ES2599764T3 - Gran reflector desplegable para una antena de satélite - Google Patents

Abstract

Un gran reflector desplegable para una antena de satélite; comprendiendo el reflector (1) una estructura de soporte (6) provista de medios de conexión (7) para montar la estructura de soporte (6) en un satélite (2) y un conjunto reflector (5) soportado por la estructura de soporte (6) y que comprende un espejo parabólico reflectante (5a); siendo la estructura de soporte (6) una estructura reticulada articulada que comprende bloques de construcción (8) y que es capaz de asumir una configuración almacenada no operativa compacta y una configuración desplegada de funcionamiento; caracterizándose el reflector (1) por que dichos bloques de construcción (8) son elementos en forma de tetraedro (8), conectados entre sí para formar una estructura a modo de anillo; los tetraedros (8) tienen bases triangulares (9) respectivas, que están conectadas entre sí en los extremos axiales de los primeros lados (9a) respectivos y que tienen vértices externos (11) respectivos, que son opuestos a dichos primeros lados (9a) respectivos y, cuando el reflector (1) se dispone en la configuración desplegada, se sitúan en una superficie de cono elíptico imaginaria (C) tangente al espejo parabólico (5a).

Description

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DESCRIPCION

Gran reflector desplegable para una antena de satelite CAMPO TECNICO

La presente invencion se refiere a un gran reflector desplegable para una antena de satelite. ESTADO DE LA TECNICA ANTERIOR

Como se sabe, los sistemas de comunicaciones por satelite usan satelites colocados en orbita geoestacionaria y equipados con un dispositivo capaz de recibir, amplificar y transmitir senales de radio por medio de una o mas antenas parabolicas.

Un tipo desarrollado relativamente reciente de antena de satelite se compone de grandes antenas desplegables, en concreto, antenas parabolicas que tienen un reflector que esta equipado con una estructura de soporte articulada capaz de asumir una configuracion almacenada compacta durante el lanzamiento del satelite y de abrirse automaticamente en el espacio cuando el satelite haya alcanzado la posicion orbital establecida, para asumir una configuracion desplegada ngida. Un reflector desplegable se conoce a partir, por ejemplo, del documento EP 0 959 524 A1.

Un reflector de este tipo tiene normalmente un diametro de entre 5 y 16 metros y tiene una parte reflectante que, obviamente, no es ngida, sino que se compone de algun tipo de tejido ligero y conductor de electricidad de modo que puede plegarse junto con la estructura de soporte cuando esta ultima este en la configuracion almacenada mencionada anteriormente, y que se vuelve tensa en el espacio cuando la estructura de soporte asume la configuracion desplegada en orbita.

Un gran reflector desplegable comprende ademas una pluralidad de otros componentes, incluyendo al menos un elemento mecanico que conecta la estructura de soporte al satelite, medios para sostener la estructura de soporte en la configuracion almacenada durante el lanzamiento, mecanismos de despliegue de la estructura de soporte y una pluralidad de dispositivos de hardware para controlar el ajuste del reflector.

En general, la construccion de un reflector del tipo descrito anteriormente es extremadamente complejo, especialmente cuando se tienen en cuenta los requisitos estrictos que el reflector debe respetar respecto al peso y al volumen, que, en la configuracion almacenada, debe permanecer dentro de ciertos lfmites de carga util del lanzador de satelites y, respecto a, mas en general, las propiedades mecanicas en terminos de resistencia y fiabilidad que el reflector, y la estructura de soporte en particular, deben tener con el fin de garantizar que los movimientos en la fase de apertura en orbita se hagan correctamente y que la configuracion desplegada final del reflector corresponda con precision con la configuracion de diseno prevista.

Se han propuesto hasta ahora diversas soluciones para grandes reflectores desplegables. Sin embargo, por las razones descritas anteriormente, la mayona de estas no han mostrado resultados satisfactorios en la practica.

SUMARIO DE LA INVENCION

El objeto de la presente invencion es proporcionar un tipo mejorado de gran reflector desplegable para una antena de satelite.

De acuerdo con la presente invencion, se proporciona un gran reflector desplegable para una antena de satelite como se reivindica en las reivindicaciones adjuntas.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

La invencion se describira ahora con referencia a los dibujos adjuntos, que ilustran un modo de realizacion no limitativo de la misma, en los que:

- la figura 1 muestra una vista en perspectiva, con partes extrafdas para mayor claridad, de un modo de realizacion preferido del reflector de acuerdo con la presente invencion instalado en un satelite;

- la figura 1a es una vista lateral, con partes extrafdas para mayor claridad, de la figura 1;

- la figura 1b muestra esquematicamente una vista frontal de un detalle de la figura 1 en dos configuraciones funcionales diferentes;

- la figura 2 muestra una vista en perspectiva, con partes extrafdas para mayor claridad, de un detalle del reflector en la figura 1;

- la figura 3 muestra una vista frontal del detalle de la figura 2 de acuerdo con tres modos de realizacion diferentes;

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- la figura 4 muestra, a una escala ampliada, un detalle de la figura 2;

- la figura 5 es una vista en perspectiva de un detalle de la figura 4.

- las figuras 6a, 6b y 6c muestran el tetraedro de la figura 4 dispuesto en configuraciones funcionales diferentes respectivas;

- la figura 7 muestra, a una escala ampliada y con partes extrafdas para mayor claridad, un detalle de la figura 6b;

- las figuras 8a y 8b muestran vistas en perspectiva de un detalle de la figura 2 en configuraciones funcionales respectivas;

- la figura 9 muestra, a una escala ampliada, un detalle de la figura 8b;

- la figura 10 muestra, a una escala ampliada, un detalle adicional de la figura 8b;

- las figuras 11a y 11b muestran, a una escala ampliada, un detalle de la figura 8 en configuraciones de

funcionamiento respectivas;

- la figura 12 es una vista en planta de la figura 2;

- la figura 13 muestra una vista en perspectiva, a una escala ampliada, de un detalle del reflector de la figura 1;

- la figura 14 muestra, en alzado lateral y con partes extrafdas para mayor claridad, el reflector en la figura 1;

- la figura 15 muestra, a una escala ampliada, un detalle de la figura 1;

- la figura 16a muestra el reflector en la figura 1 en una configuracion almacenada;

- la figura 16b muestra un detalle de la figura 16a en una configuracion operativa diferente;

- la figura 16c muestra, en alzado lateral y a una escala ampliada, un detalle de la figura 16a;

- la figura 17 muestra una vista en perspectiva, a una escala ampliada, de un detalle de la figura 16.

- las figuras 18a y 18b muestran, en planta y con partes extrafdas para mayor claridad, variantes respectivas del reflector de la figura 1;

- la figura 19 muestra esquematicamente las relaciones de tamano entre los modos de realizacion de la figura 3. MODO DE REALIZACION PREFERIDO DE LA INVENCION

Con referencia a la figura 1, el numero de referencia 1 indica, en conjunto, un reflector de una antena instalada en un satelite 2 (de tipo conocido) para telecomunicaciones, navegacion, ciencia de radio y/u observacion de la tierra. Los satelites de este tipo se colocan normalmente en orbita geoestacionaria y comprenden un modulo central 3, que funciona como un vehfculo de transporte para la antena y comprende, de manera conocida, una pluralidad de componentes, que incluyen, por ejemplo, dispositivos de propulsion y de accionamiento, dispositivos de control termico, dispositivos de ajuste y de control de orbita, dispositivos de procesamiento de datos y dispositivos de suministro de energfa capaces de transformar la radiacion solar en energfa electrica por medio de un sistema de paneles solares 4.

El reflector 1 es del tipo desplegable, o mas bien es capaz de asumir una configuracion almacenada compacta durante la fase de lanzamiento del satelite 2 y para abrirse de forma autonoma en el espacio cuando el satelite 2 haya alcanzado una orbita predeterminada para asumir una configuracion desplegada con suficiente rigidez para que pueda orientarse con precision en el sentido de puntena necesario.

Esquematicamente, el reflector 1 puede subdividirse en tres componentes principales (descritos mas adelante): un conjunto de reflector 5, que comprende un espejo parabolico reflectante 5a para la recepcion y transmision de senales electromagneticas, una estructura de soporte 6 para el conjunto de reflector 5 y un dispositivo de conexion 7 para conectar el reflector 1 al modulo central 3.

Como puede verse mejor en la figura 2, la estructura de soporte 6 es una estructura reticulada articulada compuesta de "n" bloques de construccion, donde "n" es un numero entero mayor que o igual a tres, preferentemente 6, 7 u 8, cada uno de los cuales es un elemento articulado que puede moverse entre una configuracion cerrada o almacenada y una configuracion abierta o desplegada. En la configuracion desplegada de la estructura de soporte 6, los elementos articulados mencionados toman la forma de tetraedros 8, es decir, piramides que tienen un triangulo equilatero o isosceles como base 9 y conectados entre sf para formar una estructura anular a la que esta conectado el conjunto reflector 5.

La disposicion geometrica de los tetraedros 8 es claramente visible en la figura 3, que muestra, a modo de ejemplo,

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la extension plana de la estructura de soporte 6 en tres configuraciones diferentes: hexagonal, es dedr, compuesta de seis tetraedros 8, heptagonal, es dedr, compuesta de siete tetraedros 8 y octogonal, es dedr, compuesta de ocho tetraedros 8. Independientemente del numero de tetraedros que formen la estructura de soporte 6, es posible observar que las bases triangulares 9 estan conectadas entre sf para dar a la estructura de soporte 6 una forma de estrella y delimitar, entre ellas, un polfgono inscrito en una elipse 10, las dimensiones de las cuales constituyen uno de los parametros de diseno para la geometna de la estructura de soporte 6 y que corresponde al plano de apertura del espejo parabolico 5a. Los tetraedros 8 se disponen alrededor de la elipse 10 de una manera simetrica con respecto a un plano optico Xo-Zo, que es un plano que pasa por el eje principal de la elipse 10 y perpendicular al plano en el que se situa la elipse 10; en otras palabras, cada tetraedro 8 es igual, o mas bien tiene las mismas dimensiones y la misma relacion base/altura, como el tetraedro 8 que es simetrico a la misma con respecto al plano optico Xo-Zo.

Como se muestra en las figuras 2 y 3, cada base triangular 9 comprende un lado interno 9a que esta enfrente de un centro O de la elipse 10 y un vertice externo 11 opuesto al lado interno 9a. Las bases 9 estan conectadas entre sf en los extremos axiales de los lados internos 9a respectivos y, en la configuracion desplegada, no todos se situan en el mismo plano, sino que se hacen rotar de tal manera que los vertices externos 11 respectivos se situan en una superficie conica elfptica imaginaria C tangente al espejo parabolico 5a (figura 1a). En el caso en el que la base 9 es un triangulo equilatero, el lado 9a es obviamente uno cualquiera de los tres lados de la base 9, mientras que, en el caso en el que la base 9 es un triangulo isosceles, el lado 9a es el lado con una longitud diferente de los otros dos.

Como se muestra en la figura 4, que muestra con detalle la estructura de cada tetraedro 8 dispuesto en la configuracion abierta o desplegada, cada base 9 se compone de tres barras 12, cada una de las cuales comprende, a su vez, dos elementos 13 que se situan en un mismo plano y estan conectados entre sf por una bisagra de resorte plano de par constante 14, que, junto con el par de elementos 13 respectivos, forma un compas de un grado de libertad, y esta configurada para funcionar, como se vera mas adelante, durante el despliegue del reflector 1 para hacer rotar los dos elementos 13 en torno a un eje de bisagra 15 perpendicular al plano en el que se situan los elementos 13 y, de esta forma, causar el despliegue controlado del tetraedro 8 respectivo.

La figura 5 muestra un ejemplo de una bisagra de resorte plano 14 dispuesta en una configuracion desenrollada, correspondiente a la configuracion abierta del tetraedro 8. Cada bisagra 14 comprende dos soportes 16, que estan articulados entre sf alrededor del eje 15 y estan cada uno ngidamente conectados a un extremo axial respectivo de un elemento 13 respectivo. La bisagra 14 comprende ademas un resorte plano de par constante 17 (de tipo conocido) que comprende, a su vez, una banda de acero 18, de la cual se fija un primer extremo a una bobina 19 montada ngidamente en uno de los dos soportes 16 en una posicion coaxial con el eje 15, y un segundo extremo fijado a un carrete bobinador 20 integrado en el otro soporte 16 y coaxial con un eje paralelo al eje 15. Finalmente, la bisagra 14 esta equipada con un dispositivo de bloqueo 20a angular con la funcion de impedir que los dos soportes 16 giren entre sf alrededor del eje 15 despues de que el tetraedro 8 haya alcanzado la configuracion abierta. En particular, el dispositivo de bloqueo angular comprende un pasador 20b, que tiene su eje paralelo al eje 15 e instalado, con la interposicion de un resorte, en una porcion periferica de una placa integrada en uno de los dos soportes 16 y coaxial con el eje 15, de modo que se proyecta desde la placa hacia el otro soporte 16. Cuando los dos soportes 16 rotan entre sf, el pasador 20b se hace rotar alrededor del eje 15 hasta que esta alineado con un

orificio hecho en una porcion del otro soporte 16 y se acopla con cierre en el mismo.

Haciendo referencia a la figura 4, cada tetraedro 8 comprende ademas tres nervaduras 21, cada una de las cuales define, con una barra 12 respectiva, una cara triangular del tetraedro 8 y, junto con las otras dos nervaduras 21, forma un vertice 22 opuesto a la base 9. Las nervaduras 21 estan conectadas entre sf en el vertice 22 por una bisagra de buje central 23, que permite que oscile cada nervadura 21, en uso, alrededor de un eje 24 respectivo perpendicular a un plano respectivo que pasa a traves de la nervadura 21 y perpendicular a la base 9.

En el otro extremo del conectado a la bisagra de buje central 23, cada nervadura 21 converge, junto con un par respectivo de barras 12, hacia una esquina respectiva de la base 9; en particular, dos de las nervaduras 21 se extienden desde el vertice 22 hacia los extremos axiales respectivos de la barra 12 que definen el lado interno 9a y

estan conectados entre sf por una junta triple 25 respectiva (la estructura de la que se tratara con detalle mas

adelante), que permite que cada nervadura 21 rote alrededor de un eje 26 respectivo paralelo al eje 24 respectivo durante el despliegue del tetraedro 8. La otra nervadura 21 se extiende desde el vertice 22 hasta el vertice externo 11 y esta conectado al par correspondiente de barras 12 por una junta 25a capaz de permitir que las dos barras 12 y la nervadura 21 roten alrededor de los ejes respectivos, cada uno de los cuales es paralelo al eje correspondiente de rotacion de la barra o nervadura respectiva en la bisagra de buje central 23.

Como se muestra en la figura 6, cada tetraedro 8 esta estructurado para asumir la configuracion abierta o desplegada en la figura 4 al final de una fase de apertura realizada a partir de una configuracion almacenada (figura 6a), en la que los elementos 13 de las barras 12 y de las nervaduras 21 son paralelos entre sf y se reunen para formar un haz cilmdrico compacto. Las barras 12 y las nervaduras 21 se sostienen en su configuracion almacenada por medio de restricciones externas, lo que se discutira mas adelante. En el momento en que ya no existan estas limitaciones externas, cada tetraedro 8 es libre para desplegarse bajo el empuje de los resortes planos 17 respectivos, que hacen que los elementos 13 de cada barra 12 roten alrededor de los ejes 15 respectivos para abrirse como un compas hasta que estan alineados axialmente entre sr Durante la expansion del tetraedro 8

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(figuras 6b y 6c), el cono de apertura del angulo en el vertice 22 se ensancha progresivamente y las nervaduras 21 se expanden, rotando alrededor de los ejes 24 y 26 respectivos. La velocidad de este movimiento de apertura similar a un paraguas del tetraedro 8 se controla por un amortiguador 27 montado en el buje central de bisagra 23.

Como se muestra en la figura 4, y con mayor detalle proporcionado en la figura 7, el amortiguador 27 es preferentemente un amortiguador hidraulico lineal que comprende un cilindro 28, que se extiende a traves de la bisagra de buje central 23 y a lo largo de un eje de referencia 29 del tetraedro 8, y una varilla 30, montada de forma deslizante en el interior del cilindro 28 y que sobresale del extremo inferior del cilindro 28 y que esta enfrente de la base 9. El amortiguador 27 esta conectado a las tres nervaduras 21 por tres palancas dispuestas radialmente 31, cada una de las cuales esta articulada en un extremo a una nervadura 21 respectiva y, en el extremo opuesto, al extremo inferior de la varilla 30 para ser capaz de asumir, en uso, cualquier inclinacion y ayudar al movimiento de apertura de las nervaduras 21, manteniendo, al mismo tiempo, las restricciones cinematicas correctas entre los componentes del tetraedro 8.

Con referencia a la figura 2, los vertices 22 de los tetraedros 8 estan conectados entre sf por la corona articulada de enlaces 32 capaz de seguir la apertura de los tetraedros 8 y, cuando su abertura se complete, guiar la rotacion de los tetraedros 8 alrededor de los lados internos 9a de las bases 9 respectivas para traer la estructura de soporte 6 a la configuracion desplegada final.

En particular, con referencia a las figuras 8a, 8b y 10, cada enlace de coronacion 32 comprende dos porciones 33 de igual longitud que se situan en un mismo plano y estan conectadas entre sf de manera articulada por una bisagra de amortiguador de par constante 34, un ejemplo de la cual se muestra en la figura 10. En particular, la bisagra 34 es una bisagra de resorte plano que comprende dos soportes 35 conectados ngidamente a los extremos axiales respectivos de las porciones 33 y articulados entre sf para hacer rotar alrededor de un eje 36 perpendicular al plano en el que se situan las porciones 33. La bisagra 34 comprende ademas dos resortes planos de par constante 37 (de tipo conocido y similar a los de la bisagra 14), un amortiguador de rotacion 38 soportado en uno de los soportes 35 en una posicion coaxial con el eje 36 y un dispositivo de bloqueo 20a que es funcionalmente el mismo que el de la bisagra 14.

Como se muestra en las figuras 8a y 8b y en la figura 9, en el extremo opuesto al que esta conectado a la bisagra 34, cada porcion 33 esta conectada al vertice 22 de un tetraedro 8 respectivo por un pivote 39 que comprende (figura 9) un brazo 40, que esta montado de forma rotatoria con respecto a la bisagra de buje central 23 alrededor de un eje 39a paralelo al lado interno 9a del tetraedro respectivo y tiene dos porciones de extremo 41, cada una de las cuales esta conectada al extremo axial de un enlace de coronacion 32 por medio de una bisagra de un grado de libertad para permitir que el enlace de coronacion 32 oscile alrededor de un eje 42 paralelo al eje 36.

Como se muestra en la figura 8a, la longitud de cada enlace de coronacion 32 es mayor que la distancia entre los vertices 22 de dos tetraedros adyacentes 8. Esta caractenstica geometrica garantiza que, una vez que los tetraedros 8 hayan completado su despliegue bajo el empuje de los resortes planos 17 colocados entre el par de elementos 13 de las barras 12 y los ejes de referencia 29 de los tetraedros 8 sean paralelos todavfa entre sf, las porciones 33 de cada enlace de coronacion 32 no sean todavfa coaxiales entre sf. En este punto, el empuje adicional proporcionado por los resortes planos 37 para completar la apertura de compas de las porciones 33 hasta que estan completamente alineadas implica la rotacion ngida de todos los tetraedros 8, con respecto a los enlaces de coronacion 32, alrededor de los lados internos 9a respectivos y de los ejes 9a de los pivotes 39 respectivos.

Con respecto a esto, y con referencia a la figura 1b, es importante tener en cuenta que la rotacion mencionada anteriormente de los tetraedros 8 es de tal manera que los vertices 22 de los tetraedros 8 se mueven hacia el exterior por una misma distancia. En otras palabras, si los vertices 22 estan conectados juntos por una lmea, el polfgono asf obtenido tiene, en la configuracion rotada final de los tetraedros 8, una desviacion con respecto a las condiciones iniciales.

Esta rotacion se hace gracias a las juntas triples 25, cada una de las cuales conecta dos tetraedros 8 adyacentes juntos y por el pivote 39, que permite la rotacion de los tetraedros 8 con respecto a los enlaces de coronacion 32. Como se muestra en las figuras 11a y 11b, para cada junta triple 25, y para cada uno de los dos tetraedros 8 conectados a la misma, un par de barras 12 y una nervadura 21 convergen en y estan articuladas a la junta 25 para rotar entre sf y con respecto a la junta triple 25, desde la posicion cerrada del tetraedro 8 respectivo, en la que las barras 12 y la nervadura 21 son paralelas entre sf, hasta la posicion abierta del tetraedro 8 respectivo, en la que las barras 12 y las nervaduras 21 forman esquinas correspondientes del tetraedro 8 respectivo.

En particular, la junta triple 25 comprende un cuerpo central que tiene la forma de una horquilla 43 y dos placas laterales 44, que se disponen simetricamente en lados opuestos de la horquilla 43, situandose en el mismo plano que la horquilla 43 cuando los tetraedros 8 estan en la configuracion almacenada, y teniendo cada uno tres apendices, a los que estan articuladas las barras 12 y la nervadura 21. En particular, los tres apendices comprenden dos apendices de extremo, cada uno de los cuales define una bisagra 45 respectiva capaz de permitir la rotacion de una barra 12 alrededor de un eje 46 respectivo perpendicular a la barra 12, y un apendice intermedio que define una bisagra 47 capaz de permitir la rotacion de la nervadura 21 alrededor del eje 26 respectivo mencionado anteriormente. Los ejes 46 y el eje 26 son coplanarios y definen, cuando el tetraedro 8 esta completamente

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desplegado, el plano en el que se situa la base 9 relativa. Cada una de las placas 44 de una junta triple 25 esta, a su vez, articulada a un brazo respectivo de la horquilla 43 para oscilar alrededor de un eje 48 respectivo, que es coplanaria y se inclina con respecto al otro eje 48 de la misma junta triple 25 y es coplanaria con los ejes 48 de las otras juntas triples 25. La oscilacion alrededor del eje 48 permite que la placa 44 relativa se mueva desde una posicion inicial (figura 11a), que se mantiene por la placa 44 hasta que el tetraedro 8 esta completamente desplegado, a partir de la configuracion almacenada en la que la placa 44 es coplanaria con la horquilla 43 y de una posicion final (figura 11b), que se asume cuando el tetraedro 8 rota alrededor de su lado interno 9a bajo el efecto de la apertura de los enlaces de coronacion 32 y en la que la placa 44 se hace rotar cierto angulo con respecto a la horquilla 43 y cada eje 48 es coaxial con el lado interno 9a del tetraedro 8 respectivo que esta conectado al mismo. En otros terminos, las juntas triples 25 estan configuradas de tal manera que, en uso, cuando los tetraedros 8 se pliegan hacia arriba, el plano definido por los ejes 46 de las barras 12 y el eje 26 de la nervadura 21 en cada placa 44 son coplanarias con el plano definido por los ejes 48 de la misma junta triple 25 y de todas las otras juntas triples 25 (vease la figura 16c); que, cuando los tetraedros 8 han alcanzado la posicion totalmente abierta, el plano definido por los ejes 46 y por el eje 26 de cada placa 44 es aun coplanaria con el plano definido por los ejes 48 de la misma junta 25 y de todas las otras juntas triples 25 de tal manera que la estructura de soporte 6 adopta una configuracion intermedia transitoria (no mostrada) entre las configuraciones almacenada y desplegada y en la que los ejes de referencia 29 de los tetraedros 8 son paralelos entre sf; y, finalmente, que, cuando los enlaces de coronacion 32 se extienden completamente e imparten un movimiento de rotacion a los tetraedros 8 alrededor de los lados internos 9a respectivos, las placas 44 rotan alrededor de los ejes 48 respectivos (figura 11b) y las bases 9 se vuelven inclinadas entre sf de tal manera que los vertices externos 11 de las bases 9 se colocan en la superficie conica elfptica imaginaria C tangente al reflector parabolico 5.

Por ultimo, como se muestra en las figuras 11a y 11b, la junta triple 25 comprende un dispositivo de bloqueo angular 48a para cada placa 44 con el proposito de impedir que la placa 44 respectiva oscile alrededor del eje 48 despues de que haya alcanzado la posicion final mencionada anteriormente. El dispositivo de bloqueo angular 48a es conceptualmente similar a los dispositivos de bloqueo 20a y comprende, en particular, un pasador 48b, que tiene su eje paralelo al eje 48 y se instala, con la interposicion de un resorte, en un apendice de la horquilla 43, de modo que sobresale hacia una placa 48c soportada por la placa 44 y provista de un orificio pasante. Cuando la placa 44 rota con respecto a la horquilla 43, el orificio hecho en la placa 48c se hace rotar alrededor del eje 48 hasta que se alinea con el pasador 20b y se acopla con cierre por este ultimo.

La figura 12 muestra un sistema de tensado 49 para la estructura de soporte 6 que usa cables. En particular, el sistema de tensado 49 comprende dos conjuntos de cables, que comprenden un conjunto de cables frontales 50 (mostrados con lmeas continuas en la figura 12), que estan anclados a las horquillas 43 de las juntas triples 25 (figuras 11a y 11b), y un conjunto de cables de tensado traseros 51 (mostrados con lmeas discontinuas en la figura 12), que estan anclados a los vertices 22 de los tetraedros 8. En particular, como se muestra en la figura 13, los cables traseros 51 estan anclados al vertice 22 por medio de un soporte instalado de forma ngida en la bisagra de buje central 23 y dispuesto en el extremo superior del cilindro 28 del amortiguador 27. En uso, los cables 50 y 51 se tensan por la estructura de soporte 6 en el momento en que esta ultima completa la fase de despliegue bajo el empuje de la apertura de compas de las barras 12 y de los enlaces de coronacion 32. Respecto a lo que se ha mencionado anteriormente, es oportuno especificar que la estructura de soporte 6 esta configurada de tal manera que, una vez que se alcanza la configuracion completamente desplegada, su geometna se determina unicamente sin la necesidad de tensar los cables 50 y 51. Sin embargo, como los elementos que forman la estructura de soporte 6, en concreto, las barras 12, las nervaduras 21 y los enlaces de coronacion 32, son, preferentemente, los elementos tubulares que tienen cierta flexibilidad, el uso del sistema de cables de tensado 49 permite lograr una mayor rigidez debido a los principios bien conocidos de estructuras de tensegridad, de acuerdo con los cuales la interaccion entre los componentes compresivos (en este caso, los elementos tubulares de la estructura de soporte 6) y los componentes de tensado (en este caso, los cables 50 y 51), da a la estructura una fuerza y una resistencia mayores que la suma de sus componentes.

La figura 14 muestra el conjunto de reflector 5 con detalle y en alzado lateral, estando hecho este de un material flexible de modo que puede plegarse dentro de la estructura de soporte 6, cuando este ultimo esta en la configuracion almacenada, y se extiende en orbita como consecuencia del despliegue de la estructura de soporte 6. En particular, el conjunto de reflector 5 comprende el espejo parabolico 5a, que se extiende enfrente de las bases 9 y esta anclado a la estructura de soporte 6 en los vertices externos 11 de las bases 9, esta hecho de un material de tejido conductor de electricidad y constituye la parte "activa" o reflectante del conjunto de reflector 5, y una malla/red de contraste 52, que es opuesta a y simetrica con respecto al espejo parabolico 5a y esta anclada a la estructura de soporte 6 en los vertices 22 (figura 14). La malla/red 52 tiene la funcion de proporcionar la forma parabolica del espejo parabolico 5a y, para este proposito, esta conectada al espejo parabolico 5a por una pluralidad de cables tensados 53 que tienen progresivamente longitudes crecientes desde el centro hasta el exterior del conjunto de reflector 5.

En uso, el espejo parabolico 5a y la malla/red 52 se extienden a continuacion y, como resultado, el despliegue de la estructura de soporte 6. Sin embargo, su tensado no tiene lugar de forma pasiva como consecuencia directa de que la estructura de soporte 6 alcance la configuracion desplegada, sino que se lleva a cabo de forma activa solamente despues de que la estructura de soporte 6 haya asumido su condicion estable ngida, en la que los cables 50 y 51 se tensan por medio de un dispositivo de tensado 54 (figura 15), que actua sobre el espejo parabolico 5a y comprende

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una pluralidad de accionadores 55 insertados en el interior de una nervadura 21 respectiva cerca de los vertices externos 11 respectivos y capaces de aplicar una fuerza de tensado dirigida hacia fuera a la periferia del espejo parabolico 5a capaz de tensar el espejo parabolico 5a. El uso del dispositivo de tensado 54 permite desacoplar el sistema mecanico constituido por el conjunto de reflector 5 del sistema mecanico constituido por la estructura de soporte 6, es decir, para hacer la forma de conjunto de reflector 5 independiente de alcanzar la estructura final de la estructura de soporte 6. Cuanto mayor sea la relacion entre la rigidez de la estructura de soporte 6 con respecto a la rigidez de la malla/red 52, mayor sera el desacoplamiento de los dos sistemas. El numero de accionadores 55 puede variar desde un mmimo de tres accionadores, separados de manera uniforme a lo largo de la periferia de la estructura de soporte 6, hasta un maximo igual al numero de vertices externos 11.

En la figura 16, la estructura de soporte 6 se muestra en la configuracion almacenada usada durante el lanzamiento del satelite 2 y hasta que se alcanza la orbita deseada. Para este proposito, el reflector 1 comprende un dispositivo de retencion 56 con la funcion de mantener la estructura de soporte 6 en la configuracion almacenada y, una vez en orbita, dejando la estructura de soporte 6 libre para desplegarse bajo el empuje de los resortes planos 17 y 37 colocados respectivamente en las barras 12 y sobre los enlaces de coronacion 32. Como se muestra en la figura 17, el dispositivo de retencion 56 comprende un lazo 57 que pasa a traves de los ojales 58, cada uno de los cuales esta integrado en una nervadura 21 de un tetraedro 8 respectivo y se extiende desde la nervadura 21 hacia el centro del cilindro formado por el conjunto de tetraedros 8 plegados. El dispositivo de retencion 56 esta provisto ademas, a lo largo del lazo 57, de un dispositivo separador 59, por ejemplo, un cuchillo, que puede hacerse funcionar desde el exterior por control remoto para cortar el lazo 57 en el momento oportuno, y un carrete 60 equipado con medios elasticos de retorno para el lazo 57 cuando se haya cortado. La posicion del lazo 57 con respecto a la altura de los tetraedros 8 es de manera que reduce al mmimo la tension en el interior de las bisagras 14 y 34 debido al empuje de los resortes planos 17 y 37 respectivos.

Como se muestra en las figuras 16a y 16b, el reflector 1 se une al satelite 2 por el dispositivo de conexion 7 mencionado anteriormente, que comprende una placa 61 que esta conectada, en un lado, al satelite 2 por medio de dispositivos de accionamiento conocidos que no se muestran y, en el otro lado, a una junta 25a en un vertice externo 11, y un brazo de despliegue 62 que esta articulado en un lado a la placa 61 y en el otro a un soporte 63 conectado a uno de los vertices 22 y que sobresale transversalmente hacia el exterior del cilindro formado por el conjunto de tetraedros plegados 8. En particular, el brazo desplegable 62 comprende dos enlaces 64, cada uno de los cuales comprende, a su vez, dos porciones dispuestas en angulo recto, de las cuales una primera porcion esta articulada directamente a la placa 61 y se extiende transversalmente hacia el cilindro formado por los tetraedros plegados 8 y una segunda porcion que es sustancialmente paralela a las barras 12 y a las nervaduras 21 de los tetraedros plegados 8, extendiendose desde la primera porcion hacia el soporte 63 y esta articulada a la misma primera porcion por una bisagra de resorte plano 65 respectiva, similar a las bisagras 14, para rotar alrededor de un eje respectivo perpendicular a la placa 61.

El funcionamiento del reflector 1 se deriva claramente de lo descrito anteriormente y no requiere mayor explicacion.

En cambio, con respecto a la descripcion anterior, es oportuno hacer algunas observaciones relativas a las caractensticas y ventajas del reflector 1 de la presente invencion.

En primer lugar, el reflector 1 es un reflector modular y escalable en el sentido de que sus dimensiones pueden variarse de acuerdo con las necesidades sin realizar cambios sustanciales en la estructura de base.

Con respecto a la modularidad, esta propiedad es aplicable a un reflector 1 del tipo descrito anteriormente en el caso en el que sea hexagonal, es decir, compuesto de seis tetraedros 8. En este caso, el reflector 1 puede considerarse un modulo de 'm' que, cuando se combina con otros modulos identicos 'm', forma un reflector 1 compuesto de n modulos 'm' capaces de proporcionar un conjunto de reflector 5 con un diametro mucho mas grande que un unico modulo.

Las figuras 18a y 18b muestran dos ejemplos de reflectores modulares 1 que pueden lograrse uniendo cuatro y siete modulos 'm', respectivamente. Como la seccion transversal de un modulo dispuesto en la configuracion almacenada tiene un tamano relativamente pequeno, este enfoque modular permite producir antenas con una apertura muy grande, incluso mayor que 18 metros, mientras que mantiene aun la seccion transversal del cilindro definido por el reflector plegado 1 dentro de valores relativamente pequenos, generalmente del orden de 1,5 metros.

Con respecto a la escalabilidad, esta propiedad se deriva del hecho de que el reflector 1 esta estructurado de tal manera que su tamano puede variarse modificando la longitud de los elementos lineales que forman la estructura de soporte 6, tales como las barras 12, las nervaduras 21 y los enlaces de coronacion 32, sin tener que hacer cambios en terminos de numero, disposicion y funcionalidad de los componentes usados para el despliegue del reflector 1. Por ejemplo, puede escalarse un reflector 1 que tenga un diametro de apertura para el espejo parabolico 5a de aproximadamente 5 metros, de la manera descrita anteriormente, hasta un diametro de aproximadamente 16 metros.

Desde el punto de vista teorico, no existe ningun lfmite para la escalabilidad de la estructura de soporte 6, y por lo tanto, del reflector 1, en terminos de aumento de tamano. Sin embargo, desde el punto de vista practico, se impone

un Kmite por los requisitos de carga util para el reflector 1 en un lanzador tfpico para el satelite 2. De hecho, si, por un lado, el aumento de la longitud de los elementos de la estructura de soporte 6 no aumenta sustancialmente la seccion transversal del cilindro definido por la estructura de soporte 6 dispuesta en la configuracion plegada, por el otro, la longitud de este cilindro aumenta proporcionalmente con la longitud de los componentes lineales de la 5 estructura de soporte 6. Por lo tanto, la longitud maxima de estos componentes esta limitada por el volumen permitido para estibar el reflector 1 en el lanzador del satelite 2.

Ademas de la escalabilidad y de la modularidad, el reflector 1 tiene una caractenstica adicional de flexibilidad, que deriva de la posibilidad de cambiar el numero de tetraedros 8 de los que se compone para obtener dimensiones totales diferentes mientras que mantiene aun el mismo diametro de apertura para el espejo parabolico 5a. En 10 particular, como se muestra en la figura 19, puede afirmarse que un aumento del numero de tetraedros 8 da como resultado un aumento del diametro de la seccion transversal del cilindro definido por la estructura de soporte 6 en la configuracion almacenada y, al mismo tiempo, una disminucion de la longitud de este cilindro y el diametro maximo de la estructura de soporte 6 dispuesta en la configuracion desplegada.

Una ventaja adicional del reflector 1 se situa en el hecho de que es posible predecir y controlar toda la secuencia de 15 despliegue del reflector 1 desde su configuracion almacenada hasta su configuracion desplegada definitiva de una manera muy precisa. Este resultado se logra gracias a la posibilidad de predecir con precision la cinematica de la estructura en virtud de una distribucion precisa de los grados de libertad del sistema, que no hace uso de elementos flexibles, juntas esfericas y elementos que no sean lineales ni tengan un coeficiente de friccion interno alto, sino casi exclusivamente de bisagras y juntas que permiten los elementos conectados a ellos solamente un grado de libertad. 20 Por ejemplo, cada tetraedro 8 constituye un sistema de un grado de libertad, el despliegue del cual tiene lugar de una manera controlada gracias a la presencia de las bisagras 14 colocadas entre los elementos 13 de las barras 12 y de una manera sincronizada gracias a la presencia del amortiguador 27.

Claims (12)

1. 5

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   40

   45

   50

   55

   REIVINDICACIONES

   1. - Un gran reflector desplegable para una antena de satelite; comprendiendo el reflector (1) una estructura de soporte (6) provista de medios de conexion (7) para montar la estructura de soporte (6) en un satelite (2) y un conjunto reflector (5) soportado por la estructura de soporte (6) y que comprende un espejo parabolico reflectante (5a); siendo la estructura de soporte (6) una estructura reticulada articulada que comprende bloques de construccion

   (8) y que es capaz de asumir una configuracion almacenada no operativa compacta y una configuracion desplegada de funcionamiento; caracterizandose el reflector (1) por que dichos bloques de construccion (8) son elementos en forma de tetraedro (8), conectados entre sf para formar una estructura a modo de anillo; los tetraedros (8) tienen bases triangulares (9) respectivas, que estan conectadas entre sf en los extremos axiales de los primeros lados (9a) respectivos y que tienen vertices externos (11) respectivos, que son opuestos a dichos primeros lados (9a) respectivos y, cuando el reflector (1) se dispone en la configuracion desplegada, se situan en una superficie de cono elfptico imaginaria (C) tangente al espejo parabolico (5a).
2. 2. - Un reflector (1) de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que las bases (9) delimitan entre ellas un polfgono inscrito en una elipse (10), que corresponde al plano de apertura del espejo parabolico (5a); disponiendose los tetraedros (8) alrededor de la elipse (10) de una manera simetrica con respecto a un plano optico (Xo-Zo) del espejo parabolico (5a).
3. 3. - Un reflector (1) de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, en el que cada tetraedro (8) es un elemento articulado que puede moverse entre una configuracion cerrada y una configuracion abierta y que tiene un vertice (22) opuesto a la base (9) respectiva y un eje (29) que pasa a traves del vertice (22); comprendiendo la estructura de soporte (6) primeras juntas (25), que conectan las bases (9) entre sf para permitir que los tetraedros (8) respectivos roten alrededor de primeros lados (9a) respectivos; configurandose la estructura de soporte (6) para pasar de la configuracion almacenada a una configuracion intermedia entre las configuraciones almacenada y desplegada; en esta configuracion intermedia, asumiendo los tetraedros (8) las configuraciones abiertas respectivas sin tener rotaciones realizadas alrededor de los primeros lados (9a) respectivos; configurandose ademas la estructura de soporte (6) para pasar de la configuracion intermedia a la configuracion desplegada tras la rotacion ngida de los tetraedros (8) alrededor de los primeros lados (9a) respectivos.
4. 4. - Un reflector (1) de acuerdo con la reivindicacion 3, en el que la estructura de soporte (6) comprende medios elasticos (14, 17) para mover cada tetraedro (8) desde la configuracion cerrada hasta la configuracion abierta.
5. 5. - Un reflector (1) de acuerdo con la reivindicacion 4, en el que cada base (9) se compone de tres barras (12) conectadas entre sf de manera articulada y de las que una define dicho primer lado (9a); comprendiendo cada barra (12) dos elementos (13) articulados entre sf para definir un sistema de compas con un grado de libertad.
6. 6. - Un reflector (1) de acuerdo con la reivindicacion 5, en el que dichos dos elementos (13) de cada barra (12) estan conectados entre sf por una primera bisagra de resorte plano de par constante (14) que incluye dichos medios elasticos (17).
7. 7. - Un reflector (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 3 a 6, en el que cada tetraedro (8) comprende tres nervaduras (21) articuladas al vertice (22) del tetraedro (8) y que se extiende desde el vertice (22) hacia la base

   (9) para definir bordes respectivos del tetraedro (8); equipandose cada tetraedro (8) con un dispositivo amortiguador (27) respectivo dispuesto en el vertice (22) y conectado a las nervaduras (21) para controlar la velocidad de despliegue del tetraedro (8) desde la configuracion cerrada hasta la configuracion abierta.
8. 8. - Un reflector (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 3 a 7, en el que la estructura de soporte (6) comprende una corona de enlaces (32), cada uno de los cuales conecta entre sf los vertices (22) de dos tetraedros (8) adyacentes, comprende dos porciones (33) articuladas entre sf para definir un sistema de compas con un grado de libertad y es movil entre una posicion no operativa, en la que las porciones (33) son paralelas entre sf y el tetraedro (8) esta en la configuracion cerrada, y una posicion operativa, en la que las porciones (33) estan alineadas entre sf y el tetraedro (8) esta en la configuracion abierta.
9. 9. - Un reflector (1) de acuerdo con la reivindicacion 8, en el que las porciones (33) de cada enlace de coronacion (32) estan conectadas entre sf por una bisagra amortiguada de par constante (34) capaz de hacer que las dos porciones (33) roten alrededor de un eje (36) perpendicular a las porciones (33) para mover el enlace de coronacion (32) respectivo desde la posicion no operativa a la posicion operativa.
10. 10. - Un reflector de acuerdo con la reivindicacion 8 o 9, en el que la longitud de cada enlace de coronacion (32) es mayor que la distancia lineal entre los dos vertices (22) que conecta, siendo el movimiento de cada enlace de coronacion (32) desde la posicion no operativa hasta la posicion operativa tal como para causar, cuando los tetraedros (8) se disponen en su configuracion abierta, la rotacion de los tetraedros (8) alrededor de dichos primeros lados (9a) de las bases (9) respectivas y hacer que la estructura de soporte (6) asuma la configuracion desplegada.
11. 11. - Un reflector de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores y que comprende un dispositivo de tensado (49) para el conjunto de reflector (5); siendo dicho dispositivo de tensado (49) operable para tensar el conjunto del reflector (5) solamente despues de que la estructura de soporte (6) haya llegado a la configuracion desplegada

    operativa.
12. 12.- Un reflector de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores y que comprende una pluralidad de dichas estructuras de soporte (6) conectadas entre s^ para formar una estructura de soporte modular (6).