Brevet FR2853625A1 — publié le 20041015

i La présente invention concerne une structure à géométrie variable pour un appareil 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, la structure à géométrie variable pour un appareil destiné à être monté à bord d'un engin spatial, est remarquable en ce qu'elle comporte - une base; - au moins un élément rigide, relié de façon lâche à ladite base; 25 - des moyens de traction montés sur ladite base; et - au moins un lien souple reliant ledit élément rigide auxdits moyens de traction. Ainsi, tant que lesdits moyens de traction n'agissent pas sur ledit lien souple, ledit élément est dans un état détendu ou relâché, qui peut 5 correspondre au stockage. En revanche, lorsque lesdits moyens de traction tirent ledit lien souple, ledit élément rigide est fermement plaqué contre ladite base par la tension dudit lien souple. Il se trouve alors dans un état sous tension qui, avantageusement, correspond à son état fonctionnel. Le déploiement dudit élément est alors facilement contrôlé par la 10 tension exercée sur ledit lien souple. Avantageusement, dans ladite structure, on prévoit une peau souple contre laquelle est appliqué ledit élément rigide pour relier celui-ci de façon lâche à ladite base. Lesdits moyens de traction peuvent être réalisés de différentes fa1c5 çons connues. Cependant, de préférence, ils comportent au moins soit un ressort comprimé, soit une vessie gonflable. Pour assurer, à l'état sous tension dudit élément rigide, la rigidité de la liaison entre ce dernier et ladite base, il est avantageux que ceux-ci comportent des surfaces respectives aptes à coopérer l'une avec l'autre 20 pour procurer une assise stable audit élément rigide sur ladite base, sous l'action desdits moyens de traction sur ledit lien. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, ledit élément rigide constitue au moins partiellement un organe fonctionnel dudit appareil, ladite peau souple n'exerçant que la fonction de liaison lâche entre 25 ledit élément rigide et ladite base. En variante, ladite peau souple, en plus de sa fonction de liaison lâche entre ledit élément rigide et ladite base, peut constituer au moins partiellement un organe fonctionnel dudit appareil, ledit élément rigide ne servant que de support au moins partiel à ladite peau souple. La structure conforme à la présente invention peut comporter une pluralité de tels éléments rigides répartis autour de ladite base et lesdits moyens de traction peuvent être communs aux liens souples de tous lesdits éléments rigides. Dans ce cas, il est avantageux que ladite peau sou5 ple présente, à l'état détendu desdits liens souples, la forme au moins approximative d'une soucoupe et que lesdits éléments rigides présentent au moins approximativement la forme de secteurs, convergeant vers ladite base. A des fins de redondance, pour éviter qu'un élément rigide ne 10 puisse pas prendre son état sous tension par suite de la rupture de son lien souple, on prévoit que chaque élément rigide est relié à ladite base par au moins deux liens souples, chaque lien souple étant commun à au moins deux éléments rigides adjacents. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment 15 l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 est une vue schématique de face, avec arraché partiel et à l'état détendu, d'une structure conforme à la présente invention pour un réflecteur d'antenne. La figure 2 est une coupe diamétrale selon la ligne II-Il de la figure 1. La figure 3 est une vue schématique de face, sous tension, du réflecteur d'antenne des figures 1 et 2. La figure 4 est une coupe diamétrale selon la ligne IV-IV de la fi25 gure 3. 1 La figure 5 est une coupe partielle selon la ligne V-V de la figure 3. La figure 6 est une vue schématique de face, avec arraché partiel et à l'état détendu, d'une variante de réalisation de structure de réflecteur d'antenne conformément à la présente invention. La figure 7 est une coupe diamétrale selon la ligne VII-VII de la figure 6. La figure 8 est une vue schématique de face, sous tension, du réflecteur d'antenne des figures 6 et 7. La figure 9 est une coupe diamétrale selon la ligne IX-IX de la figure 8. La figure 1i0 est une coupe partielle selon la ligne X-X de la figure 8. Les figures 1 à 5 représentent, à titre d'exemple de réalisation de 10 la présente invention, un réflecteur d'antenne parabolique I pouvant prendre soit un état détendu non fonctionnel (figures 1 et 2), soit un état sous tension fonctionnel (figures 3, 4 et 5). Le réflecteur d'antenne I comporte une pluralité d'éléments rigides 1.1 à 1.8, à la forme de secteurs dudit réflecteur, répartis autour d'une 15 base 2 et délimités chacun par des bords latéraux 3 et 4 correspondant à des rayons dudit réflecteur. Par leur face arrière non fonctionnelle, lesdits éléments 1.1 à 1.8 sont solidarisés d'une peau souple 5, par exemple en forme de soucoupe annulaire. A l'état relâché du réflecteur d'antenne I (figures 1 et 2), les 20 éléments 1.1 à 1.8 sont disposés sur ladite peau souple 5, de façon que les bords latéraux 3 et 4 de deux éléments adjacents soient écartés l'un de l'autre, en laissant subsister entre eux un couloir dégagé 6 de ladite peau 5. La partie centrale de la peau souple 5 est de plus solidarisée de la25 dite base 2, à l'emplacement désigné par la référence 7 sur les figures 2 et 4. Tant que ledit réflecteur I est à l'état relâché, les bords internes 8 des éléments 1.1 à 1.8 sont séparés de la base 2 par un anneau 9, dégagé, de la peau 5. A l'intérieur de ladite base 2 est disposé un palonnier ou dispositif analogue 1 0, chargé par un ressort 1 1. A l'état relâché du réflecteur I, le ressort 1i1 est maintenu comprimé par un dispositif de blocage non représenté. Enfin, le palonnier 10 est relié aux éléments rigides 1.1 à 1.8 par des liens souples 1 2. Dans l'exemple représenté, chaque lien souple 1 2 relie deux éléments rigides adjacents au palonnier 10. Par exemple, les liens souples 1 2 traversent lesdits éléments rigides 1.1 à 1.8 longitudinalement et forment une boucle à la périphérie de ceux-ci pour passer d'un 10 élément à l'élément adjacent. Lorsque l'on désire former ledit réflecteur dans sa configuration fonctionnelle, on élimine le dispositif de blocage du ressort 11 dans son état comprimé. Ce ressort 1 1 se détend donc en repoussant le palonnier 1 0 qui, lui-même, trie les liens 1 2, de sorte que lesdits éléments rigides 1 5 1.1 à 1.8, d'une part, sont rapprochés de la base 2 et, d'autre part, se rapprochent mutuellement l'un de l'autre. A la fin du processus, lesdits éléments rigides viennent en butée contre la base 2 et sont au contact les uns des autres, de façon que le bord latéral 3 de l'un soit appliqué contre le bord latéral 4 de l'élément adjacent. Il en résulte qu'un bourrelet 13 20 (voir la figure 4) de peau souple 5 se forme autour de la base 2, à l'emplacement de l'anneau 9 et que des bourrelets 14 (voir la figure 5) de peau souple 5 se forment entre chaque paire d'éléments 1.1 à 1.8 adjacents, en correspondance avec les couloirs 6. Pour procurer une assise stable auxdits éléments rigides 1.1 à 1.8 25 sur ladite base 2, les bords internes 8 desdits éléments et cette dernière comportent des surfaces respectives 1 5 et 1 6 aptes à coopérer l'une avec l'autre à cet effet. Dans le mode de réalisation I des figures 1 à 5, chaque élément rigide 1. 1 à 1.8 constitue, par sa face avant opposée à la peau souple 5, une partie fonctionnelle dudit réflecteur I, ladite peau souple 5 n'exerçant qu'une fonction de liaison lâche entre lesdits éléments rigides 1.1 à 1.8 et la base 2. Au contraire, dans le mode de réalisation II des figures 6 à 10, la 5 peau souple non seulement exerce la fonction de liaison lâche mentionnée ci-dessus, mais de plus forme la partie fonctionnelle du réflecteur II, les éléments rigides 1.1 à 1.8 ne servant alors que de support à ladite peau 1 7. Dans le réflecteur II, on retrouve tous les éléments 1.1 à 1.8, 2 à 10 4, 8, 10 à 12, 15 et 16 décrits en regard des figures 1 à 5. Cependant, dans ce réflecteur II, la peau souple 5 disposée sous les éléments rigides 1.1 à 1.8 est supprimée et remplacée par une peau souple 17, en forme de soucoupe, recouvrant la face avant desdits éléments rigides 1.1 à 1.8 et solidarisée de ladite base 2 par sa partie centrale 22. Dans ce cas, lai 5 dite peau souple 17 comporte des couloirs 18 (comparables aux couloirs 6) dégagés entre chaque paire adjacente desdits éléments rigides 1.1 à 1. 8 et un anneau dégagé 19 (comparable à l'anneau 9) autour de ladite partie centrale 22. Lorsque le ressort 1i1 est détendu, à la place des couloirs 18 se forment des fentes 20 recouvertes de peau 17 entre les bords 20 adjacents 3 et 4 desdits éléments rigides 1.1 à 1.8, et à la place de l'anneau 1 9 se forme un bourrelet circulaire 21. Dans les deux exemples décrits ci-dessus, on a représenté les moyens de traction sous la forme d'un ressort 11. Il va de soi que celui-ci pourrait être remplacé par une vessie gonflable, non représentée. On remarquera que la structure à géométrie variable conforme à la présente invention peut, après avoir été mise sous tension par lesdits moyens de traction, être ramenée à l'état détendu ou relâché par suppression de l'action desdits moyens de traction. On remarquera de plus que, puisque dans l'exemple de réalisation Il des figures 6 à 1i0 la peau 1 7 recouvre lesdits éléments 1.1 à 1.8, ceuxci peuvent être ajourés. Par ailleurs, le bourrelet 21 (figure 9) peut éventuellement être formé sous lesdits éléments 1.1 à 1.8 au lieu de se trouver du côté de ladite peau 1 7. REVENDICATIONS 1. Structure à géométrie variable pour un appareil (I, II) destiné à être monté à bord d'un engin spatial, caractérisée en ce qu'elle comporte - une base (2); - au moins un élément rigide (1.1 à 1.8), relié de façon lâche à ladite base (2) - des moyens de traction (1 1) montés sur ladite base (2) ; et - au moins un lien souple (12) reliant ledit élément rigide (1.1 à 1.8) aux10 dits moyens de traction (1 1). 2. Structure selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit élément rigide (1.1 à 1.8) est relié de façon lâche à ladite base (2) par l'intermédiaire d'une peau souple (5, 17). 3. Structure selon l'une des revendications 1 ou 2, 1 5 caractérisée en ce que lesdits moyens de traction (1 1) comportent au moins un ressort comprimé. 4. Structure selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que lesdits moyens de traction (11) comportent au moins une vessie gonflable. 5. Structure selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que ladite base (2) et ledit élément rigide (1.1 à 1.8) comportent des surfaces respectives (15, 16) aptes à coopérer l'une avec l'autre pour procurer une assise stable audit élément rigide (1.1 à 1.8) sur ladite base (2), sous l'action desdits moyens de traction (11) sur ledit lien 25 (1 2). 6. Structure selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que ledit élément rigide (1.1 à 1.8) constitue au moins partiellement un organe fonctionnel dudit appareil (I), ladite peau souple (5) n'exerçant que la fonction de liaison lâche entre ledit élément rigide (1.1 à 1.8) et ladite base (2). 7. Structure selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que ladite peau souple (17), en plus de sa fonction de 5 liaison lâche entre ledit élément rigide (1.1 à 1.8) et ladite base (2), constitue au moins partiellement un organe fonctionnel dudit appareil (II), ledit élément rigide (1.1 à 1.8) ne servant que de support au moins partiel à ladite peau souple (17). 8. Structure selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle comporte une pluralité de tels éléments rigides (1.1 à 1.8) répartis autour de ladite base (2) et en ce que lesdits moyens de traction (11) sont communs aux liens souples (12) de tous lesdits éléments rigides (1.1 à 1.8). 9. Structure selon les revendications 2 et 8, caractérisée en ce que ladite peau souple (5, 17) présente, à l'état détendu desdits liens souples (12), la forme au moins approximative d'une soucoupe. 10. Structure selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisée en ce que lesdits éléments rigides (1.1 à 1.8) présentent au 20 moins approximativement la forme de secteurs, convergeant vers ladite base (2). 1 1. Structure selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisée en ce que chaque élément rigide (1.1 à 1.8) est relié à ladite base (2) par au moins deux liens souples (12), chaque lien souple (12) 25 étant commun à au moins deux éléments rigides adjacents (1.1 à 1.8).