Brevet FR3101857A1 — publié le 20210416

Dispositif de déploiement d’une surface L’invention concerne un dispositif de déploiement (1) pour au moins un panneau supérieur (3000) et au moins un panneau inférieur (2000), les panneaux supérieur et inférieur étant configurés pour être mobiles entre une position repliée et une position déployée dans laquelle ils s’étendent dans un plan supérieur (P1) et un plan inférieur (P2) sensiblement parallèles, et présentent un décalage angulaire, comprenant : Un plateau supérieur (3) s'étendant dans le plan supérieur et comprenant au moins une articulation supérieure (300) Un plateau inférieur s'étendant dans le plan inférieur et comprenant au moins une articulation inférieure (200) Le plateau supérieur étant mobile en rotation par rapport au plateau inférieur autour d’un axe (X) sensiblement normal aux plans inférieur et supérieur, le dispositif de déploiement comprenant un rappel élastique (4) configuré pour permettre un déplacement angulaire du plateau supérieur de sorte à permettre le décalage angulaire entre les panneaux. Figure pour l’abrégé : Fig. 1. Dispositif de déploiement d’une surface La présente invention se rapporte à un dispositif de déploiement d’une surface, et plus particulièrement à un dispositif de déploiement d’une surface utile, c’est-à-dire d’une surface utile pour ses fonctionnalités. L’invention trouve des applications particulièrement intéressantes dans le domaine de l’énergie photovoltaïque, pour le déploiement de surfaces utiles formées par des panneaux photovoltaïques. De manière plus large, la présente invention s'applique à tous domaines nécessitant le déploiement d'une surface utile. Le déploiement d’une surface utile est depuis longtemps une problématique que l’on cherche à résoudre pour diverses raisons et notamment dans une volonté de rendre ces surfaces compactes et facilement transportables. L'industrie spatiale s'intéresse beaucoup à cette problématique. En particulier dans les applications photovoltaïques, on recherche à augmenter les surfaces utiles formées par des panneaux photovoltaïques présents sur des satellites, dans le but d’augmenter la production électrique nécessaire au bon fonctionnement de l’électronique embarqué sur les satellites. Les satellites sont usuellement disposés dans une coiffe de lanceur ou dans un dispenseur dans le cas de nanosatellites, pour être protégés pendant leur lancement. Or le volume disponible dans ces éléments est limité, les satellites doivent donc prendre un minimum de place pendant leur lancement et doivent ensuite pouvoir se déployer pour prendre des dimensions fonctionnelles une fois en orbite. Que cela soit dans des domaines tels que le photovoltaïque ou encore les télécommunications, de nombreuses solutions sont proposées régulièrement sans pour autant résoudre l'ensemble des problématiques à composantes fortement mécaniques inhérentes au déploiement d'une surface. De nombreuses solutions proposent un déploiement à utilisation unique. Ces solutions, principalement destinées au domaine spatial, ne présentent pas un système de déploiement réversible. En effet, ces systèmes se concentrent sur la problématique de la compacité et du déploiement, mais nullement sur la problématique de la réversibilité du déploiement. La réversibilité du déploiement, à des fins d'automatisation par exemple, est de ce fait une problématique que rencontre les systèmes de déploiement de surface et pour laquelle les solutions proposées restent imparfaites et présentent de nombreux désavantages, que cela soit d'un point de vue de la complexité du système de déploiement ou du coût de celui-ci. On connait de la demande de brevet FR3064982 un dispositif de déploiement de surface, notamment de panneaux photovoltaïque pour des opérations au sol, qui est réversible. Ce dispositif nécessite l’utilisation d’un moteur pour entrainer le déploiement de la surface formée par les panneaux. Ce type de dispositif totalement adapté aux opérations au sol présente néanmoins un inconvénient pour les satellites destinés à être lancés dans l’espace dont la réserve en énergie est faible. En effet, la motorisation du dispositif induit une consommation d’énergie/ d’électricité que le satellite n’est pas apte à fournir. De plus cette motorisation implique l’utilisation de pièces supplémentaires, par exemple un mécanisme de roulement à bille, qui complexifient et alourdissent le mécanisme du dispositif de déploiement. Il existe donc un besoin de fournir un dispositif de déploiement d’une surface qui soit réversible, c’est-à-dire qui puisse être facilement replié par un opérateur, notamment au sol pour des besoins de tests et d’essais. Il existe également un besoin de fournir un dispositif dont le déploiement est simplifié et dont la surface est augmentée lorsque le dispositif est déployé. Il existe en outre un besoin de fournir un dispositif de déploiement d’une surface qui ne consomme pas l’énergie du satellite et dont la structure est simplifiée et allégée. L’invention a notamment pour but de pallier au moins l’un de ces inconvénients et concerne selon un premier aspect un dispositif de déploiement pour au moins un panneau dit supérieur et au moins un panneau dit inférieur, l’au moins un panneau supérieur et l’au moins un panneau inférieur étant configurés pour être mobiles entre une position repliée et une position déployée dans laquelle l’au moins un panneau supérieur s’étend dans un plan supérieur et l’au moins un panneau inférieur s’étend dans un plan inférieur, les plans supérieur et inférieur étant sensiblement parallèles, et dans laquelle l’au moins un panneau supérieur et l’au moins un panneau inférieur présentent un décalage angulaire, le dispositif de déploiement comprenant : Un plateau supérieur s'étendant dans le plan supérieur et comprenant au moins une articulation supérieure destinée à relier le panneau supérieur au plateau supérieur de sorte à permettre la mobilité du panneau supérieur entre la position repliée et une position intermédiaire, Un plateau inférieur s'étendant dans le plan inférieur et comprenant au moins une articulation inférieure destinée à relier le panneau inférieur au plateau inférieur de sorte à permettre la mobilité du panneau inférieur entre la position repliée et la position intermédiaire; Le plateau supérieur étant mobile en rotation par rapport au plateau inférieur autour d’un axe sensiblement normal aux plans inférieur et supérieur, le dispositif de déploiement comprenant un rappel élastique configuré pour permettre un déplacement angulaire du plateau supérieur de sorte à permettre le décalage angulaire entre l’au moins un panneau supérieur et l’au moins un panneau inférieur. Grâce au dispositif de déploiement selon l’invention, il est possible de contrôler avec précision le déploiement du dispositif et d’augmenter la surface utile formée par les panneaux en position déployée par rapport à la position repliée. En outre, le dispositif de déploiement est réversible, c’est-à-dire qu’il est possible de passer de la position déployée à la position repliée et inversement. Le dispositif de déploiement est de configuration simple, facilement intégrable à des satellites et autorise une réversibilité du mouvement entre la position déployée et la position repliée. On entend par « plans supérieur et inférieur sensiblement parallèles » deux plans dans lesquels l’angle compris entre les deux plans est compris entre 0° et 10°, de préférence entre 0° et 5°. On entend par « axe sensiblement normal » un axe présentant une inclinaison comprise entre 80° et 100°, de préférence comprise entre 85° et 95°, encore plus préférentiellement présentant une inclinaison de 90° avec les plans inférieur et supérieur. Selon d’autres caractéristiques de l’invention, le dispositif de déploiement comporte l’une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes considérées seules ou selon toutes les combinaisons possibles. Selon une caractéristique, le dispositif de déploiement est configuré pour permettre aux panneaux reliés aux articulations supérieures et inférieures, de passer de la position repliée à la position déployée, en passant par la position intermédiaire dite position ouverte. Ainsi, le dispositif de déploiement autorise trois types de positions afin de déployer et replier des panneaux. Selon un mode de réalisation, l’articulation inférieure et l’articulation supérieure sont des charnières à ressort configurées pour permettre un passage des panneaux entre la position repliée et la position ouverte. Selon un mode de réalisation, le ressort des charnières à ressort est un ressort de torsion. Les ressorts de torsion présentent l’avantage d’être légers, de présenter un minimum d’encombrement et d’être résistants au phénomène de rupture. Selon un mode de réalisation, le plateau supérieur et le plateau inférieur comprennent chacun quatre charnière à ressort configurées pour être disposées en quinconce en position déployée. Cette configuration permet de fournir une surface utile optimisée lorsque le dispositif de déploiement est en position déployée. Selon un mode de réalisation, le rappel élastique est un ressort de torsion. Le ressort de torsion permet d’entrainer le plateau supérieur en rotation par rapport au plateau inférieur de manière à créer un décalage angulaire entre le panneau inférieur et le panneau supérieur, et ainsi entrainer le passage de la position ouverte à la position déployée de ces panneaux. Selon un mode de réalisation, le décalage angulaire est l’ordre de 45°. Cette configuration permet de fournir un décalage entre les panneaux inférieurs et supérieurs optimal lorsque les panneaux sont fixés aux plateaux, de sorte à fournir une surface utile dont la dimension est optimisée. Selon une caractéristique, le dispositif de déploiement comprend un élément d’écartement agencé entre le plateau supérieur et le plateau inférieur. Ainsi il est possible de maintenir un écart entre le plateau inférieur et le plateau supérieur, permettant d’optimiser la rotation du plateau supérieur par rapport au plateau inférieur. Selon une caractéristique, l’articulation inférieure comprend une roue agencée en son milieu et le plateau supérieur présente au moins un enlèvement de matière rectangulaire de sorte que la roue de l’articulation inférieure est agencée dans l’enlèvement de matière du plateau supérieur en position repliée et est agencée en dehors de l’enlèvement de matière en position ouverte. Ainsi il est possible d’empêcher la rotation du plateau supérieur lorsque le dispositif de déploiement est en position repliée. Selon une caractéristique, le plateau supérieur comprend une face interne présentant au moins une excroissance s’étendant en saillie en direction du plateau inférieur et configuré pour entrer en butée contre la roue de l’articulation inférieure lorsque le dispositif de déploiement est en position déployée. Ainsi il est possible de stopper la rotation du plateau supérieur induite par le ressort de torsion lors du passage de la position ouverte à la position déployée. Selon une caractéristique, le dispositif de déploiement présente une plaque de protection agencée sur le plateau supérieur. Ainsi il est possible de protéger le dispositif de déploiement. L’invention concerne en outre un système comprenant le dispositif de déploiement et au moins un panneau photovoltaïque inférieur fixé à l’articulation inférieure et au moins un panneau photovoltaïque supérieur fixé à l’articulation supérieure. Selon une caractéristique, le plateau supérieur comprend au moins un ajourage. Ainsi, il est possible de réduire la masse du dispositif de déploiement de surface et l’inertie du plateau. Il est également possible de limiter les chocs en fin de déploiement. L’invention se rapporte également à un satellite comprenant un dispositif de déploiement tel que décrit précédemment. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description nullement limitative qui suit et des figures annexées qui illustrent de manière schématique plusieurs modes de réalisation du dispositif de déploiement selon l’invention. Par souci de simplification, les éléments identiques sont repérés par des signes de référence identiques sur l’ensemble des figures. La figure 1 est une illustration schématique du dispositif de déploiement selon l’invention en position repliée. La figure 2 est une illustration en vue éclatée du dispositif de déploiement selon l’invention La figure 3 est une vue en coupe transversale de l’élément d’écartement du dispositif de déploiement selon l’invention. La figure 4 est une illustration partielle en vue éclatée du dispositif de déploiement selon l’invention. La figure 5 est une illustration partielle du dispositif de déploiement en position repliée. La figure 6 est une illustration partielle du dispositif de déploiement en position ouverte La figure 7 est une illustration partielle du dispositif de déploiement lors du passage en position déployée. La figure 8 est une illustration partielle en vue non- éclatée du dispositif de déploiement selon l’invention. La figure 9 est une illustration de l’articulation supérieure du dispositif de déploiement. La figure 10 est une illustration de l’articulation inférieure du dispositif de déploiement. La figure 11 est une vue du dessus d’un plateau supérieur du dispositif de déploiement. La figure 12 est une vue du dessous du plateau supérieur du dispositif de déploiement. La figure 13 est une illustration partielle du dispositif de déploiement en position repliée. La figure 14 est une illustration partielle du dispositif de déploiement en cours de déploiement. La figure 15 est une illustration partielle du dispositif de déploiement lors d’une première étape de déploiement. La figure 16 est une illustration partielle du dispositif en position ouverte. La figure 17 est une illustration partielle du dispositif de lors d’une deuxième étape de déploiement. La figure 18 est une vue partielle en coupe transversale du dispositif de déploiement avec des panneaux photovoltaïques en position ouverte. La figure 19 est une illustration du dispositif du déploiement monté sur un satellite de type Cubsat. La figure 20 est une vue agrandie du montage du dispositif de déploiement sur le satellite. La figure 21 est une vue du dessus du dispositif de déploiement monté sur le satellite. La figure 22 est une vue de côté du dispositif de déploiement monté sur le satellite. La figure 23 est une illustration du dispositif du déploiement comprenant des panneaux photovoltaïques monté sur le satellite de type Cubsat, en position repliée. La figure 24 est une illustration de la première étape de déploiement du dispositif de déploiement comprenant des panneaux photovoltaïques. La figure 25 est une illustration de la première étape de déploiement du dispositif de déploiement comprenant des panneaux photovoltaïques. La figure 26 est une illustration de la première étape de déploiement du dispositif de déploiement comprenant des panneaux photovoltaïques. La figure 27 est une illustration du dispositif de déploiement comprenant des panneaux photovoltaïques en position ouverte. La figure 28 est une illustration de la deuxième étape de déploiement du dispositif de déploiement comprenant des panneaux photovoltaïques. La figure 29 est une illustration du dispositif de déploiement comprenant des panneaux photovoltaïques en position déployée. La figure 30 est une vue agrandie du dispositif de déploiement comprenant des panneaux photovoltaïques en position déployée. Dispositif de déploiement (1) pour au moins un panneau dit supérieur (3000) et au moins un panneau dit inférieur (2000), l’au moins un panneau supérieur (3000) et l’au moins un panneau inférieur (2000) étant configurés pour être mobiles entre une position repliée et une position déployée dans laquelle l’au moins un panneau supérieur (3000) s’étend dans un plan supérieur (P1) et l’au moins un panneau inférieur (2000) s’étend dans un plan inférieur (P2), les plans supérieur (P1) et inférieur (P2) étant sensiblement parallèles, et dans laquelle l’au moins un panneau supérieur (3000) et l’au moins un panneau inférieur (2000) présentent un décalage angulaire, le dispositif de déploiement comprenant : Un plateau supérieur (3) s'étendant dans le plan supérieur (P1) et comprenant au moins une articulation supérieure (300) destinée à relier le panneau supérieur (3000) au plateau supérieur (3) de sorte à permettre la mobilité du panneau supérieur (3000) entre la position repliée et une position intermédiaire, Un plateau inférieur (2) s'étendant dans le plan inférieur (P2) et comprenant au moins une articulation inférieure (200) destinée à relier le panneau inférieur (2000) au plateau inférieur (2) de sorte à permettre la mobilité du panneau inférieur (2000) entre la position repliée et la position intermédiaire; Le plateau supérieur (3) étant mobile en rotation par rapport au plateau inférieur (2) autour d’un axe (X) sensiblement normal aux plans inférieur et supérieur, le dispositif de déploiement comprenant un rappel élastique (4) configuré pour permettre un déplacement angulaire du plateau supérieur (3) de sorte à permettre le décalage angulaire entre l’au moins un panneau supérieur (3000) et l’au moins un panneau inférieur (2000). Dispositif de déploiement (1) selon la revendication précédente caractérisé en ce que l’articulation inférieure (200) et l’articulation supérieure (300) sont des charnières à ressort. Dispositif de déploiement (1) selon la revendication précédente caractérisé en ce que le ressort des charnières à ressort (200, 300) est un ressort de torsion (212, 312). Dispositif de déploiement (1) selon l’une des revendications précédentes caractérisé le plateau supérieur (3) et le plateau inférieur (2) comprennent chacun quatre charnière à ressort (200, 300) configurées pour être disposées en quinconce en position déployée. Dispositif de déploiement (1) selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce que le rappel élastique (4) est un ressort de torsion. Dispositif de déploiement (1) selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce que le décalage angulaire est de l’ordre de 45°. Dispositif de déploiement (1) selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce que le dispositif de déploiement (2) comprend un élément d’écartement (5) agencé entre le plateau supérieur (3) et le plateau inférieur (2). Dispositif de déploiement (1) selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce que l’articulation inférieure (200) comprend une roue (240) agencée en son milieu et le plateau supérieur (3) présente au moins un enlèvement de matière rectangulaire (34) de sorte que la roue (340) de l’articulation inférieure (200) est agencée dans l’enlèvement de matière (34) du plateau supérieur (3) en position repliée et est agencée en dehors de l’enlèvement de matière (34) en position ouverte. Dispositif de déploiement (1) selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce que le plateau supérieur (3) comprend une face interne (310) présentant au moins une excroissance (315) s’étendant en saillie en direction du plateau inférieur (2) et configuré pour entrer en butée contre la roue (240) de l’articulation inférieure (200) lorsque le dispositif de déploiement est en position déployée. Dispositif de déploiement (1) selon l’une quelconques des revendications précédentes caractérisé en ce le plateau supérieur (3) comprend au moins un ajourage (36). Dispositif de déploiement (1) selon l’une quelconques des revendications précédentes caractérisé en ce qu’il comprend une plaque de protection (750) agencée sur le plateau supérieur (3). Système comprenant le dispositif de déploiement (1) selon l’une quelconques des revendications précédentes et au moins un panneau photovoltaïque inférieur (2000) fixé à l’articulation inférieure (200) et au moins un panneau photovoltaïque supérieur (3000) fixé à l’articulation supérieure (300). Satellite (7) caractérisé en ce qu’il comprend le dispositif de déploiement (1) selon l’une des revendications précédentes.