Brevet FR2908386A1 — publié le 20080516

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de gonflage d'une structure gonflable. L'invention concerne notamment un procédé et un dispositif de gonflage d'une structure gonflable de type Gossamer pour satellite ou véhicule spatial (lanceur). Ces structures gonflables peuvent être utilisées par exemple : pour former des protections thermiques de satellite ou de lanceur, - pour former des antennes déployables d'émetteurs/récepteurs, pour former des mats de voiles fournissant une traîné permettant de désorbiter un satellite. Ces structures sont parfois gonflées avec du gaz stocké dans un réservoir sous pression (sous pression pour réduire la masse du réservoir). La présente invention est applicable à tout type de gaz (azote, hélium, argon par exemple), qu'il soit neutre ou non. L'invention concerne plus particulièrement un procédé de gonflage d'une structure gonflable comprenant deux phases : - une phase de déploiement de la structure gonflable au moyen d'un gaz de remplissage fourni par un réservoir de stockage de gaz sous pression - une phase de pressurisation pour déformer de façon permanente la structure gonflable au moyen du gaz de remplissage fourni par le réservoir de stockage, le procédé comprenant une étape de contrôle du débit de gaz de remplissage pour éviter l'endommagement de la structure gonflable notamment lors de son déploiement. La phase de déploiement de la structure gonflable se déroule à faible pression (quelques dizaines de mbar typiquement dans la structure) et doit être réalisée à faible débit pour ne pas risquer un blocage ou un déchirement de la structure gonflable. La phase de pressurisation est terminée lorsque la pression dans la structure gonflable atteint une valeur telle que la structure a subi une déformation plastique permanente (ou une polymérisation). La structure gonflable peut être constituée de polymère (par exemple Kapton ou Mylar ), matériau présentant un taux de fuite naturel dû à sa porosité (et/ou à l'assemblage des différents panneaux constituant la structure gonflable). 2908386 2 Pour le gonflage d'une telle structure il y a donc contradiction entre, d'une part le débit de déploiement initial qui doit être faible (alors que la pression est élevée dans le réservoir encore rempli) et, d'autre part, le débit de pressurisation final qui doit être relativement élevé (alors que la pression du réservoir est faible 5 car il est quasiment vide s'il n'est pas surdimensionné) afin de surpasser les fuites de la structure gonflable. Ces contraintes contradictoires ne favorisent pas le remplissage de la structure gonflable. Dans le cas où le débit D de gaz de remplissage est contrôlé par un orifice 10 unique travaillant en régime sonique, le débit D varie comme la pression P en amont de l'orifice (c'est-à-dire de la pression P dans le réservoir). Donc D= K1. P (avec KI une constante) si l'on néglige la pression de sortie qui est généralement très faible ( REVENDICATIONS 1. Procédé de gonflage d'une structure gonflable de type Gossamer comprenant deux phases : une phase de déploiement de la structure gonflable au moyen d'un gaz de remplissage fourni par un réservoir (2) de stockage de gaz sous pression, une phase de pressurisation pour déformer de façon permanente la structure gonflable (1) au moyen du gaz de remplissage fourni par le réservoir (2) de stockage, le procédé comprenant une étape de contrôle du débit (D) de gaz de remplissage pour éviter l'endommagement de la structure gonflable (1) notamment lors de son déploiement, caractérisé en ce qu'au moins pendant une partie de la phase de pressurisation, le débit (D) de gaz de remplissage est porté à une valeur supérieure au débit de gaz de remplissage pendant la phase de déploiement. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les phases de déploiement et de pressurisation de la structure gonflable (1) sont réalisées par équilibrage de pression entre le réservoir (2) de stockage de gaz sous pression et la structure gonflable (1). 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'étape de contrôle du débit (D) de gaz de remplissage est réalisée automatiquement par voie passive en fonction des caractéristiques de pression instantanée dans le réservoir de stockage (2). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins pendant une partie du transit de gaz de remplissage depuis le réservoir (2) de stockage vers la structure gonflable (1), le débit (D) de gaz de remplissage est contrôlé pour varier de façon inversement proportionnelle à la pression (P) instantanée dans le réservoir (2) de stockage. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins pendant une partie du transit de gaz de remplissage depuis le réservoir (2) vers la structure gonflable (1), le débit (D) de gaz de remplissage est contrôlé pour varier selon une loi du type D = cl.Pn avec n étant un nombre inférieur à zéro, cl étant une constante et P étant la valeur de la pression instantanée dans le réservoir (2) de stockage. 10 2908386 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins pendant une partie de la phase de mise sous pression, le débit (D) de gaz de remplissage est fixé à une valeur supérieure au débit de fuite (F) de gaz s'échappant hors de la structure gonflable (1) du 5 fait de sa porosité. 7. Dispositif de gonflage d'une structure gonflable (1) de type Gossamer comprenant un réservoir (2) de stockage de gaz sous pression, un circuit (3) apte à faire transiter le gaz par équilibrage de pression depuis le réservoir (2) de stockage vers la structure gonflable (1), un système 10 (5, 6 ; 7 à 9) de contrôle du débit (D) de gaz de remplissage transitant dans le circuit (3), caractérisé en ce que le système (5, 6 ; 7 à 9) de contrôle du débit (D) comprend aux moins deux organes (5, 6 ; 7 , 9) de restriction du débit à des valeurs respectives différentes et un élément de commutation conformé pour commuter le système (5, 6 ; 7 à 9) de contrôle de débit entre au moins 15 deux états dans lesquels le gaz de remplissage emprunte respectivement des organes (5, 6 ; 7, 9) de restriction du débit différents ou des combinaisons différentes de ces organes (5, 6 ; 7, 9) de restriction du débit. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'élément de commutation est de type passif et sensible à la pression dans le réservoir (2) 20 de stockage. 9. Dispositif selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que le système (5, 6 ; 7 à 9) de contrôle du débit (D) comprend, montés en série dans une conduite du circuit (3) entre le réservoir (2) de stockage de gaz sous pression et la structure gonflable (1), un premier orifice calibré (7), un 25 réservoir tampon ou plénum (8) et un second orifice calibré (9), le débit de passage au travers du premier orifice calibré (7) étant supérieur au débit de passage au travers du second orifice calibré (9). 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le premier orifice calibré (7) est du type sonique et le second orifice calibré (9) du type 30 capillaire. 11.Dispositif selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que le système (5, 6 ; 7 à 9) de contrôle du débit (D) comprend, montés en parallèle dans une conduite du circuit (3), un orifice calibré (5) et un organe déverseur 2908386 11 (6), l'organe déverseur (6) étant conformé pour laisser transiter le gaz à un débit différent et de préférence supérieur au débit de l'orifice calibré (5) et uniquement lorsque la pression régnant en amont du déverseur (6) est inférieure à une valeur déterminée. 5