Brevet FR3071822A1 — publié le 20190405

MAT DEPLOYABLE DE SATELLITE Domaine de l'invention La présente invention concerne les supports de structures pour satellites de type mât déployable par gonflage. Arrière plan technologique Un type de mâts déployable par gonflage est connu dans le domaine spatial. Ce mât est un tube gonflable plié en accordéon suivant un motif tétragonal avant déploiement et de forme cylindrique après déploiement. Un tel mât supporte une structure déployée lorsque le satellite est à poste et peut être rigidifié après gonflage comme décrit dans le document FR 2876983 Al. Son déploiement peut être en outre commandé par une structure interne telle que décrite dans le document FR 2877315 Al. De tels mâts peuvent être réalisés à partir de films métalliques, de composites et sont dépliés grâce à l'augmentation de pression d'un gaz injecté à leur base. La pression pousse sur la face supérieure du tube et permet au mât de 15 s'allonger jusqu'à obtenir une forme cylindrique. Ils sont utilisables notamment pour porter des structures comme des panneaux formant des voiles, par exemple des panneaux d'aide à la désorbitation comme décrits dans le document FR3032183 Al. Brève description de l'invention 20 La présente invention se place dans le cadre de la réalisation d'un mât support de structures importantes telles que des panneaux solaires. Les panneaux solaires de satellites doivent offrir une surface de captation de lumière importante ce qui conduit à des contraintes importantes au niveau d'un mât les portants. Un tel mât doit donc être rigidifié et son déploiement doit être mieux maitrisé 2 notamment pour garantir un déploiement correct et uniforme des panneaux solaires. Dans ce cadre, la présente invention propose un mât déployable pour satellite constitué d'un tube gonflable stocké en accordéon avant déploiement et 5 déployable par remplissage du tube au moyen d'un gaz caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de rigidification et d'aide au déploiement externe au mât, ledit dispositif comportant un ou plusieurs haubans enroulés sur un dispositif dévidoir du côté d'une première de leurs extrémités et accrochés sur le tube à une seconde de leurs extrémités, lesdits haubans se déroulant à partir du dévidoir lors 10 du déploiement du mât. Le dispositif de rigidification peut notamment comprendre au moins une paire de haubans disposés à 180° par rapport à l'a>e du mât. Selon un premier mode de réalisation, les haubans de la paire de haubans sont enroulés sur un dispositif dévidoir unique. Selon un mode de réalisation alternatif, le dispositif dévidoir comporte un dévidoir par hauban, les dévidoirs d'une paire de haubans. Dans ce cas, les dévidoirs peuvent en particulier être synchronisés par un câble de liaison agencé pour se dérouler depuis un premier des dévidoirs et s'enrouler en opposition sur un second des dévidoirs lors du déroulement des 20 haubans. Avantageusement, au moins certains des haubans se fixent sur l'extrémité libre du tube devenant le sommet du mât après déploiement. De manière alternative ou complémentaire, au moins certains des haubans se fixent sur une partie intermédiaire du tube. 25 Le dispositif de rigidification peut comprendre au moins deux paires de haubans disposées dans des plans sécants au niveau de l'axe du mât et faisant entre eux un angle non nul. Selon un mode de réalisation particulier, le ou les haubans sont des cordes dont la composition comprend des polymères se solidifiant par irradiation UV ou 30 des cordes rigidifiables par polymérisation par effet joule. 3 Le ou les dévidoirs peuvent en outre comporter un dispositif frein de maintien en tension des haubans lors du déploiement du mât. Avantageusement, à la base du mât, les haubans peuvent être tenus écartés du mât par des bras formés par des poutres fixes ou des tiges repliables 5 perpendiculaires ou inclinées par rapport au mât. Selon un mode de réalisation particulier, au moins un ressort est disposé soit en haut des haubans soit en fin de hauban côté dévidoir soit des deux côtés. Avantageusement, des languettes souples percées en leur milieu pour laisser passer le câble peuvent entourer le câble. 10 Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront apparents à la lecture de la description qui suit d'exemples non limitatifs de réalisation de l'invention en référence aux dessins qui représentent: en figure 1, une représentation schématique du déploiement d'un mât de 15 l'art antérieur; aux figures 2A à 2D, des exemples schématiques en vue de côté de modes de réalisation de mâts selon l'invention; aux figures 3A et 3B, des vues en perspectives d'exemples de réalisation de l'invention; aux figures 4A à 4C, des exemples de réalisations de moyens dévidoirs de l'invention; aux figures 5, 6 et 7, des vues en perspective de dévidoirs applicables à l'invention. en figure 8, un exemple de réalisation particulier du mât. Description détaillée de modes de réalisation de l'invention La présente invention se rapporte aux structures pouvant se déployer sur satellite et à une structure pouvant notamment supporter des panneaux solaires et adaptées à supporter les contraintes et les déformations générées par de ces panneaux telles que les contraintes et déformations générées par l'environnement thermique et les mouvements du satellite. Elle répond à des besoins techniques qui sont d'aider au guidage du mât lors de son déploiement et d'apporter de la raideur au mât après déploiement. 4 Elle concerne un mât déployable 1 tel que schématisé en figure 1 et constitué principalement d'un tube gonflable 10 stocké en accordéon la avant déploiement et déployable par remplissage du tube au moyen d'un gaz selon une séquence telle que représentée, le tube déployé 1 b formant une structure 5 porteuse. Pour aider au déploiement du tube et le rigidifier, l'invention prévoit des haubans externes au tube comme représenté aux figures 2A à 2C. Les haubans sont des structures souples de type câble ou fil pouvant être réalisés à partir de différents matériaux : métal, composite, polymères, etc. 10 La figure 2A représente un mât déployé pourvu d'une paire de haubans 21 qui se fixent sur l'extrémité libre du tube 10 devenant le sommet du mât après déploiement. La figure 2B représente un mât déployé comportant une paire de haubans 22 fixés sur une partie intermédiaire du tube déployé. 15 La figure 2C représente un mât déployé comportant deux paires de haubans 21, 22. Une paire de haubans 21 est fixée en haut de mât et une paire de haubans 22 est fixée sur une partie intermédiaire du tube déployé. Dans l'exemple des figures 2A à 2C, la partie basse des haubans est fixée à distance du mât sur des poutres fixes 51. Dans l'exemple de la figure 2D la 20 partie inférieure des haubans est tenue écartée du mât par des tiges repliables 52 éventuellement perpendiculaires au mât et des brins inférieurs 23 des haubans servent à tendre les haubans. Le dispositif de rigidification et d'aide au déploiement externe au mât de l'invention comporte selon les figures 4A à 4C des dévidoirs sur lesquels les 25 haubans sont enroulés lorsque le tube est stocké plié et à partir desquels les haubans se déroulent lors du déploiement du mât. Dans l'exemple de la figure 4A, un dévidoir unique 33 reçoit deux haubans 21, 21' d'une paire de haubans coplanaires, des poulies 3a en bout de poutres 50 guident les haubans. Le dévidoir est par exemple tel que représenté en figure 5. 30 Ce dévidoir est un dévidoir triple qui comporte un premier cylindre 33a d'enroulement d'un premier hauban d'une paire de haubans, un deuxième cylindre 33b d'enroulement d'un second hauban de la paire de haubans et, dans ce mode de réalisation, d'un troisième cylindre 33c recevant un câble interne au tube et 5 accroché à l'extrémité libre du tube et servant à commander le débobinage des haubans lors du déploiement du mât, l'extrémité libre du tube tirant sur le câble interne. Dans cette configuration, les diamètre des cylindres est adapté de sorte que le déroulement des haubans soit synchronisé avec le déploiement du mât. 5 Dans l'exemple de la figure 4B, chaque hauban de la paire de haubans comporte un dévidoir 32, 32'. Ces dévidoirs sont synchronisés par un câble de liaison 40 les reliant plus particulièrement représenté en figure 4C. Ce câble de liaison 40 se déroule à partir d'un premier dévidoir, par exemple le dévidoir 32 et s'enroule sur le second dévidoir, par exemple le dévidoir 32' pendant le 10 déploiement du mât. Les dévidoirs sont réalisés selon l'exemple de la figure 6. Ils comportent un premier cylindre 32a recevant le hauban 21, un second cylindre le câble de liaison 40. Le dévidoir représenté à la figure 7 est un exemple de dévidoir recevant un 15 hauban de tête 21 et un hauban 22 s'accrochant sur une partie intermédiaire du mât. Dans ce cas les cylindres recevant les haubans sont de diamètre adapté pour conserver une tension identique pour ces haubans lors du déploiement du mât. Les haubans peuvent être des câbles «souples» de différents matériaux - 20 métallique, composite, polymères, etc. ou des cordes rigidifiables telles que ou des cordes rigidifiables par polymérisation par effet joule après circulation d'un courant électrique dans la corde. Un autre mode de réalisation peut employer des haubans comportant un matériau polymérisable sous UV. Dans ce dernier cas, une fois déroulés et soumis à l'irradiation UV du soleil, les haubans peuvent se 25 rigidifier et encore mieux contribuer au maintien érigé du mât. Toujours dans l'optique de contrôler le déploiement du mât, le ou les dévidoirs peuvent comporter un dispositif frein de maintien en tension des haubans lors du déploiement du mât. La figure 3A décrit en perspective une réalisation à deux paires de haubans 30 coplanaires disposés à 180° par rapport à l'axe du mât. Selon la figure 3B le dispositif de rigidification comprend quatre paires de haubans 21, 21', 22, 22' disposées deux par deux dans des plans sécants au niveau de l'axe du mât. Dans l'exemple, en prenant un plan P défini par le mât et 6 une droite A perpendiculaire au mât, plan dans lequel se trouvent par exemple les panneaux solaire, le plan comportant une première paire de haubans fixés en haut du mât et une première paire de haubans fixés en partie intermédiaire du mât fait avec le plan P un angle a alors que le plan comportant le plan comportant la 5 seconde paire de haubans fixés en haut du mât et la seconde paire de haubans fixés en partie intermédiaire du mât fait un angle B avec le plan P. Selon l'exemple de la figure 9, pour encaisser les dilatations thermiques des haubans en fonction de leur matériau, les dilatations thermiques du mât en élongation, le flottement du hauban opposé à l'autre qui travaillerait en traction 10 une légère tension en fin de déploiement sans brider la plastification par gonflage du mât des ressorts ajoutés soit en haut des haubans, tel que le ressort 71 soit en fin de hauban tel que le ressort 72 côté dévidoir soit des deux côtés. Les ressorts peuvent être de type ressort à boudin ou de type câble élastique en partie haute du hauban par contre en partie basse du hauban , comme le ressort est au départ 15 enroulé sur le dévidoir, un ressort de type câble élastique agissant alors après dévidage complet des haubans sera préféré. Dans le cas où un câble central st positionné à l'intérieur du tube il faut trouver un moyen d'éviter que le câble frappe la paroi du mât après déploiement. Il est dans ce cas possible de positionner comme représenté en figure 8 des 20 languettes souples 61, 62, par exemple en kapton, percées en leur milieu pour laisser passer le câble. Ces languettes qui entourent le câble peuvent notamment être collées entre les plis du mât selon le repère 63. L'invention REVENDICATIONS1 - Mât déployable pour satellite constitué d'un tube gonflable (1) stocké en accordéon (1a) avant déploiement (1 b) et déployable par remplissage du tube au moyen d'un gaz caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de rigidification et d'aide au déploiement externe au mât, ledit dispositif comportant un ou plusieurs haubans (2a, 2b) enroulés sur un dispositif dévidoir (3, 31, 32, 33, 34) du côté d'une première de leurs extrémités et accrochés sur le tube à une seconde de leurs extrémités, lesdits haubans se déroulant à partir du dévidoir lors du déploiement du mât. 2 - Mât déployable selon la revendication 1 pour lequel le dispositif de rigidification comprend au moins une paire de haubans disposés à 1800 par rapport à l'axe du mât. 3 - Mât déployable selon la revendication 2 pour lequel les haubans de la paire de haubans sont enroulés sur un dispositif dévidoir unique (33). 4 - Mât déployable selon la revendication 2 pour lequel le dispositif dévidoir comporte un dévidoir (32, 32') par hauban, les dévidoirs d'une paire de haubans étant synchronisés par un câble (40) de liaison agencé pour se dérouler depuis un premier (32) des dévidoirs et s'enrouler en opposition sur un second (32') des dévidoirs lors du déroulement des haubans. 5 - Mât déployable selon l'une quelconque des revendications précédentes pour lequel au moins certains des haubans (2a) se fixent sur l'extrémité libre du tube devenant le sommet du mât après déploiement. 6 - Mât déployable selon l'une quelconque des revendications précédentes pour lequel au moins certains des haubans (2b) se fixent sur une partie intermédiaire du tube. 7 - Mât déployable selon l'une quelconque des revendications précédentes pour lequel le dispositif de rigidification comprend au moins deux paires de haubans (21, 22, 21', 22') disposées dans des plans sécants au niveau de l'axe du mât. 8 - Mât déployable selon l'une quelconque des revendications précédentes pour lequel le ou les haubans sont des cordes dont la composition 8 comprend des polymères se solidifiant par irradiation UV ou des cordes rigidifiables par polymérisation par effet joule. 9 - Mât déployable selon la revendication 3 ou 4 pour lequel le ou les dévidoirs comportent un dispositif frein de maintien en tension des haubans lors 5 du déploiement du mât. 10- Mât déployable selon l'une quelconque des revendications précédentes pour lequel à la base du mât, les haubans sont tenus écartés du mât par des bras (50) formés par des poutres fixes (51) ou des tiges repliables (52) perpendiculaires ou inclinées par rapport au mât. 10 11 - Mât déployable selon l'une quelconque des revendications précédentes pour lequel au moins un ressort (71, 72) est disposé soit en haut des haubans(71) soit en fin de hauban côté dévidoir (72) soit des deux côtés. 12- Mât déployable selon l'une quelconque des revendications précédentes pour lequel des languettes souples (61, 62) percées en leur milieu 15 pour laisser passer le câble entourent le câble.