Brevet FR2853624A1 — publié le 20041015

La présente invention concerne un ensemble d'éléments, pliable et déployable, monté à bord d'un engin spatial. On sait que de nombreux dispositifs, tels que générateurs solaires, antennes radioélectriques, pare-soleil, etc... sont constitués par un 5 ensemble d'éléments articulés entre eux pour que ledit ensemble puisse être replié et occuper un encombrement minimal à bord d'un engin spatial, avant et pendant le lancement de celui-ci. Après mise dans l'espace dudit engin, ledit ensemble d'éléments est déployé pour que le dispositif puisse prendre sa configuration opérationnelle. Pour l'articulation de tels éléments, il est connu d'utiliser des systèmes d'articulation à déploiement automatique, tels que ceux décrits, par exemple, dans les documents US-3 386 128, FR-2 122 087 et FR-2 635 077. Pour leur déploiement automatique, ces systèmes utilisent l'énergie de ressorts bandés en position repliée desdits éléments. De tels systèmes d'articulation automatiques sont relativement lourds et compliqués et leur déploiement est difficilement contrôlable notamment en ce qui concerne l'instant initial et la vitesse de déploiement. La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients. A cette fin, selon l'invention, l'ensemble d'au moins deux éléments, qui est destiné à être monté à bord d'un engin spatial et dans lequel lesdits éléments peuvent occuper l'un par rapport à l'autre, soit une position repliée, soit une position déployée, est remarquable en ce que lesdits éléments sont solidarisés d'une même face d'un matelas gonflable 25 souple et en ce que, à l'état replié desdits éléments, ledit matelas est à l'état dégonflé et est plié de façon que lesdits éléments se trouvent, deux à deux, de part et d'autre d'un pli dudit matelas. Ainsi, lorsque, à partir de l'état replié desdits éléments et de l'état dégonflé dudit matelas, ce dernier est gonflé, l'augmentation de volume 5 consécutive dudit matelas a pour conséquence d'ouvrir les plis de ce dernier et, par suite, de déployer ledit matelas et les éléments qu'il porte. Le gonflage dudit matelas pourrait résulter de l'expansion, dans l'espace, du gaz contenu dans ledit matelas à l'état dégonflé, à terre. Cependant, pour éviter toute complication qui serait due à l'air résiduel dans 10 le matelas pendant le lancement de l'engin spatial, il est préférable que, à terre, ledit matelas soit mis sous vide et que, dans l'espace, le gonflage soit obtenu par insufflation d'un gaz de gonflage. Le verrouillage desdits éléments l'un par rapport à l'autre en position déployée peut être obtenu de nombreuses façons différentes. Par 15 exemple, ledit verrouillage peut être obtenu par une rigidification du matelas à l'aide de tout système de rigidification physico-chimique en orbite, par exemple une résine durcissable. Dans ce dernier cas, ledit matelas peut être imprégné intérieurement d'une telle résine susceptible d'être polymérisée par un produit catalyseur apporté par le gaz de 20 gonflage dudit matelas. Ledit matelas peut également être imprégné extérieurement d'une résine polymérisable sous l'action des rayons ultraviolets. On remarquera que, du fait d'un tel verrouillage desdits éléments l'un par rapport à l'autre en position déployée, il n'est pas utile de mainte25 nir à une valeur nominale la pression de gonflage dans ledit matelas pour rigidifier ce dernier, ce qui serait délicat à obtenir, à cause des inévitables microfuites dans le circuit de gonflage. Suivant le mode de formation desdits plis dans le matelas dégonflé, ledit matelas replié peut soit être disposé entre deux desdits éléments adjacents, soit entourer deux tels éléments adjacents. Dans le cas o ledit ensemble comporte une pluralité d'éléments 5 formant au moins un alignement, il est avantageux que, à l'état dégonflé dudit matelas et à l'état replié desdits éléments, ledit matelas soit replié sur lui-même autour de lignes de pliage qui passent chacune entre deux éléments consécutifs dudit alignement et qui sont dirigées transversalement audit alignement, de façon que, alternativement, ledit matelas replié 10 soit disposé entre deux éléments consécutifs et entoure deux éléments consécutifs. Si, de plus, ladite pluralité d'éléments forme un agencement de lignes et de colonnes, à l'état dégonflé dudit matelas et à l'état replié desdits éléments, ledit matelas est avantageusement repliable sur lui-même 15 autour de lignes de pliage qui passent chacune entre deux colonnes et/ou lignes d'éléments, de façon que, alternativement, ledit matelas replié soit disposé entre deux colonnes et/ou lignes d'éléments consécutives et entoure deux colonnes et/ou lignes d'éléments consécutives. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment 20 l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 montre, en coupe partielle schématique, un ensemble d'éléments conforme à la présente invention, en position pliée. La figure 2 illustre schématiquement le déploiement de l'ensemble 25 d'éléments montré par la figure 1. Les figures 3 et 4 illustrent, de façon schématique, respectivement en coupe et en vue de dessus, l'ensemble d'éléments de la figure 1 en position déployée. La figure 5 montre schématiquement un autre mode de réalisation dudit ensemble d'éléments conforme à la présente invention. L'ensemble d'éléments I, conforme à la présente invention et représenté sur les figures 1 à 4, comporte n éléments portant respective5 ment les références 1.1, 1.2, 1.3, ..., 1.n-1, 1.n. Ces éléments appartiennent à un dispositif (générateur solaire, antenne, pare-soleil, etc...) monté plié à bord d'un engin spatial et déployé après mise dans l'espace de ce dernier. A l'état plié (voir la figure 1), les éléments 1.1 à 1.n sont par exemple rabattus l'un sur l'autre et maintenus dans cet état par des ver10 rous (non représentés). Lorsqu'ils sont déployés, lesdits éléments 1.1 à 1.n forment un alignement, comme cela est symbolisé sur la figure 4 par l'axe 2. Ces éléments 1.1 à 1.n sont tous solidarisés d'une même face 3 d'un matelas gonflable souple 4. i 5 Comme le montre la figure 1, à l'état replié desdits éléments 1.1 à 1.n, le matelas 4 est à l'état dégonflé et est plié de façon que lesdits éléments 1.1 à 1.n se trouvent, deux à deux, de part et d'autre d'une ligne de pliage 5.1, 5.2, ..., 5.n-1 dudit matelas 4. Ces lignes de pliage, ou plis, 5.1 à 5.n-1 passent chacune entre deux éléments 1.1 à 1. n consécutifs et 20 sont dirigées transversalement audit alignement 2 (comme illustré sur la figure 4). Dans le mode de pliage illustré sur la figure 1, à l'état dégonflé du matelas 4 et à l'état replié des éléments 1.1 à 1.n, on peut voir que, alternativement, le matelas 4: - est disposé entre les deux éléments adjacents 1.1 et 1.2; 1.3 et 1.4, ..., etc...; et - entoure les deux éléments adjacents 1.2 et 1.3; ...; i.n-1 et 1.n. Ce matelas 4 peut, de préférence, être gonflé à partir d'une source de gaz (non représentée) par l'intermédiaire d'une conduite de gonflage 6. Ainsi, lorsque lesdits éléments 1.1 à 1.n, à l'état replié, doivent être déployés et que lesdits verrous de maintien dans cet état ont été éliminés, du gaz de gonflage est envoyé dans la conduite 6, ce qui permet de gonfler ledit matelas 4. L'augmentation de volume de ce dernier tend à 5 ouvrir les plis qu'il comporte et lesdits éléments sont écartés mutuellement les uns des autres par des rotations autour d'axes au moins approximativement confondus avec lesdites lignes de pliage 5.1 à 5.n-1, comme cela est illustré schématiquement sur la figure 2 à l'aide des flèches 7. En continuant le gonflage, on peut déployer complètement ledit 10 matelas 4 et lesdits éléments 1.1 à 1.n pour arriver à l'état déployé illustré par les figures 3 et 4. On voit ainsi aisément que, grâce à la présente invention, on peut maîtriser totalement l'instant du début de déploiement et le processus de déploiement, ainsi que supprimer totalement tout système d'articulation 15 mécanique. Lorsque le déploiement complet est obtenu, le matelas 4 peut être rigidifié dans cette position déployée, par exemple à l'aide d'une résine durcissable. Celle-ci peut pré-imprégner sur les faces extérieures dudit matelas et être du type polymérisable par les rayons ultraviolets de l'espace. 20 En variante, la résine durcissable peut pré-imprégner la paroi interne du matelas 4 et être sensible à un agent de polymérisation véhiculé par le gaz de gonflage. Sur la figure 5, on a représenté, à l'état déployé, un agencement Il d'une pluralité d'éléments 1.11 à 1i.pn. Cet agencement II comporte p 25 lignes, chacune semblable à l'alignement 2 de la figure 4, disposées de façon à ce que lesdits éléments forment de plus des colonnes. On comprendra aisément que, dans ce cas, les lignes de pliage 5.1, 5.2, 5.n-1 passent chacune entre deux colonnes adjacentes d'éléments. Ainsi, à l'état dégonflé et à l'état replié du matelas 4, les colonnes d'éléments sont repliées les unes sur les autres autour des lignes de pliage 5.1, 5. 2, ..., 5.n-1, à la manière de ce qui est représenté sur la figure 1 pour les éléments 1.1 à 1.n. En plus des lignes de pliage intercolonnes 5.1 à 5.n-1, I'agence5 ment II peut comporter des lignes de pliage interlignes 8.1 à 8.p-1 pour replier sur elles-mêmes (à la manière de la figure 1) lesdites colonnes d'éléments déjà repliées les unes sur les autres autour des lignes de pliage 5.1 à 5.n-1. REVENDICATIONS 1. Ensemble (1, Il) d'au moins deux éléments (1.1 à l.n, 1.11 à 1.pn), qui est destiné à être monté à bord d'un engin spatial et dans lequel lesdits éléments peuvent occuper l'un par rapport à l'autre, soit une posi5 tion repliée, soit une position déployée, caractérisé en ce que lesdits éléments (1.1 à 1.n, 1.11 à 1.pn) sont solidarisés d'une même face (3) d'un matelas gonflable souple (4) et en ce que, à l'état replié desdits éléments, ledit matelas (4) est à l'état dégonflé et est plié de façon que lesdits éléments se trouvent, deux à deux, de part 10 et d'autre d'un pli (5.1 à 5.n-1) dudit matelas. 2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gonflage dudit matelas (4) résulte de l'expansion, dans l'espace, du gaz contenu dans ledit matelas (4) à l'état plié, à terre. 3. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gonflage dudit matelas (4) est obtenu par insufflation d'un gaz de gonflage (en 6). 4. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de rigidification dudit matelas à l'état déployé desdits éléments. 5. Ensemble selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de rigidification comportent une résine durcissable. 6. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, à l'état dégonflé dudit matelas (4) et à l'état replié 25 desdits éléments (1.1 à 1i.n), ledit matelas replié (4) est disposé entre deux éléments ajacents. 7. Ensemble selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, à l'état dégonflé dudit matelas et à l'état replié desdits éléments, ledit matelas replié entoure deux éléments adjacents. 8. Ensemble selon les revendications 6 et 7, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité d'éléments formant au moins un alignement et en ce que, à l'état dégonflé dudit matelas et à l'état replié desdits éléments, ledit matelas est replié sur lui-même autour de li5 gnes de pliage qui passent chacune entre deux éléments consécutifs dudit alignement et qui sont dirigées transversalement audit alignement, de façon que, alternativement, ledit matelas replié soit disposé entre deux éléments consécutifs et entoure deux éléments consécutifs. 9. Ensemble selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite pluralité d'éléments forme un agencement de lignes et de colonnes et en ce que, à l'état dégonflé dudit matelas et à l'état replié desdits éléments, ledit matelas est repliable sur lui-même autour de lignes de pliage qui passent chacune entre deux colonnes d'éléments, de façon que, alternativement, ledit matelas replié soit dis15 posé entre deux colonnes d'éléments consécutives et entoure deux colonnes d'éléments consécutives. 10. Ensemble selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que ladite pluralité d'éléments forme un agencement de lignes et de colonnes et en ce que, à l'état dégonflé dudit matelas et à 20 l'état replié desdits éléments, ledit matelas est repliable sur lui-même autour de lignes de pliage qui passent chacune entre deux lignes d'éléments, de façon que, alternativement, ledit matelas replié soit disposé entre deux lignes d'éléments consécutives et entoure deux lignes d'éléments consécutives.