de ladite enveloppe, peut être légèrement réduit en déformant élastiquement de façon temporaire ledit anneau périphérique, ledit réflecteur prenant alors la forme au moins approximative d'une auge enveloppant latéralement ledit corps. Le réflecteur est maintenu à cette forme d'auge par une ceinture, dont l'ouverture est commandée électriquement et qui entoure ledit corps et ledit réflecteur au niveau du centre de ladite base, cette ceinture rabat- tant ledit anneau élastiquement déformable vers ledit corps, en prenant appui sur deux points diamétralement opposés dudit anneau. Après éjection dans l'espace, ledit réflecteur peut reprendre sa position de fonctionnement, par élimination de ladite ceinture et retour élastique dudit anneau périphérique à sa position déployée stable élastiquement détendue. On comprendra aisément que, dans un tel dispositif, le gain d'encombrement dudit réflecteur en position repliée, par rapport à la position déployée, est limité. En effet, à cause du diamètre important de ladite base centrale rigide, la compression latérale du réflecteur ne peut s'appliquer que sur l'anneau périphérique, de sorte que le gain d'encombrement latéral est relativement faible. De plus, on notera que, en position repliée, le réflecteur du brevet US-A-5 644 322 n'est pas maintenu fermement, de sorte qu'il est sujet aux vibrations induites pendant le lancement. Il peut en résulter des difficultés d'équilibrage dynamique et d'amortissement des vibrations dudit réflecteur et, même, des détériorations du réflecteur ou des objets environnants; et - le brevet US-A-5 574 472 et le brevet EP-A- 0 534 110 décrivent un réflecteur d'antenne en une seule pièce d'une matière élastiquement déformable, qui peut prendre une position repliée en forme d'auge à section arrondie grâce à un lien de traction à rupture commandable disposé entre deux points diamétralement opposés de la périphérie dudit réflecteur. On notera que, dans cette position repliée en forme d'auge, le réflecteur ne peut, à cause de sa rigidité relative, suivre au plus près le contour latéral dudit corps. Il en résulte que l'encombre- ment du réflecteur en position repliée ne peut être optimal. De plus, on notera que le lien de traction constitue un obstacle, ou à tout le moins une gêne, pour disposer le corps de l'engin spatial dans la concavité du réflecteur en position repliée et que la réalisation dudit réflecteur en une seule pièce ne permet ni un contrôle précis de la forme du réflec- teur en position repliée, ni un enveloppement optimal du corps de l'en- gin spatial. La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvé- nients et de permettre audit réflecteur d'antenne d'envelopper au mieux ledit corps d'engin spatial et donc de minimiser l'encombrement périphé- rique dudit réflecteur, tout en contrôlant mieux la forme et les vibrations du réflecteur en position repliée. A cette fin, selon l'invention, le réflecteur d'antenne pour un en- gin spatial devant être stocké dans une enveloppe allongée le long d'un axe, de façon que ledit réflecteur soit disposé latéralement par rapport au corps dudit engin spatial, dans l'espace périphérique délimité entre ledit corps et ladite enveloppe, ledit réflecteur étant élastiquement déformable de façon que: - à l'extérieur de ladite enveloppe, ledit réflecteur peut prendre un état déployé stable sans contrainte élastique, correspondant à sa forme fonctionnelle; - à l'intérieur de ladite enveloppe, ledit réflecteur peut prendre par re- pliement élastique autour dudit axe de l'enveloppe, un état replié lui permettant d'envelopper latéralement ledit corps, ledit réflecteur étant maintenu dans cet état replié grâce à des moyens de retenue comman- dables; et - le passage dudit réflecteur de son état replié à son état déployé étant dû au moins en partie à la libération de l'énergie emmagasinée dans le- dit réflecteur lors de son repliement élastique pour le faire passer de son état déployé à son état replié, est remarquable en ce que ledit réflecteur comporte au moins une ligne de pliage, dont la direction générale est au moins approximativement pa- rallèle audit axe de l'enveloppe et autour de laquelle est plié ledit réflec- teur dans son état replié. Par ailleurs, conformément à une autre particularité importante de la présente invention, on prévoit que lesdits moyens de retenue comman- dables solidarisent ledit réflecteur au corps dudit engin spatial. On voit donc aisément que, selon la présente invention, on résout les problèmes d'encombrement périphérique et de vibrations mentionnés cidessus. En effet, grâce à ladite ou auxdites lignes de pliage, on peut obtenir des angles de pliage vifs qui permettent audit réflecteur de s'adapter au mieux au contour latéral dudit corps (surtout si celui-ci est de forme parallélépipédique rectangle comme cela est usuel), tandis que lesdits moyens de retenue commandables éliminent en grande partie les vibrations propres dudit réflecteur. On remarquera que, de plus, lesdites lignes de pliage rigidifient le réflecteur en participant à la réduction desdites vibrations. Par rapport à la technique antérieure rappelée ci-dessus, on voit donc que - la première particularité de la présente invention consistant à réaliser ledit réflecteur élastiquement déformable en au moins deux parties re- liées par une ligne de pliage permet: d'accroître la capacité de logement dans ladite enveloppe de mieux contrôler la forme du réflecteur en position repliée, en concentrant la plus grande partie de la déformation élastique dans des zones de pliage limitées; - la deuxième particularité de la présente invention consistant à fixer le- dit réflecteur en position repliée sur le corps dudit engin permet: de mieux contrôler les vibrations dudit réflecteur en position repliée de mieux contrôler la forme dudit réflecteur en position repliée; d'utiliser des mécanismes de retenue connus pour d'autres usages. Notamment lorsque le corps dudit engin spatial est de forme pa- rallélépipédique rectangle, il est avantageux que ledit réflecteur d'antenne comporte deux lignes de pliage parallèles, délimitant une partie intermé- diaire et deux parties latérales. Ainsi, en position repliée dudit réflecteur, ladite partie intermédiaire peut s'appliquer contre une face dudit corps d'engin, tandis que chaque partie latérale du réflecteur peut être rabattue contre une face latérale adjacente dudit corps, laissant totalement libres les faces supérieure et inférieure de ce dernier. Avantageusement, chaque ligne de pliage, par exemple constituée par une ligne de moindre épaisseur du réflecteur, emmagasine, lors du pliage dudit réflecteur autour de cette ligne, une énergie élastique suffi- sante pour faire passer spontanément ledit réflecteur de son état replié à son état déployé, lorsqu'elle est libérée. En revanche, dans le cas o cha- que ligne de pliage est peu ou pas suffisamment élastique pour déplier ledit réflecteur et assurer le retour de celui-ci à sa position fonctionnelle, on peut prévoir des moyens élastiques auxiliaires, par exemple du type ressort de traction, pour faire passer ledit réflecteur de son état replié à son état déployé. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 est une vue en perspective schématique, de l'arrière, d'un exemple de réalisation du réflecteur d'antenne conforme à la pré- sente invention, en position déployée. La figure 2 montre schématiquement le réflecteur conforme à la figure 1, disposé autour d'un satellite, sous la coiffe d'un lanceur. Les figures 3A et 3B illustrent, respectivement en position ver- rouillée et en position déverrouillée, un dispositif de retenue dudit réflec- teur de la figure 2 sur le corps dudit satellite, selon la ligne 111-111 de cette dernière figure. La figure 4 illustre une variante de disposition du réflecteur sous la coiffe du lanceur. La figure 5 montre schématiquement une variante de réalisation du réflecteur selon l'invention disposé autour d'un satellite. Le réflecteur d'antenne 1, conforme à la présente invention et il- lustré schématiquement sur les figures 1 et 2, présente la forme au moins approximative d'un disque concave pourvu de deux lignes de pliage 2 ou 3. Ces lignes de pliage sont parallèles et elles délimitent dans ledit réflec- teur d'antenne 1, une portion intermédiaire 1A et deux portions latérales 1B et 1C. Le réflecteur 1 est réalisé en une matière élastiquement déforma- ble, par exemple en un tissu de fibres de carbone, et lesdites lignes de pliage 2 et 3 peuvent être formées par des lignes de moindre épaisseur dudit réflecteur. Eventuellement, des baguettes de raidissage (non repré- sentées) sont disposées sur la face arrière convexe dudit réflecteur 1, à I'extérieur desdites lignes de pliage 2 et 3. Au centre du réflecteur 1 est prévue une base rigide 4, reliée du côté arrière --c'est-à-dire du côté convexe dudit réflecteur-- à un bras de liaison 5, dont l'extrémité opposée à ladite base 4 est destinée à être arti- culée, de façon connue et non représentée, au corps d'un engin spatial. Dans l'exemple représenté sur la figure 1, le bras de liaison 5 est parallèle aux lignes de pliage 2 et 3. Ainsi, comme le montre la figure 2, le réflecteur 1 peut prendre une position repliée autour d'un corps 6 d'engin spatial, avec discontinui- té de courbure au niveau des lignes de pliage 2 et 3. Dans cette position repliée, la position intermédiaire 1A et les portions latérales lB et 1C peuvent s'appliquer respectivement contre trois faces latérales consécuti- ves, deux à deux adjacentes, dudit corps 6. Comme l'illustre schématiquement la figure 2, le réflecteur 1 peut être stocké dans une enveloppe allongée 7 d'axe longitudinal X-X, par exemple la coiffe d'un lanceur spatial, le réflecteur 1 étant disposé dans l'espace latéral périphérique 8 délimité entre le corps d'engin spatial 6 et ladite enveloppe 7, avec ses lignes de pliage 2 et 3 parallèles audit axe X- X. De façon usuelle (non visible sur la figure 2, mais visible sur la figure 4), le réflecteur 1 est relié au corps d'engin spatial 6 par le bras 5, arti- culé à la partie inférieure dudit corps. Dans la position de stockage de la figure 2, le réflecteur 1 est de plus maintenu par des plots pyrotechniques 9, solidaires du corps d'engin spatial 6 et traversant des oeillets 10 prévus sur les portions latérales de réflecteur lB et 1C (voir la figure 3A). Ainsi, pendant le lancement de l'engin spatial, le réflecteur 1 se trouve dans la coiffe 7, comme cela est représenté sur la figure 2, main- tenu rigidement à sa forme repliée autour des lignes de pliage 2 et 3. Après largage de ladite coiffe 7 et éjection de l'engin spatial, les plots pyrotechniques 9 sont activés et ils libèrent les portions de réflecteur 1B et 1C du corps du satellite 6 (voir la figure 3B). Par suite, le réflecteur 1 se détend pour prendre son état déployé de la figure 1, le bras 5 bascu- lant (de façon connue non représentée) pour dégager ledit réflecteur du corps de l'engin spatial 6. Il est avantageux que chaque ligne de pliage 2 et 3 emmagasine, lors du pliage du réflecteur 1 autour du corps d'engin spatial 6, une éner- gie élastique suffisante pour faire passer spontanément ledit réflecteur de son état replié (figure 2) à son état déployé (figure 1), après libération des plots pyrotechniques 9. Dans le cas o cette énergie élastique emmagasinée dans les li- gnes de pliage 2 et 3 serait insuffisante, il est possible de prévoir des moyens élastiques auxiliaires 1 1 aidant au déploiement dudit réflecteur. De tels moyens élastiques auxiliaires 1 1 peuvent comporter un ressort de traction, dont l'action s'oppose au pliage autour des lignes 2 et 3. Sur la figure 4, on a illustré le stockage de deux réflecteurs 1, respectivement désignés par les références 1.1 et 1.2, autour du corps d'engin spatial 6. Ces deux réflecteurs 1.1 et 1.2 sont opposés l'un à l'autre par rapport audit corps 6, avec la portion latérale lB de l'un soli- darisée de la paroi latérale 1C de l'autre. Dans la variante de réalisation de la figure 5, le réflecteur 1 pré- sente, sur ses portions latérales lB et 1C, des prolongements externes i 2 susceptibles de servir à sa fixation sur le corps 6. Dans tous les cas de réalisation avec deux réflecteurs opposés (comme montré sur la figure 4), on peut assurer la reprise des efforts et le maintien d'un réflecteur sur l'autre. REVENDICATIONS 1. Réflecteur d'antenne (1) pour un engin spatial devant être stocké dans une enveloppe (7) allongée le long d'un axe (X-X), de façon que ledit réflecteur soit disposé latéralement par rapport au corps (6) dudit engin spatial, dans l'espace périphérique (8) délimité entre ledit corps (6) et ladite enveloppe (7), ledit réflecteur étant élastiquement dé- formable de façon que - à l'extérieur de ladite enveloppe (7), ledit réflecteur (1) peut prendre un état déployé stable sans contrainte élastique, correspondant à sa forme fonctionnelle; - à l'intérieur de ladite enveloppe (7), ledit réflecteur peut prendre par repliement élastique autour dudit axe (X-X) de l'enveloppe, un état re- plié lui permettant d'envelopper latéralement ledit corps (6), ledit ré- flecteur étant maintenu dans cet état replié grâce à des moyens de re- tenue commandables (9); et - le passage dudit réflecteur de son état replié à son état déployé étant dû au moins en partie à la libération de l'énergie emmagasinée dans le- dit réflecteur lors de son repliement élastique pour le faire passer de son état déployé à son état replié, caractérisé en ce que ledit réflecteur (1) comporte au moins une ligne de pliage (2, 3), dont la direction générale est au moins approximativement parallèle audit axe (X- X) de l'enveloppe et autour de laquelle est plié ledit réflecteur (1) dans son état replié. 2. Réflecteur d'antenne selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte deux lignes de pliage parallèles (2, 3), délimitant une partie intermédiaire (1A) et deux parties latérales (1 B, 1C). 3. Réflecteur d'antenne selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque ligne de pliage (2, 3) emmagasine, lors du pliage dudit réflecteur (1) autour de cette dernière, une énergie élastique suffisante pour faire passer spontanément ledit réflecteur (1) de son état replié à son état déployé, lorsqu'elle est libérée. 4. Réflecteur d'antenne selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que, à chaque ligne de pliage (2, 3), sont associés des moyens élastiques auxiliaires (11) pour faire passer ledit réflecteur (1) de son état replié à son état déployé. 5. Réflecteur d'antenne selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de retenue commandables (9) fixent ledit réflecteur (1) sur le corps dudit engin spatial (6). 6. Réflecteur d'antenne selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'au moins une portion latérale (1 B) dudit réflecteur (1) comporte un prolongement externe de fixation (12).