EP0044241A1 - Réflecteur d'antenne déployable - Google Patents

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EP0044241A1
EP0044241A1 EP81401041A EP81401041A EP0044241A1 EP 0044241 A1 EP0044241 A1 EP 0044241A1 EP 81401041 A EP81401041 A EP 81401041A EP 81401041 A EP81401041 A EP 81401041A EP 0044241 A1 EP0044241 A1 EP 0044241A1
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EP
European Patent Office
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members
cap
axis
reflector
arms
Prior art date
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Application number
EP81401041A
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German (de)
English (en)
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EP0044241B1 (fr
Inventor
Gilles Labruyere
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aerospatiale Nationale Industrielle Te Par Ste
Original Assignee
Airbus Group SAS
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Application filed by Airbus Group SAS filed Critical Airbus Group SAS
Publication of EP0044241A1 publication Critical patent/EP0044241A1/fr
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Publication of EP0044241B1 publication Critical patent/EP0044241B1/fr
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/14—Reflecting surfaces; Equivalent structures
    • H01Q15/16—Reflecting surfaces; Equivalent structures curved in two dimensions, e.g. paraboloidal
    • H01Q15/161—Collapsible reflectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27—Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/28—Adaptation for use in or on aircraft, missiles, satellites, or balloons
    • H01Q1/288—Satellite antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/14—Reflecting surfaces; Equivalent structures
    • H01Q15/147—Reflecting surfaces; Equivalent structures provided with means for controlling or monitoring the shape of the reflecting surface

Definitions

  • the present invention relates to an antenna reflector, in particular of large dimensions, for example intended to equip a telecommunications or direct television satellite.
  • an antenna reflector comprising an electrically conductive flexible cap made of a wire mesh.
  • Most of the embodiments described therein comprise a rigid structure supporting said cap and tensioning members, for example cables, between the cap and the structure.
  • tensioning members for example cables
  • US Patent No. 3,496,687 describes a reflector deployable using arms and pantographs. This assembly therefore includes numerous joints, the play of which, in addition, adversely affects the precision of the reflector. It also has a fairly large folded size.
  • US Patent No. 3,508,270 describes a deployable reflector produced using wires stretched by an inflatable bladder stiffened by cables stretched using a mast.
  • Such a reflector has the advantage of a relatively small folded up space, but is not suitable for very high frequency emissions, because of the dimensions meshes formed by stretched threads, the number of which must be restricted.
  • the present invention relates to an antenna reflector satisfying the constraints mentioned above and overcoming the drawbacks of known embodiments.
  • the antenna reflector comprising a flexible conductive cap and a rigid structure supporting said cap, is remarkable in that said structure consists, on the one hand, of a plurality of members converging towards the axis of the reflector and distributed around said axis, the ends of said members close to this axis being articulated about axes tangent to a circle orthogonal to said axis of the reflector, so as to be able to assume a folded position along said axis of the reflector and a deployed position transverse to the latter axis in the manner of the branches of an umbrella, and, on the other hand, of a plurality of arms, each of which is articulated at the end of a member remote from the axis of the reflector, so that, when said members are in the deployed position, said arms are angular rement arranged projecting relative thereto so that said structure forms a kind of cradle, in the concavity of which is disposed said deployed flexible cap, and that, when said
  • a foldable and deployable antenna which does not require rotation drive means and avoids any floating of the deployed cap, but requires an actuation mechanism with a limited operating time.
  • tensioning members allowing the shape of the reflector to be adjusted. Indeed, the connection between the flexible cap and the structure can be achieved, on the one hand between the periphery of the cap and the free ends of said articulated arms and, on the other hand, by tensioning members arranged between the convex surface of the cap and said members.
  • the antenna reflector according to the invention has that of having a rigid structure to which. flexible caps of different diameters and curvatures can be adapted.
  • flexible caps of different diameters and curvatures can be adapted.
  • Each frame can be in one piece or on the contrary be made up of several foldable and deployable sections.
  • the members are in one piece, they advantageously have a trapezoidal section so that, the diameter of the circle to which their articulation axes are tangent being chosen accordingly, they can, in the folded position, come into contact with each other another, so that said bundle has a closed outer surface, at least substantially cylindrical. It is then advantageous that said arms also have a trapezoidal section so that, in the folded position, they form an at least substantially cylindrical block, determining the internal diameter of said beam.
  • the members and the arms form a closed enclosure for the folded cap, which is thus protected.
  • a satellite equipped with at least one reflector according to the invention in the folded state, can be mounted inside the casing of its launcher. After putting said satellite into orbit, it is then necessary to deploy said reflector.
  • any known drive means can be provided (spring, electric screw jack, pneumatic jack, etc.) controlling the opening of the structure by means of, for example, a link system. Whatever the drive means chosen, it can actuate a movable member sliding along the axis of said reflector and to which all of said links are connected. Thus, the opening of the members is simultaneous.
  • the reflector according to the invention to connect the reflector according to the invention to the satellite or to an articulated arm on the satellite, it is advantageous to provide a hollow base, coaxial with the axis of the reflector, on which said members are articulated, and with the inside of which is located at least partially housed the opening mechanism of the reflector.
  • opening conjugation means are provided, such as cables and rollers connecting each frame and its associated arm, so that, when the actuation mechanism causes said frames to pass from their folded position to their deployed position, said arms pass automatically and gradually from their folded position along the inner side of the members to their angularly projecting position. So that the angularly projecting position of the arms is well determined with respect to the members, stop systems are provided between these elements.
  • the deployment of the assembly according to the invention is reversible, if only to carry out tests before the launch of the artificial satellite carrying said assembly.
  • means are provided for returning to the folded position.
  • FIGS 1 and 2 there is shown an artificial satellite 1 equipped with a small reflector 2 of fixed size and a deployable reflector 3 according to the invention, of large dimensions. l
  • the satellite 1 is placed inside the cover 4 of a launcher and the reflectors 2 and 3 are then folded against the body of the satellite.
  • the folded position of the reflector 2 is not indicated, while that of the reflector 3, shown in dotted lines, bears the reference 3 '.
  • the reflectors 2 and 3 When the satellite is in its orbit (configuration illustrated in Figures 1 and 2), the reflectors 2 and 3 are unfolded and occupy the positions indicated in solid lines. It will be noted that for this purpose the reflector 2 is simply rotated about an articulation axis 5 connecting it to the body of the satellite, while the reflector 3, in addition to a rotation of its support arm 6 around an axis 7 allowing its spacing du. satellite body 1, undergoes deployment and rotation around an axis 8 connecting it to said support arm 6.
  • the deployable reflector according to the invention has a structure preferably of revolution around its axis XX and comprises a massive base 9, fixed to the end of the arm 6 and on which are articulated , around axes 10, a plurality of radial members 11. At the end of the members 11 opposite the axes 10 are articulated, around axes 12 orthogonal to the members 11, arms 13 capable of pivoting between a position for which they are folded between said members and a position for which they are transverse thereto (see FIG. 5) this last position being determined for the cooperation of a stop 14 integral with said arms with the end of said members.
  • a flexible reflecting cap 15 is made integral (directly or via tension links), by its periphery, with the free ends of the arms 13, while tension wires 16 are provided between the convex face of the cap 15 and the members 11 ⁇
  • a reversible actuation mechanism 17 makes it possible to control the deployment of the members 11 and of the arms 13.
  • the reflective cap 15 must be a good conductor of electricity, flexible, dimensionally stable, light, resistant and have a low coefficient of expansion. It can be produced, for example, in the form of a fabric or knitted fabric, the weaving or knitting characteristics of which give flexibility and the constituent materials of which determine stability, thermal expansion and conductivity.
  • the materials used for the production of this fabric or of this knitted fabric may be either metallic (molybdenum, chromel R, etc.) or synthetic and coated in a known manner with a metallization (such as for example a polyester thread metallized with l
  • the weaving or knitting yarn advantageously consists of a plurality of strands (up to 300) and it can be twisted to reduce its bending stiffness. Its diameter is preferably very small (of the order 50 ⁇ ) and the mesh diameter is compatible with the wavelength used.
  • a golden molybdenum wire having a diameter of 50 ⁇ m and consisting of 3 twisted strands, is used to make the cap 15. This yarn is knitted in garter stitch, the stitches having a diameter of 0.7 mm.
  • Said cap can also be made of a flexible, homogeneous and isotropic material metallized on the surface or internally by inclusion of conductive pulverulent charges.
  • said cap may include in its central part a rigid dome of small diameter ensuring the continuity of the reflective profile and made integral with the base 9.
  • the members 11 are rectilinear section beams closed. They can be made of carbon fibers and have a trapezoidal section to present a minimum bulk in the folded position (see FIGS. 5 and 6), and maximum inertias of bending and torsion. Thus, in this position, the beams 11 can form a faceted tube 18, the internal cavity 25 of which, determined by the cylinder 26 formed by the arms 13 folded, encloses the cap 15 (not shown in FIG. 5).
  • the arms 13 are produced in a similar manner to the members 11. Preferably, the deployments of the arms 13 are combined with those of the members. Such a combination of movements can be obtained by means of a cable system 27 and pulleys 28, said cable being anchored on the base 9.
  • Means for returning the arms 13 to the members 11 can be constituted by leaf springs, not shown in FIG. 3. Another means for returning the arms 13 to the members 11 can be obtained by doubling the cables 27 with cables of substantially equal length but along an opposite path relative to the joints 10 and 12 ( Figure 5).
  • the reflective surface of the cap 15 is shaped in accordance with the theoretical profile of the reflector by adjusting the length of the tensioning wires 16.
  • the wires 16 are stretched between points distributed judiciously, and for example uniformly, on the cap 15 and points distributed on the members 11, the structure 11, 13 being considered as very rigid in front of the fabric of the cap 15.
  • each member 11 occupies a position substantially parallel to the axis X-X and the corresponding arm 13 is folded against the face of said member facing this axis (see FIGS. 5 and 6).
  • all of the members 11 form a quasi-cylindrical and tubular bundle 18, the internal diameter of which is determined by the arms 13 which are in contact with each other.
  • the flexible cap 15 is then enclosed in the interior space 25 of the bundle 18, delimited by the members 11 and the arms 13.
  • the actuation mechanism 17 acts by moving a movable member such as 23 along the axis XX , the members 11 open in the manner of the branches of an umbrella under the action of the connecting rods 20 or 23 (see the right-hand part of FIG. 5), while the arms 13 gradually unfold by turning around the joints 10, under the action of the motion conjugation cables 27.
  • the members In the maximum open position, the members form a substantially planar star, the arms 13 are in the erection position and the cap 15 is stretched.
  • the members 11 and the arms 13 are in one piece, it goes without saying that they could consist of a plurality of deployable sections, which would further increase the surface of the reflector according to the invention, for less bulk in the folded state.
  • a light and deployable structure 11, 13 is produced, which can be considered to be practically non-deformable under limited variations in stresses (creep) and in temperature.
  • Such a structure allows the maintenance of a cap 15, the shape of which is independent of said structure and can be best adapted to the mission to be fulfilled, for example of parabolic shape. of centered revolution, or offset in the case of an antenna with offset illumination.
  • the invention therefore makes it possible to produce identical structures, for caps of different shapes.

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Abstract

Selon l'invention, ce réflecteur comporte une structure articulée (11, 13) sur laquelle peut être montée une calotte réflectrice (15), dont la forme est adjustable grâce à des liens de tension (16). Equipment de satellites artificiels.

Description

  • La présente invention concerne un réflecteur d'antenne, notamment de grandes dimensions, par exemple destiné à équiper un satellite de télécommunication ou de télévi- s.ion directe.
  • On sait que, dans ce cas, les principales contraintes imposées par la mission à un tel réflecteur sont :
    • - les dimensions du réflecteur en configuration opérationnelle excèdent de beaucoup les valeurs autorisées par le stockage du satellite sous la coiffe du lanceur ;
    • - les tolérances permises sur la forme du réflecteur pendant toute la durée de la mission sont très faibles (+ ou - quelques dixièmes de mm par rapport à un profil théorique qui peut être une portion d'un paraboloide de révolution) ;
    • - la surface du réflecteur est constituée d'un matériau électriquement conducteur, par exemple un tissu dont les mailles sont inférieures à un maximum spécifié (quelques dixièmes de mm), dans le cas d'un réflecteur déployable.
  • On connaît déjà, notamment par le brevet américain N° 3 224 007,un réflecteur d'antenne comportant une calotte souple électriquement conductrice constituée d'un treillis métallique. La plupart des modes de réalisation qui y sont décrits comportent une structure rigide supportant ladite calotte et des organes de tension , par exemple des câbles, entre la calotte et la structure. Ainsi, par réglage de la longueur et de la tension desdits organes, il est possible d'ajuster la forme de la calotte souple à la forme désirée et de respecter les tolérances imposées. Cependant, dans cette réalisation connue, la structure rigide est fixe et le réflecteur ne saurait être adapté à une utilisation à bord d'un d'un satellite. Aussi, lorsque l'antenne du brevet américain N° 3 224 007 doit être utilisée à une appli--cation spatiale, l'auteur dudit brevet est-il amené à supprimer ladite structure rigide, la calotte souple étant alors entraînée en rotation autour de son axe, pour que, sous l'action des forces centrifuges, elle garde sa forme de réflecteur. Un tel réflecteur ne peut être excité en offset (de façon décentrée), et les problèmes d'inertie rendent difficile le contrôle d'attitude du satellite porteur.
  • En plus du fait qu'une telle rotation exige des moyens d'entraînement augmentant le dimensionnement, la masse et le coût de l'ensemble, la rotation engendre un certain flottement de la calotte. Par ailleurs, il devient impossible d'utiliser des organes de tension pour régler la forme de la calotte, puisque la structure rigide servant d'ancrage auxdits organes est supprimée.
  • On connaît également des réflecteurs déployables tels que ceux décrits dans les brevets US N° 3 496 687, N° 3 508 270 et N° 3 521 290.
  • Le brevet US N° 3 496 687 décrit un réflecteur déployable à l'aide de bras et de pantographes. Ce montage comprend donc de nombreuses articulations dont les jeux, en s'ajoutant,nuisent à la précision du réflecteur. Il présente de plus un encombrement replié assez important.
  • Le brevet US N° 3 508 270 décrit un réflecteur déployable réalisé à l'aide de fils tendus par une vessie gonflable rigidifiée par des câbles tendus à l'aide d'un mât.
  • Un tel réflecteur présente l'avantage d'un encombrement replié relativement faible,mais ne peut convenir pour des émissions à très haute fréquence, du fait des dimensions des mailles formées par les fils tendus, dont le nombre est obligatoirement restreint.
  • Le brevet US. N°3 521 290 décrit un réflecteur déployable du type "ombrelle" dont les membrures supportent des éléments rigides constituant des parties du réflecteur, qui est formé, après déploiement desdites membrures ,par la juxtaposition desdits éléments rigides. Un tel montage offre une bonne précision de la surface réfléchis- . sante, mais présente un encombrement replié très important et une masse assez élevée.
  • La présente invention a pour objet un réflecteur d'antenne satisfaisant aux contraintes mentionnées ci-dessus et remédiant aux inconvénients des réalisations connues.
  • Notamment, il occupe sous sa forme repliée un volume extrêmement réduit.
  • A cette fin, selon l'invention, le réflecteur d'antenne comportant une calotte souple conductrice et une structure rigide supportant ladite calotte, est remarquable en ce que ladite structure est constituée, d'une part, d'une pluralité de membrures convergeant vers l'axe du réflecteur et réparties autour dudit axe, les extrémités desdites membrures proches de cet axe étant articulées autour d'axes tangents à un cercle orthogonal audit axe du réflecteur, de manière à pouvoir prendre une position repliée le long dudit axe du réflecteur et une position déployée transversale à ce dernier axe à la manière des branches d'une ombrelle, et, d'autre part, d'une pluralité de bras dont chacun d'eux est articulé à l'extrémité d'une membrure éloignée de l'axe du réflecteur, de façon que, lorsque lesdites membrures sont en position déployée, lesdits bras soient angulairement disposés en saillie par rapport à celles-ci afin que ladite structure forme une sorte de berceau, dans la concavité duquel est disposée ladite calotte souple déployée, et que, lorsque lesdites membrures sont en position repliée, lesdits bras soient également repliés le long du côté desdites membrures intérieur au berceau, afin que ladite structure forme alors une sorte de faisceau de faible diamètre enfermant la calotte souple repliée.
  • Ainsi, on obtient une antenne pliable et déployable ne nécessitant pas de moyens d'entraînement en rotation et évitant tout flottement de la calotte déployée, mais nécessitant un mécanisme d'actionnement à durée de fonctionnement limitée. Par ailleurs, il est possible d'utiliser des organes de tension permettant l'ajustement de la forme du réflecteur. En effet, la liaison entre la calotte souple et la structure peut être réalisée, d'une part entre la périphérie de la calotte et les extrémités libres desdits bras articulés et, d'autre part, par des organes de tension disposés entre la surface convexe de la calotte et lesdites membrures.
  • Le réflecteur selon l'invention se compose donc de trois parties :
    • - une calotte souple conductrice qui constitue la surface réfléchissante du réflecteur ;
    • - une structure rigide articulée et déployable assurant les fonctions suivantes :
      • . en configuration de lancement : assurer à l'ensemble une géométrie compatible avec l'espace laissé disponible par le satellite à l'intérieur de la coiffe du lanceur
      • . en configuration orbitale : constituer un solide de référence par rapport auquel sera située la calotte souple.
    • - Un jeu de fils tendeurs ajustables reliant la calotte souple à la structure rigide, et dont la tension et la longueur sont réglées de façon à approcher au mieux la face réfléchissante de la calotte du profil théorique souhaité.
  • En plus des avantages mentionnés ci-dessus, grâce à sa conception, le réflecteur d'antenne selon l'invention présente celui de comporter une structure rigide à laquelle. on peut adapter des calottes souples de différents diamètres et courbures. Ainsi, on peut utiliser la même structure rigide pour obtenir des réflecteurs de focales différentes , ou bien'des réflecteurs décentrés et/ou excités en offset.
  • Chaque membrure peut être d'une seule pièce ou au contraire être constituée de plusieurs sections repliables et déployables.
  • Dans le cas où les membrures sont en une seule pièce, elles présentent avantageusement une section trapézoïdale pour que, le diamètre du cercle auxquels sont tangents leurs axes d'articulation étant choisi en conséquence, elles puissent, en position repliée, venir au contact les unes des autres, de sorte que ledit faisceau présente une surface extérieure fermée, au moins sensiblement cylindrique . Il est alors avantageux que lesdits bras présentent également une section trapézoïdale pour que, en position repliée, ils forment un bloc au moins sensiblement cylindrique, déterminant le diamètre intérieur dudit faisceau. Ainsi, en position repliée de la structure, les membrures et les bras forment une enceinte fermée pour la calotte repliée, qui se trouve ainsi protégée.
  • On conçoit donc aisément qu'un satellite équipé d'au moins un réflecteur selon l'invention, à l'état replié, peut être monté à l'intérieur de la coiffe de son lanceur.Après mise sur orbite dudit satellite, il est alors nécessaire de déployer ledit réflecteur. A cet effet, on peut prévoir tout moyen moteur connu (ressort, vérin électrique à vis, vérin pneumatique, etc...) commandant l'ouverture de la structure par l'intermédiaire par exemple dlun système de biellettes. Quel que soit le moyen moteur choisi, il peut actionner un organe mobile coulissant le long de l'axe dudit réflecteur et auquel sont reliées la totalité desdites biellettes.Ainsi, l'ouverture des membrures est simultanée.
  • Par ailleurs, pour relier le réflecteur selon l'invention au satellite ou à un bras articulé sur le satellite, il est avantageux de prévoir une embase creuse, coaxiale à l'axe du réflecteur, sur laquelle sont articulées lesdites membrures, et à l'intérieur de laquelle se trouve au moins en partie logé le mécanisme d'ouverture du réflecteur.
  • De préférence, on prévoit des moyens de conjugaison d'ouverture, tels que des câbles et des galets reliant chaque membrure et son bras associé, pour que, lorsque le mécanisme d'actionnement fait passer lesdites membrures de leur position repliée à leur position déployée, lesdits bras passent automatiquement et progressivement de leur position repliée le long du côté intérieur des membrures à leur position angulairement saillante. Afin que la position angulairement saillante des bras soit bien déterminée par rapport aux membrures, on prévoit des systèmes de butée entre ces éléments.
  • Par ailleurs, le déploiement de l'ensemble selon l'invention est réversible, ne serait-ce que pour procéder à des essais avant le lancement du satellite artificiel porteur dudit ensemble.On prévoit à cet effet des moyens de rappel en position repliée.
  • Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée.
  • La figure 1 illustre schématiquemeht, en vue latérale, la position et la configuration de lancement et orbitales d'un réflecteur selon l'invention monté sur un satellite.
    • La figure 2 est une vue de face correspondant à la figure 1, la coiffe du lanceur n'étant plus représentée.
    • La figure 3 illustre, en coupe diamétrale, le réflecteur selon l'invention en position déployée.
    • La figure 4 est une vue éclatée partielle d'un mode de réalisation du réflecteur selon l'invention, en position déployée.
    • La figure 5 illustre schématiquement le déploiement des membrures et des bras.
    • La figure 6 est une vue en bout agrandie selon la flèche F de la figure 5, de la structure du réflecteur selon l'invention, en position repliée. ;
  • Sur les figures 1 et 2, on a représenté un satellite artificiel 1 équipé d'un petit réflecteur 2 d'encombrement fixe et d'un réflecteur déployable 3 selon l'invention, de grandes dimensions. l
  • Pendant son lancement, le satellite 1 est disposé à l'intérieur de la coiffe 4 d'un lanceur et les réflecteurs 2 et 3 sont alors repliés contre le corps du satellite. Sur les figures 1 et 2, la position repliée du réflecteur 2 n'est pas indiquée, alors que celle du réflecteur 3, montrée en pointillés, porte la référence 3'.
  • Lorsque le satellite est sur son orbite (configuration illustrée par les figures 1 et 2), les réflecteurs 2 et 3 sont dépliés et occupent les positions indiquées en traits pleins. On remarquera qu'à cet effet le réflecteur 2 est simplement tourné autour d'un axe d'articulation 5 le reliant au corps du satellite, alors que le réflecteur 3, en plus d'une rotation de son bras de support 6 autour d'un axe 7 permettant son écartement du.corps de satellite 1, subit un déploiement et une rotation autour d'un axe 8 le reliant audit bras de support 6.
  • Comme l'illustrent mieux les figures 3 et 4, le réflecteur déployable selon l'invention présente une structure de préférence de révolution autour de son axe X-X et comporte une embase massive 9, fixée à l'extrémité du bras 6 et sur laquelle sont articulées, autour d'axes 10, une pluralité de membrures radiales 11. A l'extrémité des membrures 11 opposée aux axes 10 sont articulés, autour d'axes 12 orthogonaux aux membrures 11, des bras 13 susceptibles de pivoter entre une position pour laquelle ils sont repliés entre lesdites membrures et une position pour laquelle ils sont transversaux à celles-ci (voir figure 5) cette dernière position étant déterminée pour la coopération d'une butée 14 solidaire desdits bras avec l'extrémité desdites membrures. Une calotte réflectrice souple 15 est rendue solidaire, (directement ou par l'intermédiaire de liens de tension), par sa périphérie, des extrémités libres des bras 13, tandis que des fils de tension 16 sont prévus entre la face convexe de la calotte 15 et les membrures 11·Un mécanisme d'actionnement reversible 17 permet de commander le déploiement des membrures 11 et des bras 13.
  • La calotte réflectrice 15 doit être bonne conductrice de l'électricité, souple, stable en dimension, légère, résistante et présenter un faible coefficient de dilatation. Elle peut être réalisée par exemple sous la forme d'un tissu ou d'un tricot dont les caractéristiques de tissage ou de tricotage donnent la souplesse et dont les matériaux constitutifs déterminent la stabilité, la dilatation thermique et la conductibilité. Les matériaux utilisés pour la réalisation de.ce tissu ou de ce tricot peuvent être soit métalliques (molybdène, chromel R, ... soit synthétiques et revêtus de façon connue d'une métallisation (telle que par exemple un fil de polyester métallisé à l'or). Le fil de tissage ou de tricotage est avantageusement constitué d'une pluralité de brins (jusqu'à 300) et il peut être torsadé pour diminuer sa rigidité de flexion. Son diamètre est de préférence très faible (de l'ordre de 50 µ) et le diamètre de maille est compatible avec la longueur d'onde utilisée.
  • Dans un mode avantageux de réalisation, on utilise pour réaliser la calotte 15 un fil de molybdène doré, présentant un diamètre de 50p et constitué de 3 brins torsadés. Ce fil est tricoté au point mousse, les mailles présentant un diamètre de 0,7 mm.
  • Dans le tricot plan ainsi produit, on découpe des lés pseudo-triangulaires, qui sont assemblés par couture, collage ou soudage pour former la calotte. Cette calotte est tendue à l'intérieur du berceau constitué par la structure 11,13 déployée, par exemple par mise en place de tendeurs (non représentés) entre des points répartis à sa périphérie et l'extrémité libre des bras 13.
  • Ladite calotte peut également être réalisée en un matériau souple, homogène et isotrope métallisé en surface ou intérieurement par inclusion de charges pulvérulentes conductrices.
  • Par exemple, elle peut être réalisée à l'aide d'une feuille d'élastomère chargé de particules d'or ou d'argent, ou encore à l'aide d'une feuille de "milar" aluminisée.
  • Selon une réalisation particulière de l'invention, ladite calotte peut comprendre dans sa partie centrale une coupole rigide de faible diamètre assurant la continuité du profil réflecteur et rendue solidaire de l'embase 9.
  • Ladite coupole rigide est également rendue solidaire de la partie souple de ladite calotte. Elle présente les avantages suivants :
    • - elle constitue un fond rigide au volume formé par le réflecteur replié, évitant ainsi à la peau conductrice de se trouver en contact avec les mécanismes de déploiement
    • - elle stabilise géométriquement la partie restante de la calotte en lui assurant une position rigoureusement fixe en son centre par rapport aux membrures et aux bras, et remplace les fils de mise en forme du coeur du réflecteur
    • - elle trouve facilement sa place à l'intérieur du cylindre formé par les membrures repliées
    • - elle peut elle-même servir de support à une tour porte-source primaire, ou porte-réflecteur primaire si le système utilisé est du type "Cassegrain" ou "Gregory". Dans le dernier cas, elle supporte également la source primaire, dont l'ouverture est située sensiblement près de son sommet.
  • Les membrures 11 sont des poutres rectilignes à section fermée. Elles peuvent être réalisées en fibres de carbone et avoir une section trapézoïdale pour présenter un encombrement minimal en position repliée (voir figures 5 et 6) , et des inerties maximales de flexion et de torsion. Ainsi, dans cette position, les poutres 11 peuvent former un tube à facettes 18, dont la cavité intérieure 25, déterminée par le cylindre 26 formé par les bras 13 repliés, enferme la calotte 15 (non représentée sur la figure 5).
  • Les bras 13 sont réalisés de façon semblable aux membrures 11. De préférence, les déploiements des bras 13 sont conjugués avec ceux des membrures. Une telle conjugaison de mouvements peut être obtenue au moyen d'un système à câble 27 et poulies 28, ledit câble étant ancré sur l'embase 9.
  • Des moyens de rappel des bras 13 sur les membrures 11 peuvent être constitués par des ressorts à lames, non représentés sur la figure 3. Un autre moyen de rappel des bras 13 sur les membrures 11 peut être obtenu en doublant les câbles 27 par des câbles de longueur sensiblement égale mais suivant un trajet opposé par rapport aux articulations 10 et 12 (figure 5).
  • Le mécanisme d'actionnement 17 doit présenter les caractéristiques suivantes :
    • - ouverture lente et régulière du réflecteur 11, 13, 15
    • - énergie de fin d'ouverture importante pour assurer la tension de la calotte 15 et le verrouillage ou le maintien de l'ensemble en position de déploiement grâce à des moyens de verrouillage ou d'arrêt non représentés
    • - fiabilité et reproductibilité du positionnement des membrures et des bras .
  • Suivant les dimensions du réflecteur , on peut utiliser différents mécanismes d'actionnement :
    • - ressort avec dispositif de régulation (non représenté)
    • - vérin pneumatique 19 à double effet commandant les membrures 11 par l'intermédiaire de bielles 20 (voir figure 4)
    • - moteur électrique réversible 21 entraînant en rotation une vis 22 sur laquelle se déplace un écrou 23,commandant les membrures 11 par l'intermédiaire de bielles 24 (voir figure 3)
    • - cabestan électrique et câbles.
  • La mise en forme de la surface réflectrice de la calotte 15 conformément au profil théorique du réflecteur est réalisée par l'ajustage de la longueur des fils tendeurs 16.
  • Les fils 16 sont tendus entre des points répartis de manière judicieuse, et par exemple uniforme, sur la calotte 15 et des points répartis sur les membrures 11, la structure 11,13 étant considérée comme très rigide devant le tissu de la calotte 15.
  • L'ajustage de la longueur des fils 16 peut être réalisé comme suit :
    • - Fabrication des fils à longueur. Après mesures de la calotte et de la structure 11, 13 sous contrainte, la longueur de chaque fil 16 est déterminée par calcul. Une extrémité de chaque fil est collée sur la face convexe de la calotte 15, l'autre extrémité étant collée sur une membrure 11.
    • - Ajustage par réglage : Sous les membrures 11 on monte des dispositifs de réglage non représentés (un par fil) permettant une mise à longueur précise du fil après contrôle global de la surface. Après réglage, le fil est collé sur la membrure , coupé entre le collage et le dispositif de réglage et ce dispositif est démonté.
    • - Une solution mixte consiste à couper chaque fil avec une tolérance moyenne ( m 0,5 mm), puis à le régler très précisément, mais sur une faible plage (1 ou 2 mm).
  • Dans la position repliée 3', chaque membrure 11 occupe une position sensiblement parallèle à l'axe X-X et le bras 13 correspondant est replié contre la face de ladite membrure dirigée vers cet axe (voir les figures 5 et 6). Par suite, l'ensemble des membrures 11 forment un faisceau quasi-cylindrique et tubulaire 18, dont la diamètre intérieur est déterminé par les bras 13 qui sont au contact les uns des autres. La calotte souple 15 est alors enfermée dans l'espace 25 intérieur du faisceau 18, délimité par les membrures 11 et les bras 13. Lorsque le mécanisme d'actionnement 17 agit en déplaÇant un organe mobile tel que 23 le long de l'axe X-X, les membrures 11 s'ouvrent à la manière des branches d'une ombrelle sous l'action des bielles 20 ou 23 (voir la partie de droite de la figure 5), pendant que les bras 13 se déplient progressivement en tournant autour des articulations 10, sous l'action des câbles 27 de conjugaison de mouvement. En position d'ouverture maximale, les membrures forment une étoile sensiblement plane, les bras 13 sont en position d'érection et la calotte 15 est tendue.
  • Quoique dans l'ensemble représenté, les membrures 11 et les bras 13 soient d'une seule pièce, il va de soi qu'ils pourraient être constitués d'une pluralité de sections déployables, ce qui permettrait d'accroître encore la surface du réflecteur selon l'invention, pour un encombrement moindre à l'état replié.
  • On voit donc que, selon l'invention, on réalise une structure 11, 13 légère et déployable, pouvant être considérée comme pratiquement indéformable sous des variations limitées de contraintes (fluage) et de température. Une telle structure permet le maintien d'une calotte 15, dont la forme est indépendante de ladite structure et peut être adaptée au mieux à la mission à remplir , par exemple de forme parabolique.de révolution centrée, ou décentrée dans le cas d'une antenne à illumination décalée.
  • L'invention permet donc de réaliser des structures identiques, pour des calottes de formes différentes.

Claims (13)

1 - Réflecteur d'antenne comportant une calotte réflectrice souple et une structure rigide supportant ladite calotte et constituée d'une pluralité de membrures convergeant vers l'axe du réflecteur et réparties autour dudit axe, les extrémités desdites membrures proches de cet axe étant articulées autour d'axes tangents à un cercle orthogonal audit axe du réflecteur, de manière à pouvoir prendre une position repliée le long dudit axe du réflecteur et une position déployée transversale à ce dernier axe à la manière des branches d'une ombrelle,
caractérisé en ce que ladite structure comporte une pluralité de bras (13) dont chacun d'entre eux est articulé en 12à l'extrémité d'une membrure (11) éloignée de l'axe du réflecteur, de façon que, lorsque lesdites membrures (11) sont en position déployée, lesdits bras (13) soient angulairement disposés en saillie par rapport à celles-ci, afin que ladite structure forme une sorte de berceau, dans la concavité duquel est disposée ladite calotte souple (15) déployée, et que, lorsque les membrures (11) sont en position repliée, lesdits bras (13) soient également repliés le long du côté desdites membrures intérieur au berceau, afin que ladite structure forme alors une sorte de faisceau (18) de faible diamètre enfermant ladite calotte souple repliée.
2 - Réflecteur d'antenne selon la revendication 1, caractérisé en ce que la liaison entre la calotte souple (15) et la structure rigide (11,13) est réalisée, d'une part entre la périphérie de la calotte (15) et les extrémités libres desdits bras articulés (11) soit directement, soit par l'intermédiaire de tendeurs, et, d'autre part, par des organes de tension (16) disposés entre la surface convexe de la calotte (15) et lesdites membrures (11), celles-ci constituant une référence dimensionnelle stable.
3 - Réflecteur d'antenne selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2,
caractérisé en ce que chaque membrure (11) est d'une seule pièce.
4 - Réflecteur d'antenne selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2,
caractérisé en ce que chaque membrure (11) est constituée de plusieurs sections repliables et déployables.
5 - Réflecteur d'antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,
caractérisé en ce que les membrures (11) sont rectilignes et présentent une section trapézoïdale pour que, le diamètre du cercle auquel sont tangents leurs axes d'articulation (10) étant choisi en conséquence, elles puissent en position repliée, venir au contact les unes des autres, de sorte que ledit faisceau (18) présente une surface extérieure fermée, au moins sensiblement cylindrique.
6 - Réflecteur d'antenne selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits bras (13) présentent également une section trapézoïdale pour que, en position repliée, ils forment un bloc au moins sensiblement cylindrique, déterminant le diamètre intérieur dudit faisceau (18).
7 - Réflecteur d'antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, comportant un mécanisme d'actionnement (17),
caractérisé en ce que ledit mécanisme (17) comporte un organe mobile (19,23) coulissant le long de l'axe X-X dudit réflecteur et auquel sont reliées une pluralité de biellettes (20,24) reliées chacune à l'une desdites membrures (11).
8 - Réflecteur d'antenne selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte une embase creuse (9), coaxiale à l'axe du réflecteur et servant à la fixation dudit réflecteur, lesdites membrures (11) étant articulées sur ladite embase (9), qui sert de logement au moins partiel audit mécanisme d'actionnement (17).
9 - Réflecteur d'antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 8,
caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de conjugaison d'ouverture (27) reliant chaque membrure (11) à son bras associé (13), pour que, lorsque les membrures (11) passent de leur position repliée à leur position déployée, lesdits bras (13) passent automatiquement et progressivement de leur position repliée le long du côté intérieur des membrures à leur position angulairement saillante.
10 - Réflecteur d'antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 9,
caractérisé en ce que la position angulairement saillante des bras (13) par rapport aux membrures (11) est déterminée par la coopération de butées (14) entre chaque membrure (11) et chaque bras (13).
11 - Réflecteur d'antenne selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que lesdits moyens d'actionnement (17) et de conjugaison (27) sont réversibles.
12 - Réflecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la partie centrale de ladite calotte est rigide et solidaire de ladite embase (9).
13 - Réflecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que ladite calotte (15) a la forme d'une portion de paraboloide, et en ce que l'axe dudit paraboloïde est décentré par rapport à l'axe X-X de ladite embase (9).
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