EP3050158A1 - Structure segmentée, en particulier pour réflecteur d'antenne de satellite - Google Patents

Structure segmentée, en particulier pour réflecteur d'antenne de satellite

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EP3050158A1
EP3050158A1 EP14784266.0A EP14784266A EP3050158A1 EP 3050158 A1 EP3050158 A1 EP 3050158A1 EP 14784266 A EP14784266 A EP 14784266A EP 3050158 A1 EP3050158 A1 EP 3050158A1
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EP
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panel
rotation
segmented structure
translation system
translation
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Airbus Defence and Space SAS
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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 [2D], e.g. paraboloidal
    • H01Q15/161—Collapsible reflectors
    • H01Q15/162—Collapsible reflectors composed of a plurality of rigid panels
    • 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
    • H01Q15/16—Reflecting surfaces; Equivalent structures curved in two dimensions [2D], e.g. paraboloidal
    • H01Q15/161—Collapsible reflectors

Definitions

  • Segmented structure in particular for satellite antenna reflector
  • the present invention relates to a segmented structure.
  • This segmented structure comprises at least two panels linked together and intended to be deployed in space.
  • Such an antenna reflector generally comprises a rigid structure (called shell) provided with a reflective surface and reinforcement means at the rear of this surface, which participate in the maintenance of the hull and the connection with the satellite.
  • the large size of the hull of such a reflector poses congestion problems when sending space in a satellite provided with such a reflector using a space launcher.
  • a segmented structure provided with several panels, in particular a three-panel structure comprising a central panel and two end panels.
  • This segmented structure further includes an end panel deployment device, which is adapted to bring the end panel relative to the main panel:
  • each end panel can thus take a storage position for transport in the space launcher and a deployed position when the satellite is in space.
  • the present invention relates to a segmented structure, in particular for a satellite antenna reflector, comprising at least two panels and a deployment device making it possible to realize in space an efficient and advantageous deployment of these two panels.
  • said segmented structure of the type comprising:
  • first so-called main panel comprising a front face and a rear face
  • second so-called secondary panel also comprising a front face and a rear face
  • At least one deployment device connected to the rear faces respectively of said main and secondary panels and adapted to bring said secondary panel in one or other of the two following positions, relative to said main panel:
  • a storage position in which said secondary panel is at least partially superimposed on said main panel on the rear face of the latter, the front face of said secondary panel being directed in the same direction as the front face of said main panel;
  • said deployment device comprises:
  • a translation system comprising an articulated arm assembly, said translation system being able to generate a translation movement of said secondary panel with respect to said main panel, and being connected by an end said external to said secondary panel;
  • a rotation system capable of generating a rotation of said translation system and of the secondary panel connected to said translation system, with respect to said main panel, said rotation system being linked on the one hand to a so-called internal end of said translation system and secondly to the rear face of said main panel.
  • the secondary panel of the segmented structure can be deployed efficiently and advantageously in the space of the storage position in the deployed position, as specified below.
  • Said rotation system capable of generating a rotation of said translation system comprises:
  • two coaxial motors synchronized and controlled so as to generate rotations in the same direction;
  • a transmission axis connecting together internal ends of two arms of the translation system, and a motor for rotating this transmission axis.
  • said translation system comprises:
  • each of said articulated arms comprising an outer segment and an inner segment linked together by a pivot connection, the outer segment of each of said arms being linked by a pivot connection to the rear face of said secondary panel;
  • an auxiliary rotation system connected to an inner end of each of the inner segments of the two articulated arms and able to generate a rotation at each of said internal ends, in a synchronized manner and in opposite directions, so as to unfold or fold up said assembly articulated arms.
  • the external link of the outer segment to the rear face of the secondary panel is equipped with a flexible seal to ensure a degree of freedom.
  • said auxiliary rotation system comprises two motors, one of which is connected to the inner end of the inner segment of a first of said arms and is adapted to rotate it, and the other is connected to the inner end of the inner segment of the second of said arms and is adapted to subject it to a rotation, these two motors being synchronized and controlled so as to generate rotations in opposite directions.
  • said auxiliary rotation system comprises a single connected motor:
  • a first rotational transmission link preferably a belt, at the inner end of the inner segment of a first of said arms, able to subject it to a rotation;
  • a second rotational transmission link preferably a belt, at the inner end of the inner segment of the second arm of said arms, able to subject it to a rotation
  • said first and second rotational transmission links being driven by said single motor so as to transmit rotations in opposite directions at the same speed.
  • said single motor is a gear reducer with two inverted outputs, each output being provided with a pulley for transmitting a rotation.
  • the segmented structure comprises:
  • the present invention also relates to:
  • a satellite antenna reflector which comprises a segmented structure as mentioned above;
  • the present invention also relates to a method of deploying a segmented structure as mentioned above.
  • this method comprises successive steps consisting, during the deployment of the stored position in the deployed position: a) to perform, from the stored position, a rotation using said rotation system in a first direction of rotation so as to move said translation system provided at its outer end from the secondary panel of the rear face of the main panel;
  • the auxiliary rotation system of the translation system performs in step d):
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a particular embodiment of a segmented structure illustrating the invention and comprising a central panel and two secondary panels, one of which is in a storage position and the other in an extended position.
  • Figure 2 illustrates an embodiment of a deployment device.
  • FIG. 3 is a schematic view of a set of articulated arms of FIG.
  • Figures 4 to 8 illustrate, in schematic perspective view, different successive steps of deployment of a secondary panel with respect to a main panel of a segmented structure.
  • Figure 9 illustrates, in schematic perspective view, a fully deployed segmented structure.
  • Fig. 10 is a cross-sectional view of a segmented structure in a complete storage position.
  • Figure 11 is a cross sectional view of a segmented structure in a fully deployed position.
  • Figures 12 and 13 are schematic perspective views of particular embodiments of rotation system.
  • Figure 14 shows a particular embodiment of a connection between an arm and a secondary panel.
  • the segmented structure 1, illustrating the invention and shown schematically in Figure 1 in particular, is intended, particularly although not exclusively, to a telecommunication satellite antenna reflector.
  • Such an antenna reflector generally comprises, when it is deployed in space, a rigid structure (called shell) provided with a reflective surface, as well as reinforcement and holding means (not shown) at the rear of this structure, which contribute to the maintenance of the hull and the connection with the satellite.
  • this structure is of segmented type, that is to say that it is formed of several segments or panels. More specifically, the present invention relates to a segmented structure 1 of the type comprising:
  • At least two panels namely at least one first panel 2 said main comprising a front face 2A and a rear face 2B ( Figures 10 and 11), and at least a second panel 3, 4 said secondary also comprising a front face 3A , 4A and a back face 3B, 4B; and
  • At least one deployment device 5 which is connected to the rear faces 2B and 3B respectively of the main panel 2 and of a secondary panel (the panel 3 in the example of FIG. 2).
  • This deployment device 5 is able to bring the secondary panel 3, in one or the other of the two following positions, relative to the main panel 2:
  • segmented structure 1 comprises:
  • each of the deployment devices 5 of the segmented structure 1 comprises:
  • a translation system 6 comprising an assembly 7 with articulated arms.
  • the translation system 6 is able to generate a translational movement of the secondary panel 3, 4 relative to the main panel 2, and is connected by an outer end 6A to the secondary panel 3, 4;
  • a rotation system 8 adapted to generate a rotation of said translation system 6 and the secondary panel 3, 4 connected to said translation system 6, with respect to said main panel 2, about an axis a ( Figure 2).
  • Said rotation system 8 is connected on the one hand to an inner end 6B of the translation system 6 and on the other hand to the rear face 2B of the main panel 2.
  • connection to the rear face 2B of the main panel 2 is achieved by means of a structural element 23, preferably of planar shape, which is fixed on the rear face 2B and which serves as a support for the deployment devices 5 of the two secondary panels 3 and 4.
  • a deployment device 5 makes it possible to achieve an efficient and advantageous deployment of the secondary panel, with which it is associated, from the storage position P1 to the deployed position P2, as specified below.
  • the translation system 6 comprises an assembly 7 of two identical articulated arms 9A and 9B which are arranged symmetrically with respect to an axis XX of the segmented structure 1, in particular an axis of symmetry, as represented in FIG. articulated arms 9A and 9B comprises an outer segment 10 and an inner segment 11 linked together by a pivot connection 12, as shown in FIG. 3.
  • the outer segment 10 of each of said arms 9A and 9B is connected by a pivot connection 13 to the rear panel 3B of the secondary panel 3.
  • said translation system 6 further comprises an auxiliary rotation system 14, 15.
  • This auxiliary rotation system 14, 15 is connected to an inner end 11A of each of the inner segments 11 of the articulated arms 9A and 9B, and it acts directly on the inner ends 11A so as to generate a rotation at each of the two internal ends 11A around an axis ⁇ .
  • the auxiliary rotation system 14, 15 generates rotations at the inner ends 11A of the two arms 5A and 5B synchronously and in opposite directions, so as to unfold or fold said assembly 7 articulated arms, and this so that the set 7 has a rectilinear displacement along the axis XX.
  • the rotation (illustrated by an arrow E1 about the axis ⁇ in Figure 3) is generated by the auxiliary rotation system 14.
  • the rotations respectively generated on the two articulated arms 9A and 9B of the assembly 7 being inverted (in the direction of the arrow E1 for 9B and in the opposite direction of the arrow E2 for 9A, as shown for example in Figure 13), and this in a synchronized manner, that is to say at the same speed , they generate a translation of the assembly 7 of arms (and therefore of the deployment system 5), as illustrated for example by an arrow B1 in Figure 6.
  • said auxiliary rotation system 14 comprises two motors 17 and 18 (for example step type).
  • One 17 of said motors 17 and 18 is connected to the inner end 11A of the inner segment 1 of a first arm 9B and is adapted to subject this inner segment 11 to a rotation.
  • the other 18 of said motors 17 and 18 is connected to the inner end 11A of the inner segment 11 of the second arm 9A and is also able to subject this inner segment 11 to a rotation.
  • Said motors 7 and 18, for example servomotors with gear reducer are synchronized and controlled so as to generate rotations in opposite directions E1 and E2 about parallel axes ⁇ , via each time a usual transmission means 19.
  • said auxiliary rotation system 15 comprises a single motor 20 arranged centrally between the inner ends of the arms 9A and 9B.
  • said central motor 20 comprises a gear motor gear with two inverted outputs.
  • Each output is provided with a pulley 21A, 21B for transmitting rotations by rotation transmission links 22A, 22B, preferably by belts, to the segments 11 of the arms 9A and 9B.
  • This central single engine 20 is therefore connected:
  • Said first and second links 22A and 22B are driven by the motor 20 so as to transmit rotations in opposite directions at the same speed.
  • the rotation system 8 (able to generate the rotation of the translation system 6 around the main axis of rotation a) can also be realized in different ways.
  • it is connected to the rear face 2A of the main panel 2 via the support element 23 of substantially flat shape.
  • said rotation system 8 comprises two coaxial motors 25 and 26 (along the axis a) which act directly on the axis of rotation of each arm 9A and 9B. These motors 25 and 26 are synchronized and generate a rotation in the same direction, as illustrated by an arrow F1 in FIG.
  • said rotation system 8 comprises a transmission axis 27 which is connected to the ends of the arms 9A and 9B, so as to mechanically link these two arms 9A and 9B.
  • This transmission axis 27 is driven by a suitable motor 28, for example a screw jack, which is fixed on the support member 23. The translation of the jack causes rotation of the transmission axis 27.
  • the external link 10 of the external arm 10 to the rear face 3B of the secondary panel 3 is flexible, for example with the aid of FIG. a suitable seal 29, so as to create some flexibility between the secondary panel 2 and the assembly 7 to arm, in particular to facilitate a final positioning, shown in Figure 8 and specified below.
  • the deployment device 5 also comprises means (not shown) (for example a central unit) for controlling the rotation systems 8, 14, 15.
  • segmented structure 1 may comprise usual holding means (not shown) of the different panels 2, 3 and 4 in the storage position P1. These holding means are released before deployment, so that each deployment device 5 can implement the deployment specified below.
  • rotation is carried out by means of said rotation system 8 in a first direction of rotation A1 (shown in FIG. 5) so as to move the translation system apart. 6 provided at its outer end 6A of the secondary panel 3 of the rear face 2A of the main panel 2, as shown in Figure 5;
  • rotation is made in a direction A2 (shown in FIG. 7) opposite to said first direction of rotation A1 by means of said rotation system 8, so as to bring the secondary panel 3 and the main panel 2 substantially into a same general plane, as illustrated in Figure 7; and d) translating, with the aid of said translation system 6 in a direction B2 (shown in FIG. 8) opposite said first direction of translation B1, so as to bring the secondary panel 3 into contact with the main panel 2 in a position representing the deployed position P2, as illustrated in FIG. 8.
  • the same deployment method is implemented for the secondary panel 4 so as to finally obtain the fully deployed position of the segmented structure 1 of FIG. 9.
  • the auxiliary rotation system 14, 15 of the translation system 6 can realize in step d):
  • this rotation generates a translation in the direction shown by the arrow B2 in FIG. 8, making it possible to bring back the secondary panel 3 in contact with the main panel 2.
  • the device 5 can also bring the segmented structure of the deployed position P2 to the stored position P1, if this proves necessary, for example for a validation operation, by performing the above operations in the reverse order (d , c, b, a), with each operation (rotation, translation) implemented in the opposite direction.
  • segmented structure 1 may comprise means not shown to allow precise final positioning between a secondary panel 3, 4 and the main panel 2 in the situation of Figures 8 and 9, and means for locking the panels in the fully deployed position of the segmented structure 1 of FIG. 9.

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Abstract

La structure segmentée (1) comprend au moins deux panneaux (2, 3, 4), un premier panneau (2) dit principal et un second panneau (3, 4) dit secondaire, ainsi qu'au moins un dispositif de déploiement (5) apte à amener un panneau secondaire associé (3, 4) dans une position de stockage (P1) ou dans une position déployée (P2), ledit dispositif de déploiement (5) comportant un système de translation (6) comprenant un ensemble (7) à bras articulés, ledit système de translation (6) étant apte à générer un mouvement de translation du panneau secondaire (3) par rapport au panneau principal (2), et étant lié par une extrémité externe (6A) au panneau secondaire (3), et un système de rotation apte à générer une rotation du système de translation (6) et du panneau secondaire (3, 4) lié au système de translation (6), par rapport au panneau principal (2).

Description

Structure segmentée, en particulier pour réflecteur d'antenne de satellite
La présente invention concerne une structure segmentée.
Cette structure segmentée comprend au moins deux panneaux liés ensemble et destinés à être déployés dans l'espace.
Bien que non exclusivement, la présente invention s'applique plus particulièrement à une structure segmentée faisant partie d'un réflecteur d'antenne de satellite de télécommunication, en particulier à un réflecteur d'antenne de grande dimension, fonctionnant dans des bandes de fréquence élevées. Un tel réflecteur d'antenne comprend généralement une structure rigide (appelée coque) pourvue d'une surface réfléchissante et des moyens de renfort à l'arrière de cette surface, qui participent au maintien de la coque et à la liaison avec le satellite.
La grande dimension de la coque d'un tel réflecteur pose des problèmes d'encombrement lors de l'envoi dans l'espace d'un satellite pourvu d'un tel réflecteur à l'aide d'un lanceur spatial.
Aussi, pour des réflecteurs rigides présentant des diamètres de plusieurs mètres, on prévoit une structure segmentée, pourvue de plusieurs panneaux, en particulier une structure à trois panneaux comprenant un panneau central et deux panneaux d'extrémité.
Cette structure segmentée comporte, de plus, un dispositif de déploiement par panneau d'extrémité, qui est apte à amener le panneau d'extrémité relativement au panneau principal :
- soit dans une position de stockage, dans laquelle le panneau d'extrémité est superposé au panneau principal sur la face arrière de ce dernier, la face avant du panneau d'extrémité étant dirigée dans le même sens que la face avant du panneau principal ;
- soit dans une position déployée, dans laquelle le panneau d'extrémité est positionné à côté et contre le panneau principal de manière à former un ensemble continu au moins sur leurs faces avant. Dans une telle structure segmentée, chaque panneau d'extrémité peut donc prendre une position de stockage pour le transport dans le lanceur spatial et une position déployée lorsque le satellite se trouve dans l'espace.
La présente invention concerne une structure segmentée, en particulier pour réflecteur d'antenne de satellite, comprenant au moins deux panneaux et un dispositif de déploiement permettant de réaliser dans l'espace un déploiement efficace et avantageux de ces deux panneaux.
Selon l'invention, ladite structure segmentée du type comprenant :
- au moins deux panneaux, un premier panneau dit principal comprenant une face avant et une face arrière, et un second panneau dit secondaire comprenant également une face avant et une face arrière ; et
- au moins un dispositif de déploiement relié aux faces arrière respectivement desdits panneaux principal et secondaire et apte à amener ledit panneau secondaire dans l'une ou l'autre des deux positions suivantes, relativement audit panneau principal :
• une position de stockage, dans laquelle ledit panneau secondaire est au moins partiellement superposé audit panneau principal sur la face arrière de ce dernier, la face avant dudit panneau secondaire étant dirigée dans le même sens que la face avant dudit panneau principal ; et
• une position déployée, dans laquelle ledit panneau secondaire est positionné à côté et contre ledit panneau principal de manière à former un ensemble continu au moins sur leurs faces avant,
est remarquable en ce que ledit dispositif de déploiement comporte :
- un système de translation comprenant un ensemble à bras articulés, ledit système de translation étant apte à générer un mouvement de translation dudit panneau secondaire par rapport audit panneau principal, et étant lié par une extrémité dite externe audit panneau secondaire ; et
- un système de rotation apte à générer une rotation dudit système de translation et du panneau secondaire lié audit système de translation, par rapport audit panneau principal, ledit système de rotation étant lié d'une part à une extrémité dite interne dudit système de translation et d'autre part à la face arrière dudit panneau principal.
Ainsi, grâce à l'invention, le panneau secondaire de la structure segmentée peut être déployée de façon efficace et avantageuse dans l'espace de la position de stockage à la position déployée, comme précisé ci- dessous.
Ledit système de rotation apte à générer une rotation dudit système de translation comprend :
- dans un premier mode de réalisation, deux moteurs coaxiaux, synchronisés et commandés de manière à générer des rotations dans le même sens ; et
- dans un second mode de réalisation, un axe de transmission reliant ensemble des extrémités internes de deux bras du système de translation, et un moteur pour entraîner en rotation cet axe de transmission.
Par ailleurs, dans un mode de réalisation préféré, ledit système de translation comporte :
- un ensemble de deux bras articulés identiques, chacun desdits bras articulés comprenant un segment externe et un segment interne liés ensemble par une liaison pivot, le segment externe de chacun desdits bras étant lié par une liaison pivot à la face arrière dudit panneau secondaire ; et
- un système de rotation auxiliaire lié à une extrémité interne de chacun des segments internes des deux bras articulés et apte à générer une rotation au niveau de chacune desdites extrémités internes, de façon synchronisée et de sens opposés, de manière à déplier ou replier ledit ensemble de bras articulés.
Pour chacun desdits bras articulés, la liaison externe du segment externe à la face arrière du panneau secondaire est équipée d'un joint flexible pour assurer un degré de liberté.
Par ailleurs, dans un premier mode de réalisation, ledit système de rotation auxiliaire comprend deux moteurs, dont l'un est relié à l'extrémité interne du segment interne d'un premier desdits bras et est apte à le soumettre à une rotation, et dont l'autre est relié à l'extrémité interne du segment interne du second desdits bras et est apte à le soumettre à une rotation, ces deux moteurs étant synchronisés et commandés de manière à générer des rotations en sens opposés.
En outre, dans un second mode de réalisation, ledit système de rotation auxiliaire comprend un moteur unique relié :
- d'une part, par une première liaison de transmission de rotation, de préférence une courroie, à l'extrémité interne du segment interne d'un premier desdits bras, apte à le soumettre à une rotation ; et
- d'une part, par une seconde liaison de transmission de rotation, de préférence une courroie, à l'extrémité interne du segment interne du second bras desdits bras, apte à le soumettre à une rotation,
lesdites première et seconde liaisons de transmission de rotation étant entraînées par ledit moteur unique de manière à transmettre des rotations en sens opposés à la même vitesse.
De préférence, ledit moteur unique est un réducteur à engrenage avec deux sorties inversées, chaque sortie étant munie d'une poulie permettant de transmettre une rotation.
Par ailleurs, dans un mode de réalisation préféré, la structure segmentée comprend :
- un panneau principal central ;
- deux panneaux secondaires agencés de part et d'autre dudit panneau principal central dans la position déployée de manière à présenter une forme parabolique ; et
- deux dispositifs de déploiement associés, respectivement auxdits panneaux secondaires.
La présente invention concerne également :
- un réflecteur d'antenne de satellite qui comprend une structure segmentée telle que précitée ; et
- un satellite qui comprend au moins une telle structure segmentée ou un tel réflecteur d'antenne. La présente invention concerne également un procédé de déploiement d'une structure segmentée telle que précitée.
Selon l'invention, ce procédé comprend des étapes successives consistant, lors du déploiement de la position stockée à la position déployée : a) à réaliser, à partir de la position stockée, une rotation à l'aide dudit système de rotation dans un premier sens de rotation de manière à écarter ledit système de translation pourvu à son extrémité externe du panneau secondaire de la face arrière du panneau principal ;
b) à réaliser une translation à l'aide dudit système de translation dans un premier sens de translation de manière à amener ce dernier dans une position dépliée ;
c) à réaliser une rotation dans un sens opposé audit premier sens de rotation à l'aide dudit système de rotation de manière à amener les panneaux secondaire et principal sensiblement dans un même plan général ; et d) à réaliser une translation à l'aide dudit système de translation dans un sens opposé audit premier sens de translation de manière à amener le panneau secondaire au contact du panneau principal dans une position représentant la position déployée.
Le système de rotation auxiliaire du système de translation réalise à l'étape d) :
- dans un premier mode de réalisation, pour laquelle la position dépliée du système de translation correspond à la position d'extension maximale dudit système de translation, une rotation dans le même sens qu'à l'étape b) ; et
- dans un second mode de réalisation, une rotation dans le sens opposé à celui de l'étape b).
Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables.
La figure 1 est une vue schématique en perspective d'un mode de réalisation particulier d'une structure segmentée illustrant l'invention et comprenant un panneau central ainsi que deux panneaux secondaires, dont l'un est dans une position de stockage et l'autre dans une position déployée.
La figure 2 illustre un mode de réalisation d'un dispositif de déploiement.
La figure 3 est une vue schématique d'un ensemble de bras articulés de la figure 2.
Les figures 4 à 8 illustrent, en vue schématique en perspective, différentes étapes successives de déploiement d'un panneau secondaire par rapport à un panneau principal d'une structure segmentée.
La figure 9 illustre, en vue schématique en perspective, une structure segmentée complètement déployée.
La figure 10 est une vue transversale d'une structure segmentée dans une position de stockage complet.
La figure 11 est une vue transversale d'une structure segmentée dans une position complètement déployée.
Les figures 12 et 13 sont des vues schématiques en perspective de modes de réalisation particuliers de système de rotation.
La figure 14 montre un mode de réalisation particulier d'une liaison entre un bras et un panneau secondaire.
La structure segmentée 1 , illustrant l'invention et représentée schématiquement sur la figure 1 notamment, est destinée, plus particulièrement bien que non exclusivement, à un réflecteur d'antenne de satellite de télécommunication. Un tel réflecteur d'antenne comprend généralement, lorsqu'il est déployé dans l'espace, une structure rigide (appelée coque) pourvue d'une surface réfléchissante, ainsi que des moyens de renfort et de maintien (non représentés) à l'arrière de cette structure, qui participent au maintien de la coque et à la liaison avec le satellite. Notamment pour des raisons d'encombrement lors du lancement du satellite par un lanceur spatial, cette structure est de type segmenté, c'est-à-dire qu'elle est formée de plusieurs segments ou panneaux. Plus précisément, la présente invention concerne une structure segmentée 1 du type comprenant :
- au moins deux panneaux, à savoir au moins un premier panneau 2 dit principal comprenant une face avant 2A et une face arrière 2B (figures 10 et 11), et au moins un second panneau 3, 4 dit secondaire comprenant également une face avant 3A, 4A et une face arrière 3B, 4B ; et
- au moins un dispositif de déploiement 5 qui est relié aux faces arrière 2B et 3B respectivement du panneau principal 2 et d'un panneau secondaire (le panneau 3 dans l'exemple de la figure 2).
Ce dispositif de déploiement 5 est apte à amener le panneau secondaire 3, dans l'une ou l'autre des deux positions suivantes, relativement au panneau principal 2 :
• une position de stockage P1 comme représenté sur les figures 4 et 10, dans laquelle ledit panneau secondaire 3 est au moins partiellement superposé et de préférence complètement superposé au panneau principal 2 sur la face arrière 2B de ce dernier. La face avant 3A du panneau secondaire 3 est dirigée dans le même sens que la face avant 2A du panneau principal 2 ; et
• une position déployée P2 comme représenté sur les figures 8, 9 et 11 , dans laquelle le panneau secondaire 3 est positionné à côté et contre le panneau principal 2 de manière à former un ensemble continu au moins sur leurs faces avant 2A et 3A.
Dans la description de la présente invention, on entend :
- par face avant et face arrière, les deux faces d'un panneau, la face avant 3A, 4A d'un panneau secondaire 3, 4 étant superposée au moins partiellement à la face arrière 2B du panneau principal 2, chaque face avant 2A, 3A, 4A correspondant dans le cas d'un réflecteur d'antenne à la face réfléchissante ; et
- par interne et externe, les positions des différents éléments concernés par rapport au centre de la structure segmentée 1 dans la position déployée de cette dernière, « interne » s'appliquant à la position la plus proche du centre et « externe » s'appliquant à la position la plus éloignée du centre dans cette position déployée.
Dans le mode de réalisation préféré, représenté sur les figures, la structure segmentée 1 comprend :
- un panneau principal 2 central ;
- deux panneaux secondaires 3 et 4 agencés de part et d'autre dudit panneau principal 2 central dans la position complètement déployée (figures 9 et 11) de telle sorte que ces trois panneaux 2, 3 et 4 présentent une forme parabolique dans cette position complètement déployée ; et
- deux dispositifs de déploiement 5 associés, respectivement, auxdits panneaux secondaires 3 et 4.
Dans la situation de la figure 1 , l'un 3 des panneaux secondaires 3 et 4 est dans la position déployée P2, et l'autre 4 desdits panneaux secondaires 3 et 4 est dans la position de stockage P1.
Selon l'invention, chacun des dispositifs de déploiement 5 de la structure segmentée 1 , comporte :
- un système de translation 6 comprenant un ensemble 7 à bras articulés. Le système de translation 6 est apte à générer un mouvement de translation du panneau secondaire 3, 4 par rapport au panneau principal 2, et est lié par une extrémité externe 6A au panneau secondaire 3, 4 ; et
- un système de rotation 8 apte à générer une rotation dudit système de translation 6 et du panneau secondaire 3, 4 lié audit système de translation 6, par rapport audit panneau principal 2, autour d'un axe a (figure 2). Ledit système de rotation 8 est lié d'une part à une extrémité interne 6B du système de translation 6 et d'autre part à la face arrière 2B du panneau principal 2.
Dans le mode de réalisation représenté sur les figures, la liaison à la face arrière 2B du panneau principal 2 est réalisée par l'intermédiaire d'un élément de structure 23, de préférence de forme plane, qui est fixé sur la face arrière 2B et qui sert de support aux dispositifs de déploiement 5 des deux panneaux secondaires 3 et 4. Un tel dispositif de déploiement 5 permet de réaliser un déploiement efficace et avantageux du panneau secondaire, auquel il est associé, de la position de stockage P1 à la position déployée P2, comme précisé ci- dessous.
Le système de translation 6 comprend un ensemble 7 de deux bras articulés 9A et 9B identiques qui sont agencés de façon symétrique par rapport à un axe X-X de la structure segmentée 1, notamment un axe de symétrie, comme représenté sur la figure 2. Chacun desdits bras articulés 9A et 9B comprend un segment externe 10 et un segment interne 11 liés ensemble par une liaison pivot 12, comme représenté sur la figure 3. De plus, le segment externe 10 de chacun desdits bras 9A et 9B est lié par une liaison pivot 13 à la face arrière 3B du panneau secondaire 3.
Dans le mode de réalisation préféré, représenté sur les figures, ledit système de translation 6 comporte de plus un système de rotation auxiliaire 14, 15.
Ce système de rotation auxiliaire 14, 15 est lié à une extrémité interne 11 A de chacun des segments internes 11 des bras articulés 9A et 9B, et il agit directement sur les extrémités internes 11 A de manière à générer une rotation au niveau de chacune des deux extrémités internes 11A autour d'un axe β. Le système de rotation auxiliaire 14, 15 génère des rotations au niveau des extrémités internes 11A des deux bras 5A et 5B de façon synchronisée et de sens opposés, de manière à déplier ou replier ledit ensemble 7 de bras articulés, et ceci pour que l'ensemble 7 ait un déplacement rectiligne selon l'axe X-X.
En effet, la rotation (illustrée par une flèche E1 autour de l'axe β sur la figure 3) est générée par le système de rotation auxiliaire 14. Les rotations générées respectivement sur les deux bras articulés 9A et 9B de l'ensemble 7 étant inversées (dans le sens de la flèche E1 pour 9B et dans le sens opposé de la flèche E2 pour 9A, comme représenté par exemple sur la figure 13), et ceci de manière synchronisée, c'est-à-dire à la même vitesse, elles génèrent une translation de l'ensemble 7 de bras (et donc du système de déploiement 5), comme illustré par exemple par une flèche B1 sur la figure 6.
Dans un premier mode de réalisation représenté sur les figures 1 à 3, ledit système de rotation auxiliaire 14 comprend deux moteurs 17 et 18 (par exemple de type pas à pas). L'un 17 desdits moteurs 17 et 18 est relié à l'extrémité interne 11 A du segment interne 1 d'un premier bras 9B et est apte à soumettre ce segment interne 11 à une rotation. L'autre 18 desdits moteurs 17 et 18 est relié à l'extrémité interne 11A du segment interne 11 du second bras 9A et est également apte à soumettre ce segment interne 11 à une rotation. Lesdits moteurs 7 et 18, par exemple des servomoteurs à réducteur à engrenage, sont synchronisés et commandés de manière à générer des rotations en sens opposés E1 et E2 autour d'axes β parallèles, via à chaque fois un moyen de transmission usuel 19.
En outre, dans un second mode de réalisation représenté sur la figure 13, ledit système de rotation auxiliaire 15 comprend un moteur unique 20 agencé de façon centrale entre les extrémités internes des bras 9A et 9B. De préférence, ledit moteur central 20 comprend un motoréducteur à engrenage avec deux sorties inversées. Chaque sortie est munie d'une poulie 21 A, 21 B permettant de transmettre les rotations par liaisons de transmission de rotation 22A, 22B, de préférence par courroies, aux segments 11 des bras 9A et 9B. Ce moteur central unique 20 est donc relié :
- d'une part, par une première liaison de transmission de rotation 22A, à l'extrémité interne 11 A du segment interne 11 d'un premier bras 9B, apte à le soumettre à une rotation ; et
- d'une part, par une seconde liaison de transmission de rotation 22B, à l'extrémité interne 11A du segment interne 11 du second bras 9A, apte à le soumettre à une rotation.
Lesdites première et seconde liaisons 22A et 22B sont entraînées par le moteur 20 de manière à transmettre des rotations en sens opposés à la même vitesse. Par ailleurs, le système de rotation 8 (apte à générer la rotation du système de translation 6 autour de l'axe de rotation principal a) peut également être réalisé de différentes manières. De préférence, il est relié à la face arrière 2A du panneau principal 2 par l'intermédiaire de l'élément de support 23 de forme sensiblement plane.
Dans un premier mode de réalisation représenté sur les figures 2 et 3, ledit système de rotation 8 comprend deux moteurs 25 et 26 coaxiaux (selon l'axe a) qui agissent directement sur l'axe de rotation de chaque bras 9A et 9B. Ces moteurs 25 et 26 sont synchronisés et génèrent une rotation dans le même sens, comme illustré par une flèche F1 sur la figure 3.
Par ailleurs, dans un second mode de réalisation représenté sur la figure 13, ledit système de rotation 8 comprend un axe de transmission 27 qui est lié aux extrémités des bras 9A et 9B, de manière à lier ensemble mécaniquement ces deux bras 9A et 9B. Cet axe de transmission 27 est entraîné par un moteur approprié 28, par exemple un vérin à vis, qui est fixé sur l'élément de support 23. La translation du vérin entraîne la rotation de l'axe de transmission 27.
Par ailleurs, dans un mode de réalisation particulier représenté sur la figure 14, pour chacun des bras 9A et 9B articulés, la liaison externe du bras externe 10 à la face arrière 3B du panneau secondaire 3 est flexible, par exemple à l'aide d'un joint 29 approprié, de manière à créer une certaine flexibilité entre le panneau secondaire 2 et l'ensemble 7 à bras, notamment pour faciliter un positionnement final, représenté sur la figure 8 et précisé ci- dessous.
Les dispositifs de déploiement 5 de la structure segmentée 1 , associés aux différents panneaux secondaires 3 et 4 de cette structure segmentée 1 , permettent donc de réaliser un déploiement de la structure segmentée 1 d'une position de stockage complet (pour laquelle tous les panneaux secondaires 3 et 4 sont dans une position de stockage P1 , comme représenté notamment sur la figure 10) à une position complètement déployée (pour laquelle tous les panneaux secondaires 3 et 4 sont dans une position déployée P2, comme représenté notamment sur la figure 11).
Le dispositif de déploiement 5 comporte également des moyens non représentés (par exemple une unité centrale) pour commander les systèmes de rotation 8, 14, 15.
Par ailleurs, la structure segmentée 1 peut comprendre des moyens de maintien usuels (non représentés) des différents panneaux 2, 3 et 4 dans la position de stockage P1. Ces moyens de maintien sont libérés avant le déploiement, pour que chaque dispositif de déploiement 5 puisse mettre en œuvre le déploiement précisé ci-dessous.
Le fonctionnement dudit dispositif de déploiement 5, pour le déploiement d'un 3 desdits panneaux secondaires 3, 4 à partir de la position stockée P1 de la figure 4 à la position déployée P2 de la figure 8, est le suivant :
a) on réalise, à partir de la position stockée P1 de la figure 4, une rotation à l'aide dudit système de rotation 8 dans un premier sens de rotation A1 (montré sur la figure 5) de manière à écarter le système de translation 6 pourvu à son extrémité externe 6A du panneau secondaire 3 de la face arrière 2A du panneau principal 2, comme illustré sur la figure 5 ;
b) on réalise une translation, à l'aide dudit système de translation 6 dans un premier sens de translation B1 (montré sur la figure 6) de manière à amener ce dernier dans une position dépliée, comme illustré sur la figure 6 ;
c) on réalise une rotation dans un sens A2 (montré sur la figure 7) opposé audit premier sens de rotation A1 à l'aide dudit système de rotation 8, de manière à amener le panneau secondaire 3 et le panneau principal 2 sensiblement dans un même plan général, comme illustré sur la figure 7 ; et d) on réalise une translation, à l'aide dudit système de translation 6 dans un sens B2 (montré sur la figure 8) opposé audit premier sens de translation B1 de manière à amener le panneau secondaire 3 au contact du panneau principal 2 dans une position représentant la position déployée P2, comme illustré sur la figure 8. Le même procédé de déploiement est mis en œuvre pour le panneau secondaire 4 de manière à finalement obtenir la position complètement déployée de la structure segmentée 1 de la figure 9.
Le système de rotation auxiliaire 14, 15 du système de translation 6 peut réaliser à l'étape d) :
- dans un premier mode de réalisation, pour laquelle la position dépliée du système de translation 6 correspond à sa position d'extension maximale, une rotation (autour de β) dans le même sens qu'à l'étape b) ; et
- dans un second mode de réalisation, une rotation (autour de β) dans le sens opposé à celui de l'étape b).
Dans les deux cas, cette rotation génère une translation dans le sens montré par la flèche B2 sur la figure 8, permettant de ramener le panneau secondaire 3 au contact du panneau principal 2.
Bien entendu, le dispositif 5 peut également amener la structure segmentée de la position déployée P2 à la position stockée P1 , si cela s'avérait nécessaire, par exemple pour une opération de validation, en réalisant les opérations précitées dans l'ordre inverse (d, c, b, a), avec chaque opération (rotation, translation) mise en œuvre en sens inverse.
Par ailleurs, la structure segmentée 1 peut comporter des moyens non représentés pour permettre un positionnement final précis entre un panneau secondaire 3, 4 et le panneau principal 2 dans la situation des figures 8 et 9, ainsi que des moyens pour verrouiller les panneaux dans la position complètement déployée de la structure segmentée 1 de la figure 9.

Claims

REVENDICATIONS
1. Structure segmentée, en particulier pour réflecteur d'antenne de satellite, ladite structure segmentée (1) comprenant :
- au moins deux panneaux (2, 3, 4), un premier panneau (2) dit principal comprenant une face avant (2A) et une face arrière (2B), et un second panneau (3, 4) dit secondaire comprenant également une face avant (3A, 4A) et une face arrière (3B, 4B) ; et
- au moins un dispositif de déploiement (5) relié aux faces arrière respectivement desdits panneaux principal et secondaire et apte à amener ledit panneau secondaire (3, 4) dans l'une ou l'autre des deux positions suivantes, relativement audit panneau principal (2) :
• une position de stockage (P1), dans laquelle ledit panneau secondaire (3, 4) est au moins partiellement superposé audit panneau principal (2) sur la face arrière (2B) de ce dernier, la face avant (3A, 4A) dudit panneau secondaire (3, 4) étant dirigée dans le même sens que la face avant (2A) dudit panneau principal (2) ; et
• une position déployée (P2), dans laquelle ledit panneau secondaire (3, 4) est positionné à côté et contre ledit panneau principal (2) de manière à former un ensemble continu au moins sur leurs faces avant, ledit dispositif de déploiement (5) comportant :
• un système de translation (6) apte à générer un mouvement de translation dudit panneau secondaire (3, 4) par rapport audit panneau principal (2) et lié par une extrémité (6A) dite externe audit panneau secondaire (3, 4) ; et
• un système de rotation (8) lié d'une part à une extrémité (6B) dite interne dudit système de translation (6) et d'autre part à la face arrière (2B) dudit panneau principal (2),
caractérisée en ce que : - ledit système de rotation (8) est apte à générer une rotation dudit système de translation (6) et du panneau secondaire (3, 4) lié audit système de translation (6), par rapport audit panneau principal (2) ; et
- ledit système de translation (6) comporte :
• un ensemble (7) de deux bras articulés (9A, 9B) identiques, chacun desdits bras articulés (9A, 9B) comprenant un segment externe (10) et un segment interne (11) liés ensemble par une liaison pivot (12), le segment externe (10) de chacun desdits bras (9A, 9B) étant lié par une liaison pivot (13) à la face arrière (3B) dudit panneau secondaire (3) ; et
• un système de rotation auxiliaire (14, 15) lié à une extrémité interne de chacun des segments internes (11) des deux bras articulés (9A, 9B) et apte à générer une rotation au niveau de chacune desdites extrémités internes, de façon synchronisée et de sens opposés, de manière à déplier ou replier ledit ensemble (7) de bras articulés.
2. Structure segmentée selon la revendication 1 ,
caractérisée en ce que, pour chacun desdits bras articulés (9A, 9B), la liaison externe du segment externe (10) à la face arrière (3B) du panneau secondaire (3) est équipée d'un joint flexible (29).
3. Structure segmentée selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que ledit système de rotation auxiliaire (14) comprend deux moteurs (17, 18), dont l'un (17) est relié à l'extrémité interne du segment interne (11) d'un premier (9B) desdits bras et est apte à le soumettre à une rotation, et dont l'autre (18) est relié à l'extrémité interne du segment interne (11) du second (9A) desdits bras et est apte à le soumettre à une rotation, lesdits moteurs (17, 18) étant synchronisés et commandés de manière à générer des rotations en sens opposés.
4. Structure segmentée selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que ledit système de rotation auxiliaire (15) comprend un moteur unique (20) relié : - d'une part, par une première liaison de transmission de rotation (22A) à l'extrémité interne du segment interne (11) d'un premier (9B) desdits bras, apte à le soumettre à une rotation ; et
- d'une part, par une seconde liaison de transmission de rotation (22B) à l'extrémité interne du segment interne (11) du second (9A) desdits bras, apte à le soumettre à une rotation,
lesdites première et seconde liaisons de transmission de rotation (22A, 22B) étant entraînées par ledit moteur unique (20) de manière à transmettre des rotations en sens opposés à la même vitesse.
5. Structure segmentée selon la revendication 4,
caractérisée en ce que ledit moteur (20) est un motoréducteur à engrenage avec deux sorties inversées, chaque sortie étant munie d'une poulie (21A, 21 B) permettant de transmettre une rotation.
6. Structure segmentée selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,
caractérisée en ce que ledit système de rotation (8) comprend deux moteurs coaxiaux (25, 26), synchronisés et commandés de manière à générer des rotations dans le même sens.
7. Structure segmentée selon l'une quelconque des revendications 1 à 5,
caractérisée en ce que ledit système de rotation (8) comprend un axe de transmission (27) reliant ensemble des extrémités internes de deux bras (9A, 9B) du système de translation (6) et un moteur (28) pour entraîner en rotation cet axe de transmission (27).
8. Structure segmentée selon l'une quelconque des revendications précédentes
caractérisée en ce qu'elle comprend :
- un panneau principal (2) central ;
- deux panneaux secondaires (3, 4) agencés de part et d'autre dudit panneau principal (2) central dans la position déployée de manière à présenter une forme parabolique ; et - deux dispositifs de déploiement (5) associés, respectivement, auxdits panneaux secondaires (3, 4).
9. Réflecteur d'antenne de satellite,
caractérisé en ce qu'il comporte une structure segmentée (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.
10. Satellite,
caractérisé en ce qu'il comporte au moins une structure segmentée (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.
11. Procédé de déploiement d'une structure segmentée (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8,
caractérisé en ce qu'il comprend des étapes successives consistant, lors du déploiement de la position stockée (P1) à la position déployée (P2) :
a) à réaliser, à partir de la position stockée, une rotation à l'aide dudit système de rotation (8) dans un premier sens de rotation (A1) de manière à écarter ledit système de translation (6) pourvu à son extrémité externe du panneau secondaire (3) de la face arrière (2B) du panneau principal (2) ;
b) à réaliser une translation à l'aide dudit système de translation (6) dans un premier sens de translation (B1) de manière à amener ce dernier dans une position dépliée ;
c) à réaliser une rotation dans un sens (A2) opposé audit premier sens de rotation (A1) à l'aide dudit système de rotation (8) de manière à amener les panneaux secondaire et principal sensiblement dans un même plan général ; et
d) à réaliser une translation à l'aide dudit système de translation (6) dans un sens (B2) opposé audit premier sens de translation (B1) de manière à amener le panneau secondaire (3) au contact du panneau principal (2) dans une position représentant la position déployée (P2).
12. Procédé de déploiement selon la revendication 1 ,
caractérisé en ce que la position dépliée du système de translation (6) correspond à la position d'extension maximale dudit système de translation (6).
13. Procédé de déploiement selon la revendication 12,
caractérisé en ce qu'à l'étape d), le système de rotation auxiliaire (14, 15) du système de translation (6) réalise une rotation dans le même sens qu'à l'étape b).
14. Procédé de déploiement selon l'une des revendications 11 et 12, caractérisé en ce qu'à l'étape d), le système de rotation auxiliaire (14, 15) du système de translation (6) réalise une rotation dans le sens opposé à celui de l'étape b).
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