ES2640986T3

ES2640986T3 - Estructura de soporte desplegable compacta de poco peso

Info

Publication number: ES2640986T3
Application number: ES10781844.5T
Authority: ES
Inventors: Julian B. Santiago Prowald; Miguel Such Taboada
Original assignee: Agence Spatiale Europeenne
Current assignee: Agence Spatiale Europeenne
Priority date: 2010-11-19
Filing date: 2010-11-19
Publication date: 2017-11-07
Anticipated expiration: 2030-11-19
Also published as: US8839585B2; WO2012065619A8; WO2012065619A1; EP2640643A1; US20130340373A1; EP2640643B1

Abstract

Un entramado poliédrico construido con articulaciones de seis barras en cada faceta lateral del entramado poliédrico, incluyendo cada estructura articulada de seis barras seis puntales articulados (1, 2, 3, 4, 5, 6), cada uno de ellos acoplado a otros dos mediante una unión giratoria (7) para formar un bucle cerrado; siendo convertible la estructura articulada de seis barras (10) de un estado desplegado (10A) a un estado plegado (10D) y viceversa; en el estado desplegado (10A), la estructura articulada de seis barras (10) forma un trapecio con dos lados paralelos opuestos primero y segundo, formándose cada uno de los lados paralelos opuestos primero y segundo por dos puntales (3, 4; 5, 6) dispuestos en serie y acoplados por una unión giratoria central (7a; 7b) en el centro de los lados paralelos primero y segundo; y en el estado plegado (10D), los dos puntales (3, 4) del primer lado paralelo pivotan alrededor de una primera unión giratoria central (7a) de manera que las porciones de extremo opuesto (3c, 4e) de los dos puntales (3, 4) estén yuxtapuestas y los dos puntales (5, 6) del segundo lado paralelo pivotan alrededor de una segunda unión giratoria central (7b) de manera que las porciones de extremo opuesto (5f, 5g) de los dos puntales (5, 6) estén yuxtapuestas; donde el entramado poliédrico es convertible de un estado desplegado a un estado plegado y viceversa convirtiendo las articulaciones de seis barras de las facetas laterales (510; 610; 710) del estado desplegado al estado plegado y viceversa; caracterizado porque, en el estado desplegado, el entramado poliédrico (50; 60; 70) tiene una forma de pirámide truncada incluyendo un anillo superior e inferior de entramados articulados (3, 4, 5, 6).

Description

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DESCRIPCION

Estructura de soporte desplegable compacta de poco peso

La presente invencion se refiere a estructuras de soporte desplegables, tales como, aunque sin limitacion, grandes aberturas desplegables para aplicaciones espaciales.

Una aplicacion particular, pero no exhaustiva, de la invencion radica en las aplicaciones espaciales, en las que las grandes aberturas desplegables de 4 a 50 m o mas cuando estan desplegadas tienen que estibarse de forma compacta y plegada en una nave espacial durante el lanzamiento. A efectos ilustrativos, la invencion se describira principalmente con referencia a la aplicacion preferida de la invencion, pero sin limitar su alcance de ningun modo.

El uso de grandes reflectores de antena para redes de comunicaciones por satelite se esta generalizando a medida que aumenta la demanda de comunicaciones moviles y servicios de banda ancha. A medida que aumenta el tamano de abertura requerido o el numero de reflectores por sitio de comunicacion desplegado en el espacio, la disponibilidad de estructuras de antena ligeras y compactas que pueden ser recogidas de forma compacta para su transporte en una nave espacial es un requisito clave previo para el uso de estas aberturas tan grandes. Otras dificultades adicionales se refieren principalmente a la fiabilidad del proceso de despliegue, la masa, la rigidez de la estructura en el momento del despliegue y la estabilidad a las condiciones ambientales durante la vida operativa.

Las aplicaciones para naves espaciales son principalmente la construccion de reflectores de antena para telecomunicaciones, experimentos cientfficos y observacion de la tierra, asf como reflectores solares, velas solares y pantallas solares. En el campo de la ingeniena civil y las infraestructuras pueden preverse aplicaciones en tierra, por ejemplo, la construccion de cupulas y techos desplegables, puentes desplegables, gruas y torres.

Una solucion propuesta en la tecnica anterior es la antena desplegable modular basada en un esquema de plegado y sus variantes, segun se describe en US 6.550.209 B2 o en US 4.482.900. La base es la cinematica de la faceta transformable: una articulacion trapezoidal de cinco o seis barras que permite plegar una celda piramidal, que, a su vez, es un elemento basico de la construccion modular de una estructura de reflector parabolico. Sin embargo, la faceta trapezoidal de articulacion de barras, que es el nucleo de la antena desplegable, sigue siendo un dispositivo complejo, con multiples uniones de varios tipos, propenso al fallo. Las dimensiones de los paquetes estibados son diffciles de reducir. La eficiencia de masa y rigidez no es optima debido al gran numero y distribucion de puntales y uniones. El rendimiento de RF se ve afectado por la impresion de la estructura de soporte en la malla metalica reflectante (fuente de periodicidad y, por lo tanto, de los lobulos de rejilla) y por los intervalos entre modulos (fuente potencial de PIM). Las celdas hexagonales implementadas requieren grandes dimensiones excesivas para la cobertura de abertura proyectada.

US 5.680.145 A describe un reflector desplegable en el que una estructura de entramado desplegable periferica soporta dos redes de tension que actuan simetricamente. Estas redes, cuando estan tensadas, cooperan en la rigidez de toda la estructura. Una de ellas soporta la malla metalica que proporciona reflectividad. El esquema de plegado es eficiente en terminos de relacion de empaquetado y masa-rigidez en despliegue; sin embargo, la capacidad de crecimiento es limitada debido a la longitud requerida de los puntales y la rigidez y la estabilidad desplegadas.

Por US 6.618.025 B2 se conoce otro reflector desplegable que adopta un principio de anillo periferico. Sin embargo, el entramado propuesto requiere sincronizacion mediante la utilizacion de ejes de torsion internos que transmiten el movimiento a traves de cajas de engranajes complejas. De ah que la fiabilidad del despliegue y el equilibrio entre masa-rigidez esten en peligro. Estos aspectos y el principio de tensado de la malla parecen ser factores limitantes en terminos de capacidad de crecimiento. Ademas, este concepto no es adecuado para una arquitectura modular.

En vista de los problemas indicados de la tecnica anterior, la presente invencion pretende proporcionar una estructura de soporte desplegable compacta, de poco peso, adecuada para aperturas desplegables grandes. Otro objeto de la invencion es proporcionar una estructura de soporte desplegable que permite una arquitectura modular flexible para construir grandes aperturas basadas en la estructura de soporte desplegable.

Este objeto se logra con la materia segun las reivindicaciones independientes. Las reivindicaciones dependientes se refieren a realizaciones preferidas de la invencion.

Se propone un entramado poliedrico desplegable basado en una estructura articulada de seis barras. La estructura articulada de seis barras comprende seis elementos o barras, acoplado cada uno a otros dos por una union giratoria o bisagra para formar un bucle cerrado. Los terminos “union giratoria” y “bisagra” se utilizan como sinonimos. Los seis elementos son puntales articulados. Preferentemente, los puntales articulados son de material de peso ligero, pero ngido. La estructura articulada de seis barras es convertible desde un estado desplegado a un estado plegado y viceversa. Asf, la cinematica de la estructura de soporte desplegable es reversible.

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Cuando esta en estado desplegado, la estructura articulada de seis barras forma un trapezoide con lados segmentados paralelos superiores e inferiores opuestos. Segun otro aspecto, cada uno de los lados paralelos opuestos esta formado por dos puntales dispuestos en serie y acoplados por una bisagra en el centro de los lados paralelos. Asf, en el estado desplegado, los dos lados no paralelos de la estructura articulada de seis barras no estan segmentados y formados por un puntal cada uno, mientras que los lados paralelos opuestos estan compuestos por dos puntales de igual longitud dispuestos en serie y acoplados por una bisagra. Los puntales no paralelos tambien se denominaran posteriormente puntales casi verticales.

Cuando estan en el estado plegado, los dos puntales del lado superior han pivotado alrededor de su bisagra de acoplamiento de modo que las porciones de extremo opuesto de estos dos puntales esten sustancialmente yuxtapuestas o una al lado de la otra. Cuando estan en el estado plegado, los dos puntales del lado inferior tambien estan pivotados alrededor de su bisagra de acoplamiento de modo que las porciones de extremo opuesto de los dos puntales esten sustancialmente yuxtapuestas. De este modo, la estructura articulada de seis barras se puede convertir de una estructura articulada desplegada a un estado plegado con una anchura y/o altura pequenas del paquete plegado.

Segun otro aspecto, las uniones giratorias de la articulacion de seis barras que proporcionan la base de las cadenas cinematicas de las articulaciones rotativas pueden realizarse con rodamientos de bolas para permitir el despliegue de la estructura con una cinematica relativamente simple, alta precision de rotacion y baja friccion estatica y dinamica.

Segun otro aspecto, las uniones giratorias que acoplan los dos puntales de los lados paralelos del trapecio en el estado desplegado pueden alejarse una de otra cuando la articulacion de seis barras se pliega del estado desplegado al estado plegado, dando lugar a un paquete de barras plegadas de anchura minima.

Segun otro aspecto, las uniones giratorias que acoplan los dos puntales de los lados paralelos del trapecio en el estado desplegado pueden aproximarse inicialmente una a otra cuando la articulacion de seis barras se esta plegando del estado desplegado al estado plegado, dando lugar a un paquete de barras plegado de altura minima. Se propone un entramado poliedrico que se ha construido con articulaciones de seis barras de la invencion, como se ha descrito anteriormente, en cada faceta lateral del entramado poliedrico. Una faceta lateral es una cara lateral plana en el entramado poliedrico definido por una articulacion de seis barras. El entramado poliedrico es convertible de un estado desplegado a un estado plegado y viceversa convirtiendo las articulaciones de seis barras de las facetas laterales del estado desplegado al estado plegado y viceversa. En otros terminos, la articulacion de seis barras y su cinematica permite el plegado y/o el despliegue del entramado poliedrico. Ademas, en el estado desplegado, el entramado poliedrico tiene una forma piramidal truncada poligonal incluyendo anillos superior e inferior de puntales articulados. En el caso de una estructura articulada de seis barras que tiene una forma de trapecio en el estado desplegado, el anillo superior esta compuesto por los puntales de los lados segmentados paralelos superiores de las articulaciones de seis barras de las facetas, mientras que el anillo inferior esta compuesto por los puntales de los lados paralelos segmentados inferiores de las articulaciones de seis barras de las facetas.

Segun otro aspecto, los puntales del entramado poliedrico que corresponden a los puntales de los lados no segmentados no paralelos de las articulaciones de seis barras pueden converger hacia un punto de plegado predeterminado al convertir el entramado poliedrico de un estado desplegado a un estado plegado. Asf, los puntales del entramado poliedrico que son perpendiculares a los anillos superiores e inferiores siguen un recorrido de despliegue y/o plegado determinado de forma unica definido por la cinematica de las articulaciones de seis barras que forman el entramado poliedrico.

Segun otro aspecto, al menos algunas uniones giratorias pueden estar precargadas elasticamente para proporcionar una fuerza de despliegue a dichos puntales que forman los anillos superiores e inferiores del entramado poliedrico al cambiar del estado plegado en el estado desplegado. A modo de ejemplo, se puede usar una bisagra de empuje por muelle, una bisagra elastica ranurada o una bisagra con accionamiento electrico y un engranaje sinfm en el eje de salida de motor para accionar el despliegue de la estructura de soporte.

Segun otro aspecto, el entramado poliedrico puede incluir un medio de sincronizacion, acoplando al menos una esquina dos facetas laterales adyacentes. El medio de sincronizacion permite un movimiento controlado y sincronizado de facetas adyacentes durante el plegado y/o el despliegue. A modo de ejemplo, el medio de sincronizacion puede ser una corredera a lo largo de puntales casi verticales, es decir, un puntal perpendicular a los puntales de anillo superior e inferior en el estado desplegado del entramado poliedrico. El medio de sincronizacion tambien puede ser una caja de engranajes.

Segun otro aspecto, los puntales que forman los anillos superior e inferior del entramado poliedrico pueden estar articulados en un plano de faceta y montados en pivote con respecto a los puntales no paralelos de modo que un angulo diedrico se reduzca al convertir el entramado poliedrico del estado desplegado al estado plegado. El angulo diedrico es el angulo entre dos facetas.

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Segun otro aspecto de la invencion, se propone un entramado poliedrico basado en una estructura articulada alternativa de seis barras que incluye seis puntales articulados, cada uno acoplado a otros dos por una union giratoria formando un bucle cerrado; y la estructura articulada de seis barras es convertible de un estado desplegado a un estado plegado y viceversa. En el estado desplegado, la estructura articulada de seis barras puede formar un cuadrilatero, siendo no paralelos todos los lados opuestos. La estructura de barras cuadrilatera puede incluir dos lados segmentados opuestos, estando formado cada lado segmentado por dos puntales de diferente longitud dispuestos en serie y acoplados por una bisagra. La estructura de barras cuadrilatera puede incluir ademas dos lados no segmentados opuestos, estando formado cada lado no segmentado por un puntal de diferente longitud. En el estado plegado, los dos puntales de estos lados segmentados opuestos estan pivotados alrededor de sus bisagras de union.

Segun otro aspecto, el entramado poliedrico puede tener una forma de piramide hexagonal truncada en el estado desplegado. En este caso, el entramado poliedrico incluye seis articulaciones de seis barras como se ha descrito anteriormente, donde articulaciones adyacentes de seis barras comparten un puntal casi vertical, es decir, un puntal de los lados no segmentados del trapecio en el estado desplegado.

Segun otro aspecto, en el estado desplegado, el entramado poliedrico puede tener una forma de piramide triangular truncada, una forma de piramide cuadrilatera truncada o una forma de piramide pentagonal truncada. En estos casos, el entramado poliedrico incluye tres, cuatro, o cinco articulaciones de seis barras, respectivamente.

Segun otro aspecto, la velocidad de despliegue de las uniones elasticamente precargadas puede ser regulada con un accionador electrico conectado con una lmea de control montada en las uniones giratorias elasticamente precargadas de los anillos superior e inferior.

Segun otro aspecto, se propone un conjunto modular incluyendo multiples puntales poliedricos, donde puntales poliedricos contiguos comparten una faceta lateral. En otros terminos, la base de tal conjunto modular es la cinematica de la articulacion trapezoidal transformable de seis barras que permite el plegado de una celda unitaria piramidal, es decir, el entramado poliedrico, que, a su vez, es el elemento basico de una construccion modular de un conjunto modular, tal como una estructura de reflector parabolico. Segun otro aspecto, los puntales poliedricos pueden ser del mismo tipo. A modo de ejemplo, un conjunto modular que tiene una estructura de anillo se puede formar combinando puntales poligonales de formas de piramide hexaedrica truncada como se ha descrito anteriormente. Una ventaja particular de la presente invencion es que, debido a la cinematica de la articulacion de seis barras, se puede combinar puntales poliedricos de diferentes tipos para formar un conjunto modular. A modo de ejemplo, los puntales poligonales de la forma de piramide hexagonal truncada y la forma de piramide pentagonal truncada pueden combinarse para formar un conjunto modular donde los puntales poliedricos contiguos comparten una faceta lateral.

Segun otro aspecto, se propone un reflector o estructura de antena desplegable incluyendo un conjunto modular de la invencion. La forma trapezoidal de las articulaciones de seis barras en el estado desplegado como elementos de construccion basicos de tal reflector desplegable permite una doble curvatura de la superficie parabolica reflectora del reflector. El reflector o estructura de antena desplegable puede incluir ademas una malla continua de una arquitectura casi simetrica o una concha-membrana montada como la superficie reflectora en las facetas superiores de los puntales poliedricos.

Segun otro aspecto, un reflector o estructura de antena desplegable puede incluir un conjunto modular y/o ademas incluir una malla continua de una arquitectura casi simetrica o una concha-membrana montada como la superficie reflectora en las facetas superiores de los puntales poliedricos, cubriendo un rango de dimensiones con caractensticas mecanicas similares.

Aunque la geometna de plegado estibable compacta y ligera de la invencion es especialmente adecuada para aplicaciones de despliegue en el espacio, donde hay que estibar grandes aberturas desplegables en forma compacta y plegada en una nave espacial durante el lanzamiento, debera ser claro que la invencion no se limita a aplicaciones espaciales. La invencion tiene aplicaciones en otros muchos campos donde la articulacion de seis barras y un entramado poliedrico basado en la articulacion de seis barras puede ser usado como bloques de construccion modulares para gran variedad de conjuntos modulares adecuados para aplicaciones en tierra. Por ejemplo, segun otro aspecto, se propone una estructura de cupula desplegable incluyendo un conjunto modular de la invencion. La estructura de cupula desplegable puede incluir ademas una columna central de soporte extrafble despues del despliegue, y una doble capa de material en forma de chapa que crea un techo externo y otro interno, separados por un aislamiento opcional. Segun otro aspecto, se propone una tienda desplegable incluyendo un conjunto modular de la invencion. La tienda desplegable puede incluir ademas una columna central de soporte extrafble despues del despliegue, y una doble capa de tela textil. Segun otro aspecto, se propone un techo desplegable incluyendo un conjunto de vigas. El techo desplegable puede incluir ademas una doble capa de material en forma de chapa que crea un techo externo y otro interno, separados por un aislamiento opcional. Segun otro aspecto, se propone una estructura de puente desplegable incluyendo un conjunto modular de celdas facetadas incluyendo las articulaciones de seis barras de la invencion.

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Una ventaja particular de la invencion es que propone un principio de construccion modular de la estructura desplegable, generada por puntales articulados. Cada modulo exhibe tambien propiedades de escalabilidad, incrementando por ello la flexibilidad del diseno en comparacion con la tecnica anterior. Se puede elegir una arquitectura de una sola celda o de multiples celdas. La cinematica definida para dicha celda unitaria tambien permite usar polfgonos irregulares de cualquier numero de lados, desde el tetraedro truncado hasta cualquier numero de lados. Cada modulo tiene una base geometrica y cinematica simple, que permite estibar los puntales de manera eficiente y tambien garantiza un despliegue controlado, masa reducida y mejor estabilidad.

La invencion se explica a continuacion a modo de ejemplo con referencia a los dibujos acompanantes, donde

Las figuras 1A, 1B, 1C, 1D ilustran esquematicamente una secuencia de plegado de una estructura articulada de seis barras segun una realizacion de la invencion.

Las figuras 2A, 2B, 2C, 2D ilustran esquematicamente una secuencia de plegado alternativa de una estructura articulada de seis barras segun una realizacion de la invencion.

Las figuras 3A, 3B, 3C, 3D ilustran esquematicamente una secuencia de plegado alternativa de una estructura articulada de seis barras segun una realizacion de la invencion.

Las figuras 4A, 4B, 4C, 4D ilustran esquematicamente una estructura articulada de seis barras alternativa y una secuencia de plegado de la estructura articulada de seis barras segun una realizacion de la invencion.

Las figuras 5A, 5B, 5C ilustran esquematicamente un entramado poliedrico que tiene forma de piramide triangular truncada poligonal y una secuencia de plegado del entramado poliedrico segun una realizacion de la invencion.

Las figuras 6A, 6B, 6C ilustran esquematicamente un entramado poliedrico que tiene forma de piramide cuadrilatera truncada poligonal y una secuencia de plegado del entramado poliedrico segun una realizacion de la invencion.

Las figuras 7A, 7B ilustran esquematicamente una vista en perspectiva y una vista lateral de un entramado poliedrico que tiene una forma hexagonal truncada en el estado desplegado segun una realizacion de la invencion.

La figura 8 ilustra esquematicamente una union superior con un dispositivo de sincronizacion de un entramado poliedrico segun una realizacion de la invencion.

Las figuras 9A, 9B ilustran esquematicamente una vista frontal y una vista despiezada de una union inferior de un entramado poliedrico segun una realizacion de la invencion.

Las figuras 10A, 10B ilustran esquematicamente una vista en perspectiva y una vista superior de una bisagra de empuje por muelle segun una realizacion de la invencion.

La figura 10C ilustra esquematicamente una vista en perspectiva de una bisagra elastica ranurada segun una realizacion de la invencion.

La figura 10D ilustra esquematicamente diferentes vistas de una bisagra con accionamiento electrico segun una realizacion de la invencion.

Las figuras 11A, 11B, 11D ilustran esquematicamente diferentes vistas de un conjunto modular con puntales poliedricos del mismo tipo que las celdas unitarias segun una realizacion de la invencion.

Las figuras 12A, 12B ilustran esquematicamente diferentes vistas de un conjunto modular con puntales poliedricos de diferentes tipos segun una realizacion de la invencion.

Las figuras 13A, 13B, 13C, 13D ilustran esquematicamente una secuencia de plegado de un conjunto modular segun una realizacion de la invencion.

Las figuras 14A, 14B, 14C, 14D ilustran esquematicamente una secuencia de plegado de un conjunto modular del tipo de anillo segun una realizacion de la invencion.

La figura 15 ilustra esquematicamente una lmea de control de liberacion de una celda unitaria segun una realizacion de la invencion.

Las figuras 16A, 16B, 16C ilustran esquematicamente una secuencia de plegado de una celda unitaria hexagonal incluyendo una lmea de control de liberacion segun una realizacion de la invencion.

La figura 17 ilustra esquematicamente una tienda o cupula desplegable en base a celdas unitarias triangulares y cuadrilateras segun una realizacion de la invencion.

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Las figuras 18A, 18B, 18C, 18D ilustran esquematicamente una secuencia de plegado de una celda unitaria hexagonal segun una realizacion de la invencion.

Y las figuras 19A, 19B, 19C, 19D ilustran esquematicamente una secuencia de plegado de un conjunto modular segun una realizacion de la invencion.

Numeros analogos se refieren a elementos analogos en toda la memoria. En la ilustracion esquematica de las figuras 1 a 4, las lmeas gruesas representan los puntales articulados de las estructuras de soporte. Las figuras 1A, 1B, 10, 1D ilustran esquematicamente una secuencia de plegado de una estructura de soporte articulada de seis barras 10 segun una realizacion de la invencion. La figura 1a representa una estructura articulada de seis barras 10 en un estado desplegado 10A. La estructura articulada de seis barras 10 incluye seis elementos ngidos o puntales articulados 1, 2, 3, 4, 5, 6, cada uno acoplado a otros dos por una union giratoria 7 para formar un bucle cerrado. En otros terminos, los puntales estan conectados por bisagra uno a otro en forma de extremo con extremo en uniones de bisagra 7a-7f, con el fin de definir una estructura de bucle cerrado. En el estado desplegado 10A (figura 1A), la estructura articulada de seis barras 10 forma un trapecio con dos lados paralelos opuestos, cada uno de los lados paralelos esta formado por dos puntales dispuestos en serie y acoplados por una union giratoria en el centro de los lados paralelos superior e inferior. Por ejemplo, el lado segmentado superior del trapecio en la figura 1A esta compuesto por un par de elementos de puntal 3 y 4 que estan conectados en una union giratoria central de plegado 7a. Igualmente, los dos puntales inferiores 5 y 6 estan acoplados por la union giratoria central 7b. Los lados casi verticales no paralelos del trapecio de la figura 1A estan formados por un puntal solamente. Los puntales laterales 1 estan acoplados pivotantemente al puntal 3 por la union giratoria 7c y acoplados pivotantemente al puntal inferior 5 por la union giratoria 7d. Igualmente, el puntal lateral 2 que forma el segundo lado no paralelo esta acoplado pivotantemente al puntal superior 4 por la union giratoria 7e y acoplado pivotantemente al puntal inferior 6 por la union giratoria 7f.

La estructura articulada de seis barras 10 es convertible del estado desplegado ilustrado en la figura 1A a un estado plegado ilustrado en la figura 1D y viceversa. Las figuras 1A a 1D ilustran esquematicamente la secuencia de plegado de la estructura articulada plegable de seis barras 10, comenzando con su configuracion desplegada (figura 1A), a traves de sucesivos estados plegados intermedios (figura 1B, figura 1C), al estado completamente plegado (figura 1D) de la estructura articulada embisagrada.

Un mecanismo de movimiento, que se obtiene, por ejemplo, precargando elasticamente algunas bisagras (no representado, vease las figuras 10A 10D), permite desplegar la estructura. Mediante la operacion smcrona de las bisagras movidas, por ejemplo, las bisagras 7a y 7b, los puntales 3-6 de los lados paralelos opuestos en el estado desplegado se pliegan desde una direccion generalmente horizontal en su condicion desplegada de la figura 1A a una direccion casi vertical en general en su estado completamente plegado de la figura 1D. En el estado parcialmente desplegado de la figura 1B, los puntales superiores 3, 4 han pivotado o girado hacia dentro (con respecto a la forma de trapecio) alrededor de las uniones de bisagra de esquina superior 7c y 7e, mientras que los dos puntales inferiores 5 y 6 son pivotados hacia fuera desde su estado generalmente horizontal en el estado desplegado de la figura 1A. En el estado plegado de la figura 1D, los dos puntales 3, 4 del lado superior han pivotado alrededor de la bisagra central superior 7a de modo que las porciones de extremo opuesto 3c, 4e de estos puntales 3 y 4 esten yuxtapuestas. Igualmente, los dos puntales 5, 6 del lado inferior han pivotado alrededor de la bisagra central inferior 7b de modo que las porciones de extremo opuesto 5f, 6d de los dos puntales 5, 6 tambien esten yuxtapuestas.

El principio de construccion de la estructura articulada de seis barras proporciona una base cinematica que asegura un el despliegue o el plegado controlados segun una secuencia de plegado/despliegue predeterminada. Por ejemplo, al convertir la estructura articulada de seis barras de un estado desplegado a un estado plegado, los puntales casi verticales 1, 2 convergen hacia un punto de plegado, ilustrado como P3 en la figura 1C. Ademas, el principio de construccion de la estructura articulada de seis barras permite estibar los puntales de manera eficiente y tambien permite una masa reducida y mejor estabilidad.

Las figuras 2A a 2D ilustran esquematicamente la secuencia de despliegue para la articulacion de seis barras plegable de otra realizacion de la invencion, comenzando con su configuracion desplegada (figura 2A), a traves de sucesivos estados parcialmente desplegados/plegados (figura 2B, figura 2C), al estado completamente plegado (figura 2D) de la articulacion cinematica de seis barras. La realizacion representada en las figuras 2A a 2D difiere de la articulacion de seis barras por el esquema de plegado/despliegue. Por lo tanto, se asigna el mismo numero de referencia al mismo componente que el de la realizacion representada en las figuras 1A a 1D para simplificar la descripcion.

En el estado parcialmente desplegado de la figura 2B, los puntales superiores 3, 4 han pivotado o girado hacia fuera (con respecto a la forma de trapecio) alrededor de las uniones de bisagra de esquina superior 7c y 7e, mientras que los dos puntales inferiores 5 y 6 tambien han pivotado hacia fuera de su estado generalmente horizontal en el estado desplegado de la figura 1A. En otros terminos, las barras superior e inferior rotas, es decir, los dos puntales

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superiores 3, 4 y los dos puntales inferiores 5, 6 se pliegan en direcciones opuestas alejandose del baricentro, dando lugar a una anchura mmima del paquete.

En las figuras 3A-3D se ilustra otro esquema de plegado de la articulacion de seis barras 10 que permite una altura mmima de la estructura articulada plegada. De nuevo, el mismo numero de referencia se ha asignado al mismo componente que el de la realizacion representada en las figuras 1A a 1D para simplificar la descripcion. La longitud estibada del paquete reflector plegado se reduce pivotando las barras superiores 3, 4 e inferiores 5, 6 rotas hacia dentro de su estado generalmente horizontal en el estado desplegado de la figura 3A, de modo que se pliegan hacia el baricentro, dando lugar a una altura minima del paquete. En esta realizacion, las conexiones de las barras alternan en la direccion a traves del plano para evitar la interferencia ffsica de las barras durante el plegado o el despliegue.

Otra realizacion de la articulacion de seis barras 410 se describe en las figuras 4A a 4D. Como se ilustra esquematicamente, la cinematica puede extenderse, sin perdida de estabilidad, a longitudes desiguales y lados no paralelos superior e inferior de la faceta cuadrilatera desplegada 410. Segun esta realizacion, la estructura articulada de seis barras 410 incluye seis puntales articulados 41, 42, 43, 44, 45, 46, cada uno acoplado a otros dos por una union giratoria 47 para formar un bucle cerrado. La estructura articulada de seis barras 410 es convertible de un estado desplegado (figura 4A) a un estado plegado (figura 4D) y viceversa. En el estado desplegado, la estructura articulada de seis barras 410 forma un cuadrilatero con todos los lados opuestos no paralelos, donde un primer y un segundo lado opuesto estan formados por dos puntales 43, 44 y 45, 46 de diferente longitud dispuestos en serie y acoplados por la bisagra 47a o 47b. Los otros dos lados opuestos estan no segmentados y formados por un puntal solamente (puntal 41 y puntal 42, respectivamente) en el estado plegado 410D, los dos puntales 43, 44; 45, 46 de los lados primero y segundo pivotan alrededor de sus bisagras de union 47a, 47b. En esta realizacion, los procesos de plegado y despliegue mas complejos pueden dar lugar a trayectorias no controladas y al riesgo de bloqueo durante el despliegue, especialmente cuando varias facetas estan conectadas. Esto depende de los parametros de diseno concretos, aunque puede resolverse, si es necesario, anadiendo una barra opcional 48, que se representa en las figuras 4A a 4D con una lmea de trazos. Mediante la insercion de esta barra 48 de longitud constante, la cinematica se determina de forma unica para cada mitad de la faceta, con la unica condicion de longitudes compatibles de los puntales 45, 46, 41 en funcion de la barra 48 y los puntales 43, 44, 42 en funcion de la barra 48. Esta barra estabilizadora 48 tambien proporciona mejor rigidez al despliegue, a costa de mas masa y mayor tamano del paquete.

Todas las articulaciones de seis barras y los esquemas de plegado antes descritos para la faceta de la celda unitaria pueden usarse como bloques de construccion modulares que permiten construir superficies doblemente curvadas sin elementos telescopicos o deslizantes. En adelante, esto se ilustra en base a la articulacion de seis barras y el esquema de plegado representado en las figuras 1A a 1D, solamente por razones de brevedad.

Las figuras 5-7 ilustran esquematicamente diferentes tipos de puntales poliedricos que tienen una forma de piramide truncada poligonal en los que se usan articulaciones de seis barras, como se ha descrito anteriormente, como los bloques de construccion en cada una de las facetas laterales.

Como una primera realizacion, las figuras 5A a 5C ilustran esquematicamente una secuencia de plegado de un entramado poliedrico que tiene forma de piramide triangular truncada. Una realizacion alternativa se ilustra en las figuras 6A a 6C, que representan un entramado poliedrico 60 que tiene una forma de piramide cuadrilatera truncada poligonal formada por articulaciones de seis barras de la presente invencion en cada una de sus cuatro facetas laterales 610.

Los puntales poliedricos 50 y 60 estan construidos con articulaciones de seis barras, como se muestra en las figuras 1A a 1D, en cada una de las facetas laterales 510, 610 del entramado poliedrico 50, 60. El entramado poliedrico es convertible de un estado desplegado (figura 5A, figura 6A) a un estado plegado (figura 5C, figura 6C) y viceversa convirtiendo las articulaciones de seis barras de las facetas laterales 510, 610 del estado desplegado al estado plegado y viceversa. En el estado desplegado, el entramado poliedrico 50A, 60A tiene una forma piramidal truncada poligonal incluyendo anillos superiores 52, 62 e inferiores 53, 63 de puntales articulados 3, 4, 5, 6. El anillo superior 52 del entramado poliedrico en la figura 5A incluye tres segmentos de anillo, mientras que el anillo superior 62 del entramado poliedrico de la figura 6A incluye cuatro segmentos de anillo. Cada uno de los segmentos de anillo superiores esta compuesto por dos puntales 3, 4 dispuestos en serie y acoplados por una union giratoria 7a en el centro de los elementos de anillo superior. Los dos puntales 3, 4 corresponden a los dos puntales superiores 3, 4 de la articulacion de seis barras representada, por ejemplo, en la figura 1A. Igualmente, el anillo inferior 62 incluye tres segmentos de anillo (o cuatro para el entramado poliedrico de la figura 6A) y cada uno de los segmentos de anillo inferior esta compuesto por dos puntales 5, 6 dispuestos en serie y acoplados por una union giratoria central 7b. Los anillos superiores 52, 62 e inferiores 53, 63 estan conectados por los puntales 1, 2 que corresponden a los puntales 1, 2 de las articulaciones de seis barras representadas en las figuras 1A-3D, donde dos articulaciones de seis barras adyacentes estan acopladas cinematicamente compartiendo puntales casi verticales 1 o 2. Asf, el entramado poliedrico 50 esta compuesto por tres articulaciones de seis barras, donde dos articulaciones de seis barras adyacentes comparten un puntal casi vertical 1, 2, mientras que el entramado poliedrico 60 esta compuesto por cuatro articulaciones de seis barras, donde dos articulaciones de seis barras adyacentes tambien comparten un

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puntal casi vertical 1, 2.. Dado que el entramado poliedrico esta compuesto por articulaciones de seis barras representadas en la figura 1A, el mismo numero de referencia correspondiente a un puntal de la figura 1A se le asigna al puntal correspondiente en la realizacion representada en las figuras 5A a 5C y las figuras 6A a 6C para simplificar la descripcion.

Las figuras 5A a 5C ilustran esquematicamente la secuencia de plegado relativa al entramado poliedrico plegable que tiene una forma de piramide triangular truncada, desde su configuracion desplegada 50A (figura 5A), pasando por sucesivos estados parcialmente desplegados/plegados (figura 5B), al estado completamente plegado (figura 5C) del entramado poliedrico 50. Con el fin de no complicar los dibujos, solamente los anillos superior 52 e inferior 53 de los puntales articulados y los puntales casi verticales 1, 2 de las articulaciones de seis barras 510 se representan en las figuras 5A-5C, pero no las uniones giratorias 7a-7f situadas en cada uno de la esquina del entramado poliedrico y en el centro de los elementos de anillo superior e inferior.

Por ejemplo, en el estado parcialmente desplegado/plegado representado en la figura 5B, los puntales de los segmentos de anillo superior e inferior han pivotado o girado con respecto a las uniones de bisagra de esquina. El plegado y/o el despliegue se realiza de tal forma que el plegado sea compatible con respecto a todas las facetas 510, lo que se logra haciendo los puntales casi verticales 1, 2 de las articulaciones de seis barras convergentes en un punto de plegado al convertir el entramado poliedrico 50 de un estado desplegado a un estado plegado. Los puntales 3, 4, 5, 6 que forman los anillos superior 52 e inferior 53 estan articulados en un plano de faceta y montados en pivote con respecto a los puntales casi verticales 1, 2 de modo que el angulo diedrico se reduce al convertir el entramado poliedrico del estado desplegado al estado plegado. Preferiblemente, las uniones giratorias centrales 7a y 7b son precargadas elasticamente para proporcionar una fuerza de despliegue a dichos puntales 3, 4, 5, 6 que forman los anillos superior 52 e inferior 53 al cambiar del estado plegado al estado desplegado. Esto se explica con mas detalle en las figuras 10A a 10D. Una ventaja particular del principio de construccion propuesto es que solamente se precisan las uniones de bisagra. Los tres grados de libertad de esta articulacion de seis barras son controlados por la construccion geometrica de la celda unitaria 50, la sincronizacion de las rotaciones de las facetas contiguas 510 y la estructura de anillo cerrada. Se representa un esquema de plegado correspondiente en las figuras 6A a 6C con respecto al entramado poliedrico cuadrilatero.

Las figuras 7A y 7B ilustran esquematicamente una vista en perspectiva y una vista lateral de un entramado poliedrico 70 que tiene una forma hexagonal truncada en el estado desplegado segun otra realizacion de la invencion. De forma similar a los puntales poliedricos representados en las figuras 5A y 6A, el entramado poliedrico 70 incluye las articulaciones de seis barras representadas en la figura 1A en cada una de las facetas laterales 710 del entramado poliedrico 70. El entramado poliedrico 70 incluye ademas una corredera 8 como un medio de sincronizacion en las esquinas superiores que acoplan dos facetas laterales adyacentes 710. Los detalles de la corredera 8 se representan en la figura 8 que ilustra esquematicamente una union superior con una corredera de un entramado poliedrico segun una realizacion de la invencion. La corredera incluye dos barras 8 que acoplan el puntal casi vertical 1, 2 con un puntal 3, 4 del anillo superior y baja los puntales casi verticales 1, 2, cuando el entramado poliedrico es convertido del estado desplegado al estado plegado.

Las figuras 9A, 9B ilustran esquematicamente una vista frontal y una vista despiezada de una union giratoria inferior de un entramado poliedrico donde se usan cojinetes de bolas apropiados para la reduccion del rozamiento y el control de la holgura de las uniones. En principio, solamente son necesarias las uniones giratorias (bisagras 1 DOF) en cada junta, lo que es una mejora significativa en comparacion con la tecnica anterior. La union inferior incluye una parte oscilante inferior 93 y otra superior 94 que permiten la oscilacion de las facetas del entramado poliedrico. La parte oscilante inferior 93 esta fijada al eje del puntal casi vertical 1, 2 y la superior 94 puede girar por medio de cojinetes. Ambas partes oscilantes 93, 94 incluyen un contacto de tope final. Tambien hay oscilacion en la union superior (vease la figura 8). Todos los puntales de anillo 3, 4, 5, 6 de los anillos superior e inferior estan articulados en el plano de faceta, pero tambien oscilados con respecto al puntal casi vertical 1, 2 al que estan conectados, con el fin de liberar el angulo diedrico entre facetas laterales. La razon es que, debido a la secuencia de plegado, en un primer ejemplo los angulos de los puntales casi verticales pueden mantenerse constantes con el fin de seguir un unico recorrido de transformacion como se ilustra en las figuras 1A a 1C. Cuando convergen las partes superiores de los puntales casi verticales 1, 2 (vease la figura 1C), el paso siguiente es reducir los angulos diedricos de faceta, de manera que sean capaces de cerrar mas el paquete a un haz de barras alineadas. Esta es la secuencia de plegado de la faceta que se representa en las figuras 1A a 1D. El ultimo paso (correspondiente al plegado de las articulaciones de seis barras en las facetas laterales representado en las figuras 1C a 1D) es aquel en el que el angulo diedrico tiene que ser reducido a su valor mmimo, definido por el prisma poligonal correspondiente, por ejemplo 120 grados en el caso de la celda unitaria hexagonal regular. El despliegue sigue el recorrido inverso determinado de forma unica: en primer lugar, se libera el extremo inferior de los puntales casi verticales y, por lo tanto, el anillo inferior intenta expandirse inicialmente, empujando los angulos diedricos de faceta de modo que lleguen a su valor de tope (el de la piramide conteniendo la celda unitaria). Este angulo solo es ligeramente mayor que con respecto al prisma correspondiente en los casos de superficies moderadamente curvadas. La segunda fase es una liberacion controlada de todas las facetas conectadas sincronicamente, que se expanden manteniendo constantes los diedros de facetas, lo que, de hecho, fija el angulo de los puntales casi verticales. Dados los grados de libertad de tal puntal, es preferible precargar elasticamente varias uniones, especialmente las uniones 7a, 7b en el medio de las barras superiores e inferiores, para motorizacion, pero principalmente el control de las trayectorias a

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lo largo de un recorrido determinado de forma unica. En este caso, las bisagras en las uniones de esquina de penmetro exterior son bisagras pasivas (no accionadas). Ademas de la secuencia de plegado y liberacion antes descrita, tambien es posible una operacion combinada o simultanea, con la ventaja de reducir la complejidad de los pasos de liberacion, pero con el riesgo de llegar a puntos de despliegue singulares cuando las relaciones geometricas no se estudian atentamente.

Se ilustran uniones elasticamente precargadas en las figuras 10A y 10B que muestran esquematicamente una vista en perspectiva y una vista superior de una bisagra de empuje por muelle segun una realizacion de la invencion. Los puntales 3 y 4 del anillo superior estan acoplados usando una union giratoria incluyendo un muelle helicoidal 95 que es precargado elasticamente para proporcionar una fuerza de despliegue para el despliegue de la estructura de soporte estibada. Segun otra realizacion ilustrada en la figura 10C, en lugar de una bisagra de empuje por muelle, puede emplearse una bisagra elastica ranurada 96 en un tubo continuo. Otra alternativa se ilustra esquematicamente en la figura 10D que representa diferentes vistas de una bisagra respectiva que incluye un accionamiento electrico y un engranaje sinfm 97 en el eje de salida de motor que esta configurado para transmitir potencia a traves de una bisagra de accionamiento para efectuar su apertura o cierre. El movimiento smcrono de las bisagras con un mecanismo de movimiento representado en alguna de las figuras 10A a 10D permite plegar la estructura de manera coherente con el despliegue smcrono accionado. Idealmente, para un entorno de despliegue en el espacio (tal como una antena de satelite), donde las fuerzas gravitacionales son casi cero, la fuerza requerida para abrir la bisagra debera ser minima. Sin embargo, para aplicaciones terrestres, las cargas de despliegue pueden ser significativas.

La explicacion relativa al puntal desplegable segun la presente invencion se ha completado como se ha descrito anteriormente. Ahora, se describira mas adelante un conjunto modular y/o una antena modular desplegable conteniendo los puntales desplegables antes descritos como los modulos basicos. La celda unitaria (puntales poliedricos) descrita en las figuras 5 a 7 puede ser usada como bloques de construccion modulares para construir conjuntos modulares donde los puntales poliedricos contiguos comparten una faceta lateral. A modo de ejemplo, las figuras 11A a 11C ilustran esquematicamente diferentes vistas de un conjunto modular 110 con puntales poliedricos del mismo tipo que las celdas unitarias segun una realizacion de la invencion. El conjunto modular segun la realizacion representada en la figura 11A se forma combinando multiples modulos 70 teniendo cada uno una forma de piramide truncada hexagonal, donde los modulos 70 estan conectados a modulos adyacentes compartiendo una faceta o superficie lateral. Segun otra realizacion, las figuras 12A y 12B ilustran esquematicamente diferentes vistas de un conjunto modular 120 con puntales poliedricos de diferentes tipos. La estructura esferica aproximada se caracteriza por proporcionar un modulo basico 80 formado en forma de una piramide truncada pentagonal regular, y modulos radialmente situados 70 teniendo cada uno una forma de una piramide truncada hexagonal con el fin de aproximarse a una superficie esferica.

Una ventaja de la presente invencion es la simplicidad de la construccion descrita ilustrada en las figuras 11-12. Las celdas contiguas comparten facetas y, por lo tanto, estan sincronizadas automaticamente. La diferencia de esta invencion con respecto a la tecnica anterior es que, con dicha cinematica de faceta y celda unitaria, la celda unitaria puede ser cualquier piramide truncada poligonal y pueden combinarse varios polfgonos diferentes, incluso irregulares. Una realizacion que combina hexagonos 70 y pentagonos 80 se representa en las figuras 12A y 12B. Cada modulo exhibe tambien propiedades de escalabilidad, pero requiere una menor cantidad de elementos estructurales y bisagras que las construcciones similares conocidas de la tecnica. Esto incrementa, por lo tanto, la flexibilidad del diseno en comparacion con la tecnica anterior. La rigidez de la configuracion desplegada se logra por la geometna de las facetas y la distribucion de inercia. Ademas, los dispositivos de sincronizacion aumentan la rigidez, asf como la posibilidad de controlar los dispositivos de liberacion en una direccion invertida cuando la estructura se despliega y retiene. Se puede elegir una arquitectura de celda unica o multiples. Por lo tanto, cada modulo tiene una base geometrica y cinematica simple, que permite estibar los puntales de manera eficiente y tambien garantiza un despliegue controlado, masa reducida y mejor estabilidad. Como se apreciara por la descripcion anterior, configurar un conjunto modular de esta manera en base a un entramado poliedrico como una celda unitaria que, a su vez, se basa en la estructura de soporte articulada de seis barras permite usar las celdas unitarias como 'bloques de construccion' que pueden ser replicados e interconectados a otros puntales poliedricos compartiendo una faceta para realizar una arquitectura poligonal modular de un numero arbitrario de unidades. Asf, el tamano del conjunto modular puede incrementarse anadiendo mas celdas unitarias (puntales poliedricos).

En la tecnica anterior, la geometna celular requiere regularidad y un numero par de lados del polfgono. Por contraposicion, dichas limitaciones ya no son necesarias usando las celdas unitarias propuestas en las figuras 5 a 7. La cinematica definida para dicha celda unitaria permite usar polfgonos irregulares de cualquier numero de lados, desde el tetraedro truncado hasta cualquier numero de lados. La celda unitaria puede ser empaquetada en una lmea. El unico punto a considerar en este caso son las diversas longitudes de los puntales de plegado. Una construccion de celdas multiples con arquitectura irregular es posible. Esto puede permitir optimizar la distribucion de puntales para rigidez, masa, exactitud de forma y estabilidad.

La flexibilidad de esta arquitectura modular se ilustra en las figuras 13A a 13D que ilustran esquematicamente una secuencia de plegado de un conjunto modular 130, donde una combinacion de modulos rectangulares y triangulares forma una estructura desplegable de un reflector, que puede proporcionar optimizacion para rigidez y masa en la

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configuracion desplegada, as^ como control de forma optimizado de las porciones de la malla o membrana reflectora que requieren mas exactitud superficial.

Se ilustra otro ejemplo en las figuras 14A a 14D en las que se ilustra una secuencia de plegado de un conjunto modular del tipo de anillo 140 en base a celdas unitarias hexaedricas 60. Esta realizacion da lugar a una construccion de masa muy eficiente y ngida en comparacion con la tecnica anterior. El tamano del conjunto modular puede incrementarse anadiendo mas celdas unitarias.

La figura 15 ilustra esquematicamente una lmea de control de liberacion 9 de una celda unitaria segun una realizacion de la invencion. El control de los grados de libertad para despliegue determinado de forma unica y construccion isostatica se describe a continuacion. El principio de accionamiento se basa en una distribucion fiable de accionadores elasticos rotacionales o alternativamente bisagras elasticas o motores electricos. Los accionadores elasticos o las bisagras elasticas son preferibles porque no precisan lmeas de potencia en la estructura. De nuevo, para no complicar innecesariamente los dibujos, solamente se representan el entramado poliedrico triangular de la celda unitaria y las lmeas de control de liberacion 9 en las facetas laterales 10, pero no detalles de construccion tales como las bisagras 7 o el mecanismo para uniones elasticamente precargadas (vease las figuras 10A-10D para una vista mas detallada de los accionadores elasticos rotacionales o alternativamente las bisagras elasticas o los motores electricos). La redundancia y la fiabilidad se incrementan mediante sincronizacion. La energfa elastica almacenada en los muelles o las bisagras proporciona la motorizacion de despliegue, asf como el control de los grados de libertad del sistema. La velocidad de despliegue es controlada con un cable 9 liberado con un accionador electrico (no representado) para cada una o para varias celdas. Esto se puede ver en la figura 15 para el caso particular de la celda piramidal triangular 150. Las lmeas de control de liberacion 9 estan unidas a las bisagras centrales 7a del anillo superior 52 y se extienden a traves de las diagonales de las facetas 10. Esta lmea de liberacion puede ser un solo cable desenrollado de un solo accionador. La sincronizacion de esquinas contiguas, la condicion lfmite dclica dentro de la celda, los topes de angulos diedricos de faceta y la longitud controlada del cable de liberacion son los medios de garantizar la unicidad del recorrido de despliegue. El recorrido de despliegue ideal es la transformacion simetrica y homotetica de la geometna, que es un estado de minima energfa y, por lo tanto, estable en el caso de despliegue casi estatico. Otra realizacion de celda unitaria incluyendo una lmea de control de liberacion 9 y la secuencia de plegado/despliegue correspondiente se ilustra en las figuras 16A a 16c. Igual que con la celda piramidal triangular representada en la figura 15, el entramado poliedrico hexagonal 160 incluye lmeas de control de liberacion 9 en las facetas laterales que estan unidas a las bisagras centrales 7a del anillo superior y se extienden a traves de las diagonales de las facetas. La energfa elastica almacenada en los muelles o las bisagras se libera entonces por medio de las lmeas de control 9 para transformar la celda hexagonal 160 del estado plegado al desplegado.

Con el fin de usar el conjunto modular basado en los puntales poliedricos y las articulaciones de seis barras como un reflector de antena para redes de comunicaciones por satelite, se puede montar una malla continua en la cara reflectora, preferiblemente equilibrada por una arquitectura casi simetrica (no representada). Esto puede eliminar problemas de periodicidad de la superficie reflectora (y por lo tanto los lobulos de rejilla) por discontinuidades de la estructura de refuerzo, asf como potenciales fuentes de intermodulacion pasiva. Como una solucion alternativa, se puede usar una concha-membrana construida con silicona reforzada con fibra de carbono. Este tipo de superficie no requiere pretension y, por lo tanto, permite reducir los requisitos de motorizacion, asf como controlar los errores de superficie debidos a tension, tal como facetado y almohadillado (inversion de curvatura en membranas tensadas). La arquitectura de antena de la presente invencion implementa facilmente tecnicas para soportar una malla metalica tensada, pero no se limita a solamente estos tipos de superficies. La estructura novedosa, especialmente la configuracion sin plegado, puede soportar cualquier tipo de superficie, ya sea solida o porosa, tensada o no. Usando materiales estandar aptos para aplicaciones espaciales, la estabilidad de la estructura novedosa cumplira los requisitos de una forma de reflector exacta. La geometna y masa pequena de la arquitectura de la invencion proporciona una rigidez significativa y minima inercia para reducir las distorsiones dinamicas. Ademas, el uso de materiales de bajo coeficiente de expansion termica asegura el mantenimiento de la precision geometrica cuando se somete al entorno termico extremo del espacio. Como una opcion preferida, el material de los puntales debera ser plastico reforzado con fibra de carbono o cualquier otro material de propiedades similares, con el fin de reducir las expansiones termicas y aumentar la relacion de rigidez a masa.

Otro aspecto importante de la invencion es la propiedad de escalabilidad. Esta se entiende como la posibilidad de cambiar las dimensiones de la estructura articulada de seis barras, asf como la celda unitaria construida con articulaciones de seis barras, dentro de un cierto rango. Esto permite cubrir varias dimensiones de la estructura desplegada, adaptando simplemente el tamano de la celda unitaria consiguientemente. El beneficio de esta capacidad de escala es la reduccion del costo de desarrollo. El metodo de escala incluye la consideracion de la rigidez y estabilidad desplegada, la masa general y las dimensiones del paquete plegado.

La presente invencion tambien tiene aplicaciones en ingeniena civil. Las estructuras desplegables tambien pueden emplearse para construcciones de edificios en tierra, alojamientos temporales y permanentes, entramado de techos de alojamientos convencionales, grandes cupulas y puentes extensibles, entre otros. La estructura puede desplegarse in situ despues del montaje en una factona y el transporte en estado plegado. El principio de despliegue tambien opera bajo gravedad a condicion de que la estructura se soporte adecuadamente durante el despliegue y

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las vigas y sus uniones hayan sido correctamente dimensionadas para las cargas. El accionamiento por bisagras elasticas podna ser sustituido por accionadores electricos, lo que tambien proporcionana reversibilidad, si fuese necesario. En el caso de dimensiones muy grandes, la arquitectura modular es entonces la mas adecuada. Un ejemplo se ilustra en la figura 17 que representa esquematicamente una construccion 170 en estado desplegado basado en celdas unitarias triangulares l1 y cuadrilateras 10 segun una realizacion de la invencion. La construccion 170 podna ser la cupula de un edificio circular grande o una tienda plegable, dependiendo de las secciones transversales y las dimensiones de las vigas. La cinematica del despliegue es la descrita con respecto al reflector espacial, con la diferencia de que durante el despliegue se precisa un mastil central que se puede quitar cuando la estructura esta desplegada y la estructura desplegada se soporta en los bordes. Las dobles capas resultantes de barras o vigas proporcionan rigidez y resistencia a la construccion, asf como espacio para aislamiento entre el techo exterior y el techo concentrico interior.

El caso de una celda unitaria de piramide truncada hexagonal (vease las figuras 7A y 7B) se ha modelado en CAD y un modelo de simulacion no lineal de elementos finitos, incluyendo accionamiento en bisagras relevante y par resistivo, con el fin de verificar analfticamente la cinematica del plegado y del despliegue, asf como el accionamiento con una liberacion de cable. Esto se ha realizado con respecto a la celda unitaria hexagonal 160, cuyos resultados se exponen en las figuras 18A a 18D, asf como con respecto a la construccion de multiples celdas que implican hexagonos y pentagonos 190, cuyos resultados se exponen en las figuras 19A a 19D. Los resultados son que las facetas de articulacion de seis barras pueden plegarse y desplegarse manteniendo la compatibilidad con las facetas contiguas y la estructura puede desplegarse de forma especialmente controlada.

Las caractensticas, los componentes y los detalles espedficos de la estructura de las realizaciones antes descritas pueden intercambiarse o combinarse para formar otras realizaciones optimizadas para la respectiva aplicacion segun las reivindicaciones anexas.

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REIVINDICACIONES

1. Un entramado poliedrico construido con articulaciones de seis barras en cada faceta lateral del entramado poliedrico, incluyendo cada estructura articulada de seis barras seis puntales articulados (1, 2, 3, 4, 5, 6), cada uno de ellos acoplado a otros dos mediante una union giratoria (7) para formar un bucle cerrado;

siendo convertible la estructura articulada de seis barras (10) de un estado desplegado (10A) a un estado plegado (10D) y viceversa; en el estado desplegado (10A), la estructura articulada de seis barras (10) forma un trapecio con dos lados paralelos opuestos primero y segundo, formandose cada uno de los lados paralelos opuestos primero y segundo por dos puntales (3, 4; 5, 6) dispuestos en serie y acoplados por una union giratoria central (7a; 7b) en el centro de los lados paralelos primero y segundo; y

en el estado plegado (10D), los dos puntales (3, 4) del primer lado paralelo pivotan alrededor de una primera union giratoria central (7a) de manera que las porciones de extremo opuesto (3c, 4e) de los dos puntales (3, 4) esten yuxtapuestas y los dos puntales (5, 6) del segundo lado paralelo pivotan alrededor de una segunda union giratoria central (7b) de manera que las porciones de extremo opuesto (5f, 5g) de los dos puntales (5, 6) esten yuxtapuestas; donde el entramado poliedrico es convertible de un estado desplegado a un estado plegado y viceversa convirtiendo las articulaciones de seis barras de las facetas laterales (510; 610; 710) del estado desplegado al estado plegado y viceversa; caracterizado porque, en el estado desplegado, el entramado poliedrico (50; 60; 70) tiene una forma de piramide truncada incluyendo un anillo superior e inferior de entramados articulados (3, 4, 5, 6).
2. El entramado poliedrico segun la reivindicacion 1, donde las uniones giratorias centrales primera (7a) y segunda (7b) se alejan una de otra cuando la articulacion de seis barras (10) esta siendo plegada del estado desplegado (10A) al estado plegado (10D).
3. El entramado poliedrico segun la reivindicacion 1, donde las uniones giratorias centrales primera (7a) y segunda (7b) se aproximan inicialmente una a otra cuando la articulacion de seis barras esta siendo plegada del estado desplegado (10A) al estado plegado (10D).
4. Un entramado poliedrico construido con articulaciones de seis barras en cada faceta lateral del entramado poliedrico, incluyendo cada estructura articulada de seis barras seis puntales articulados (41, 42, 43, 44, 45, 46), cada uno acoplado a otros dos mediante una union giratoria (7) para formar un bucle cerrado;

siendo convertible la estructura articulada de seis barras (10) de un estado desplegado (410A) a un estado plegado (410D) y viceversa; caracterizado porque

en el estado desplegado (410A), la estructura articulada de seis barras (410) forma un cuadrilatero con todos los lados opuestos no paralelos, formandose cada uno de los lados opuestos primero y segundo por dos puntales (43, 44; 45, 46) de diferente longitud dispuestos en serie y acoplados por una bisagra (7a; 7b); y

en el estado plegado (410D), los dos puntales (43, 44; 45, 46) de los lados primero y segundo pivotan alrededor de sus bisagras de union (7a, 7b).
5. Un entramado poliedrico segun la reivindicacion 4, donde el entramado poliedrico es convertible de un estado desplegado a un estado plegado y viceversa convirtiendo las articulaciones de seis barras de las facetas laterales (510; 610; 710) del estado desplegado al estado plegado y viceversa; y

en estado desplegado, el entramado poliedrico (50; 60; 70) con forma de piramide truncada poligonal incluye un anillo superior e inferior de puntales articulados (3, 4, 5, 6).
6. Un entramado poliedrico segun al menos una de las reivindicaciones 1 a 3 o 5, donde los puntales (1, 2) de los lados no paralelos de las articulaciones de seis barras (10) convergen hacia un punto de plegado al convertir el entramado poliedrico (50; 60; 70) de un estado desplegado a un estado plegado.
7. Un entramado poliedrico segun al menos una de las reivindicaciones 1 a 3, 5o 6, estando elasticamente precargadas al menos algunas de las uniones giratorias (7) para proporcionar una fuerza de despliegue a dichos puntales (3, 4, 5, 6) que forman el anillo superior (52; 62; 72; 72) y el anillo inferior (53; 63; 73) al cambiar del estado plegado al estado desplegado.
8. Un entramado poliedrico segun al menos una de las reivindicaciones 1 a 3 o cualquiera de las reivindicaciones anteriores 5 a 7, incluyendo ademas un medio de sincronizacion (8), acoplando al menos una esquina dos caras laterales adyacentes (510; 610; 710).
9. Un entramado poliedrico segun al menos una de las reivindicaciones 1 a 3 o cualquiera de las reivindicaciones precedentes 5 a 8, los puntales (3, 4, 5, 6) que forman el anillo superior (52; 62; 72) y el inferior (53; 63; 73) estan

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articulados en un plano de faceta y montados con pivote con respecto a los puntales no paralelos (1, 2) de modo que un angulo diedrico se reduce al convertir el entramado poliedrico del estado desplegado al estado plegado.
10. Un entramado poliedrico segun al menos una de las reivindicaciones 1 a 3 o cualquiera de las reivindicaciones precedentes 5 a 9, teniendo el entramado poliedrico una forma de piramide truncada (70) en el estado desplegado.
11. Un entramado poliedrico segun la reivindicacion 10, teniendo el entramado poliedrico, en el estado desplegado, una forma de piramide hexagonal truncada (70), una forma de piramide triangular truncada (50A), una forma de piramide cuadrilatera truncada (60A) o una forma de piramide pentagonal truncada (80).
12. Un entramado poliedrico segun la reivindicacion 7 o cualquiera de las reivindicaciones precedentes 8 a 11 en cuando dependientes de la reivindicacion 7, donde una velocidad de despliegue de las uniones (7) que estan elasticamente precargadas, se regula con un accionador electrico conectado con una lmea de control (9) montada en las uniones giratorias elasticamente precargadas (7) del anillo superior e inferior.
13. Un conjunto modular incluyendo multiples puntales poliedricos segun al menos una de las reivindicaciones 1 a 3 o cualquiera de las reivindicaciones precedentes 5 a 12, donde puntales poliedricos contiguos comparten una faceta lateral, siendo los puntales poliedricos del mismo tipo, o donde se combinan puntales poliedricos de diferentes tipos.
14. Reflector o estructura de antena desplegable incluyendo un conjunto modular segun la reivindicacion precedente 13, incluyendo ademas una malla continua de una arquitectura casi simetrica o una concha-membrana montada como la superficie reflectora en las facetas superiores de los puntales poliedricos.
15. Reflector o estructura de antena desplegable incluyendo un conjunto modular segun la reivindicacion 13, incluyendo ademas una malla continua de una arquitectura casi simetrica o una concha-membrana montada como la superficie reflectora en las facetas superiores de los puntales poliedricos, cubriendo un rango de dimensiones con caractensticas mecanicas similares.