ES2952934T3 - Dispositivo de despliegue - Google Patents

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Emmanuel Texier
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Abstract

La presente invención se refiere a un dispositivo de despliegue (20) destinado a ser colocado sobre una estructura portante (80), caracterizado porque comprende: · un primer instrumento (11) y un segundo instrumento (12), · un mecanismo de despliegue que comprende: o un brazo principal (14) conectado a una cara (81) de la estructura de soporte (80) en un primer punto de unión, por un lado, y al primer instrumento (11), por otro lado, el segundo instrumento (12) estando conectado al brazo principal (14), o un motor principal (15) configurado para accionar el brazo principal (14) con relación a la cara (81), o un motor secundario (16) configurado para accionar el segundo instrumento (12) en en relación con el brazo principal (14), y porque los dos instrumentos (11, 12) son aptos para pasar de una configuración almacenada, uno sobre el otro, en la cara (81) de la estructura portante (80), a una configuración desplegada en la que los dos instrumentos (11, 12) están distanciados entre sí y de la estructura portante (80), y/o viceversa. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo de despliegue
La presente invención se refiere a un dispositivo de despliegue de dos instrumentos. Se aplica, en particular, en el campo de los equipos espaciales que deben desplegarse en órbita y, más concretamente, a los equipos espaciales para satélites, como antenas, espejos y otros instrumentos. Sin embargo, la invención es aplicable a cualquier otro campo en el que sea deseable desplegar un conjunto de al menos dos instrumentos de una estructura de soporte. La invención se describe en la presente solicitud de patente en el ámbito del espacio, con las antenas como instrumentos como ejemplo principal, ya que las antenas se ven particularmente afectadas por la invención. No obstante, la invención puede aplicarse de forma similar a otros instrumentos y/o en un contexto distinto del espacial. Es práctica común colocar antenas en un satélite para enviar ancho de banda a la Tierra. Las soluciones existentes consisten en utilizar un mecanismo de apilamiento simple o doble para almacenar las antenas en el satélite y un conjunto de brazos con un conjunto de motores dedicados a cada antena para desplegar cada una de ellas. Esto demuestra que el número de antenas por lado del satélite es limitado. Además, para poder desplegar varias antenas, las soluciones del estado de la técnica requieren un gran número de brazos y motores. El documento US 9004409 divulga un dispositivo de despliegue en el que los instrumentos de dos brazos principales diferentes se superponen en una configuración almacenada. Esto tiene consecuencias negativas para la disposición externa del satélite y da lugar a una cinemática de despliegue compleja. Por último, tener que llevar un gran número de brazos y motores también significa que la masa de todos los mecanismos que intervienen en el despliegue de las antenas es elevada, lo que no es deseable.
La invención pretende paliar todos o algunos de los problemas mencionados proponiendo un dispositivo de despliegue con la ventaja de ser compacto, que permite ahorrar espacio y masa a bordo en el satélite y simplificar la disposición externa.
A tal fin, la invención tiene por objeto un dispositivo de despliegue destinado a ser colocado sobre una estructura de soporte, que comprende:
• un primer instrumento y un segundo instrumento,
• un mecanismo de despliegue que comprende :
° un brazo principal conectado a una cara de la estructura de soporte en un primer punto de fijación, por una parte, y al primer instrumento, por otra, estando el segundo instrumento conectado al brazo principal,
° un motor principal configurado para accionar el brazo principal en relación con la cara,
° un motor secundario configurado para accionar el segundo instrumento con respecto al brazo principal,
siendo los dos instrumentos capaces de pasar de una configuración almacenada uno encima del otro en la cara de la estructura de soporte a una configuración desplegada en la que los dos instrumentos están separados entre sí y de la estructura de soporte, y/o viceversa, mediante la rotación del segundo instrumento por el motor secundario. Ventajosamente, el mecanismo de despliegue comprende un brazo secundario conectado, por una parte, al brazo principal en un segundo punto de fijación y, por otra, al segundo instrumento.
Ventajosamente, el motor principal está configurado para accionar el brazo principal en rotación con respecto a la cara de la estructura de soporte a lo largo de un eje principal de rotación.
Ventajosamente, la cara de la estructura de soporte se extiende a lo largo de un plano XY definido por un primer eje X y por un segundo eje Y sustancialmente perpendicular al primer eje X y el eje principal es paralelo al plano XY Ventajosamente, el eje principal es secante al plano XY
Ventajosamente, el eje principal es perpendicular al plano XY
Según una realización, en la que N es un número entero mayor o igual a 1, al menos el brazo principal y/o el brazo secundario, si está presente, están conectados al instrumento al que está conectado el brazo mediante N secciones de brazo y N motores, cada uno asociado a una sección de brazo y configurado para accionar la sección de brazo asociada, con el fin de posicionar el instrumento al que está conectado dicho brazo con respecto al otro de los dos instrumentos.
Según una realización de la invención, los instrumentos son antenas.
La invención también se refiere a un satélite que comprende al menos un dispositivo de despliegue como el descrito en esta solicitud.
La invención se comprenderá mejor y otras ventajas resultarán evidentes a partir de la descripción detallada de una realización dada a modo de ejemplo, cuya descripción se ilustra mediante el dibujo adjunto en el que:
la figura 1 representa esquemáticamente un dispositivo de despliegue en configuración almacenada según la invención,
la figura 2 representa esquemáticamente un dispositivo de despliegue en configuración desplegada según la invención,
la figura 3 representa esquemáticamente un dispositivo de despliegue según la invención,
la figura 4 representa esquemáticamente un dispositivo de despliegue según la invención en una configuración almacenada, durante el despliegue y en una configuración desplegada,
la figura 5 representa esquemáticamente una vista superior de la cara de la estructura de soporte en la que se basa una realización del dispositivo de despliegue según la invención,
la figura 6 representa esquemáticamente una vista superior de la cara de la estructura de soporte sobre la que se basa otra realización del dispositivo de despliegue según la invención,
la figura 7 representa esquemáticamente otra realización de un dispositivo de despliegue según la invención en la configuración desplegada,
la figura 8 representa esquemáticamente una vista de la cinemática de despliegue de dos dispositivos de despliegue según la invención,
la figura 9 representa esquemáticamente un satélite que comprende al menos un dispositivo de despliegue según la invención.
En aras de la claridad, los mismos elementos llevarán las mismas marcas de referencia en las distintas figuras. La figura 1 representa esquemáticamente un dispositivo de despliegue 10 en configuración almacenada según la invención. El dispositivo de despliegue 10 según la invención está destinado a ser posicionado sobre una estructura de soporte 80, por ejemplo un satélite. Comprende un primer instrumento 11 y un segundo instrumento 12, por ejemplo antenas, y un mecanismo de despliegue 13. Los dos instrumentos 11, 12 pueden pasar de una configuración almacenada uno encima del otro en la cara 81 de la estructura de soporte 80 (como se muestra en la figura 1) a una configuración desplegada en la que los dos instrumentos 11, 12 están distanciados entre sí y de la estructura de soporte 80, y/o viceversa. En la configuración almacenada, los instrumentos 11, 12 están uno encima del otro. Pueden colocarse uno encima del otro, con la cara de uno en contacto con la cara del otro. Pero también pueden estar uno encima del otro sin ningún contacto físico entre ellos. Además, los instrumentos 11, 12 uno encima del otro en la configuración almacenada no están necesariamente superpuestos en su totalidad. Un instrumento puede estar parcialmente por encima del otro.
En la configuración almacenada, las dos antenas pueden almacenarse enfrentadas u opuestas. En otras palabras, una superficie activa de una de las antenas puede estar frente a una superficie activa o frente a una superficie inactiva de otra antena.
Cabe señalar que la invención se describe con dos antenas, pero es obvio que el mismo principio se aplica a tres o más antenas, superponiéndolas en una configuración almacenada y desplegándolas de manera similar a la que se explicará a continuación.
La figura 2 representa esquemáticamente el dispositivo de despliegue 10 en la configuración desplegada según la invención. El mecanismo de despliegue 13 comprende un brazo principal 14 conectado a una cara 81 de la estructura de soporte 80 en un primer punto de fijación 82, por una parte, y al primer instrumento 11, por otra. El segundo instrumento 12 está conectado al brazo principal 14. También comprende un motor principal 15 configurado para accionar el brazo principal 14 con respecto a la cara 81, y un motor secundario 16 configurado para accionar el segundo instrumento 12 con respecto al brazo principal 14. El motor principal 15 se coloca ventajosamente en el primer punto de fijación 82. El motor principal 15 puede ser un único motor. El motor principal 15 debe entenderse como un conjunto de motores, por ejemplo dos motores, o tres en función de las necesidades de accionamiento. De este modo, el dispositivo de despliegue según la invención permite desplegar dos antenas utilizando sólo dos conjuntos de motores (motor principal y motor secundario) y un único brazo.
La figura 3 representa esquemáticamente el dispositivo de despliegue 10 según la invención. El dispositivo de despliegue 10 también puede incluir un motor adicional 17 para orientar el primer instrumento 11.
La figura 4 representa esquemáticamente un dispositivo de despliegue 20 según la invención en una configuración almacenada, durante el despliegue y en una configuración desplegada.
En la configuración almacenada, los dos instrumentos 11, 12 están uno encima del otro y cerca de la cara 81 de la estructura de soporte 80.
Una vez que el satélite está en posición para llevar a cabo su misión, el dispositivo de despliegue 20 se activa para cambiar a su configuración desplegada. El motor principal 15 acciona el brazo principal 14, que se desplaza entonces en relación con la estructura de soporte 80. Los instrumentos 11 y 12 siguen enfrentados.
En la configuración desplegada, una vez que el brazo principal 14 ha alcanzado su posición desplegada, los dos instrumentos se mueven uno respecto al otro. El motor secundario 16 acciona el segundo instrumento 12 y lo orienta hacia la posición deseada. Al final del despliegue, es decir, en la configuración desplegada, los dos instrumentos 11, 12 se encuentran a una distancia el uno del otro y de la estructura de soporte 80.
Hay dos escenarios posibles para mover los dos instrumentos uno respecto al otro. Si un instrumento, por ejemplo 11, se almacena en el instrumento 12 con la cara activa del instrumento 11 orientada hacia la cara inactiva del instrumento 12 (en otras palabras, el instrumento 12 "da la espalda" al instrumento 11), entonces el motor secundario 16 puede estar configurado para mover el segundo instrumento 12 rotacionalmente alrededor de un eje sustancialmente perpendicular al brazo principal 14. Los dos instrumentos, así escalonados, miran en la misma dirección.
Si un instrumento, por ejemplo 11, está almacenado en el instrumento 12 con la cara activa del instrumento 11 orientada hacia la cara activa del instrumento 12 (en otras palabras, el instrumento 12 está orientado hacia el instrumento 11), entonces el motor secundario 16 está configurado para mover rotacionalmente el segundo instrumento alrededor de un eje situado en uno de los planos entre los dos instrumentos en la posición almacenada. Los dos instrumentos, en esta posición desplegada, miran en la misma dirección. El mismo despliegue tiene lugar para los dos instrumentos 11, 12 almacenados con sus caras inactivas enfrentadas.
También es posible mover los dos instrumentos 11, 12 desde la posición desplegada a la configuración almacenada procediendo a la inversa: el motor secundario 16 acciona el segundo instrumento 12 para orientarlo frente al primer instrumento, y el motor principal 15 acciona el brazo principal 14 para devolverlo cerca de la cara 81 de la estructura de soporte 80.
En otra realización de la invención, el mecanismo de despliegue 13 puede comprender un brazo secundario 21 conectado al brazo principal 14 en un segundo punto de fijación 22, por un lado, y al segundo instrumento 12, por otro. El brazo secundario 21 permite determinar la orientación del segundo instrumento 12 con respecto al primer instrumento 11 y a la estructura de soporte 80.
La figura 5 representa esquemáticamente una vista superior de la cara 81 de la estructura de soporte 80 sobre la que se basa una realización del dispositivo de despliegue 40 según la invención. Como se ha explicado anteriormente, el motor principal 15 está configurado para accionar el brazo principal 14. Preferiblemente, el accionamiento del brazo principal 14 es en rotación con respecto a la cara 81 de la estructura de soporte 80 a lo largo de un eje principal de rotación 31.
Si la cara 81 de la estructura de soporte 80 se define como extendiéndose a lo largo de un plano XY definido por un primer eje X y por un segundo eje Y, perpendicular o sustancialmente perpendicular al primer eje X, el eje principal 31 puede ser paralelo al plano XY, como se muestra en la figura 5.
La figura 6 representa esquemáticamente una vista superior de la cara 81 de la estructura de soporte 80 sobre la que se basa otra realización del dispositivo de despliegue 30, 50, 60 según la invención. En esta realización, el eje principal 31 puede ser secante al plano XY En las otras figuras, el eje principal 31 forma un ángulo con la cara 81 en la configuración desplegada y este ángulo está comprendido entre 20 y 40°, preferentemente alrededor de 30°. Puede ser perpendicular al plano XY, es decir, a 90°, como se muestra en la figura 6.
La figura 7 representa esquemáticamente otra realización de un dispositivo de despliegue 70 según la invención en la configuración desplegada. Al menos un brazo, es decir, el brazo principal 14 y/o el brazo secundario 21, puede estar conectado al instrumento 11, respectivamente 12 al que está conectado el brazo, mediante una o más secciones de brazo 711, 712 y uno o más motores 721, 722, cada uno asociado a una sección de brazo y configurado para accionar la sección de brazo asociada, con el fin de posicionar el instrumento 11, respectivamente 12 al que está conectado dicho brazo con respecto al otro de los dos instrumentos. En el ejemplo ilustrado, el brazo principal 14 del dispositivo de despliegue situado en el lado derecho del satélite está conectado al instrumento 11 mediante una sección de brazo 711 y un motor 721 asociado a la sección de brazo 711 que permite accionar la sección de brazo 711 para posicionar el instrumento 11 conectado al brazo principal 14.
Según el mismo principio, el brazo secundario 21 podría estar conectado al instrumento 12 por otra sección de brazo 713 con un motor 723 (71N y 72N, siendo N igual a 3), para orientar el instrumento 12 conectado al brazo secundario 21. También son posibles otras secciones del brazo. Si, por ejemplo, un brazo está conectado a su instrumento por tres secciones de brazo, se le asociarán otros tres motores.
Siendo N un número entero mayor o igual a 1, al menos uno de los brazos 14, 21 puede estar conectado al instrumento 11, 12 al que está conectado el brazo mediante N secciones de brazo 71N y N motores 72N, cada uno asociado a una sección de brazo y configurado para accionar la sección de brazo asociada, de forma que posicione el instrumento 11, 12 al que está conectado dicho brazo con respecto al otro de los dos instrumentos.
La figura 8 representa esquemáticamente una vista de la cinemática de despliegue de dos dispositivos de despliegue según la invención. Cada dispositivo comprende un primer instrumento 11 y un segundo instrumento 12 (como se ha comentado anteriormente, podría comprender más de dos instrumentos), un mecanismo de despliegue 13 que comprende el brazo principal 14 conectado a la cara 81 de la estructura de soporte 80 por un lado y al primer instrumento 11 por el otro, un motor principal configurado para accionar el brazo principal 14 en relación con la cara 81, y un motor secundario 16 configurado para accionar el segundo instrumento 12 en relación con el brazo principal 14.
Al desplegarse, cada dispositivo de despliegue se desplaza a lo largo de una cierta trayectoria predefinida y sus elementos (brazos e instrumentos) ocupan un cierto volumen durante esta trayectoria, también predefinido. Para garantizar el correcto despliegue sin colisiones de los dispositivos, los brazos (principal y secundario), las secciones de los brazos y los motores se colocan en función de las necesidades y limitaciones de disposición en cada caso. La invención proporciona una solución que permite reducir en un factor de 2 el número de brazos y mecanismos de una cara de satélite. Esta solución también reduce el peso a bordo y los costes de equipamiento. Por último, el despliegue de los dos instrumentos distanciados entre sí después de desplegar el brazo principal 14 a distancia de la estructura de soporte 80 abre nuevas posibilidades en cuanto a la disposición de las antenas.
La figura 9 representa esquemáticamente un satélite 90 que comprende al menos un dispositivo de despliegue según la invención. En la figura 8, el satélite comprende dos dispositivos de despliegue 10, 20. Puede incluir tres o más. Los dispositivos de despliegue pueden ser idénticos entre sí, o diferentes según las variantes presentadas anteriormente.
Los dispositivos mostrados aquí comprenden dos antenas 11, 12, pero cada dispositivo de despliegue puede comprender más de dos instrumentos.
Finalmente, los dispositivos de despliegue pueden estar en una sola cara de la estructura de soporte 80 o en diferentes caras de la estructura de soporte 80 dependiendo del uso deseado de los instrumentos.

Claims (9)

REIVINDICACIONES
1. Dispositivo de despliegue (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70) para su colocación sobre una estructura de soporte (80), que comprende:
- un primer instrumento (11) y un segundo instrumento (12),
- un mecanismo de despliegue (13) que comprende:
° un brazo principal (14) que puede ser conectado a una cara (81) de la estructura de soporte (80) en un primer punto de fijación (82), por una parte, y al primer instrumento (11), por otra, estando el segundo instrumento (12) conectado al brazo principal (14),
° un motor principal (15) configurado para accionar el brazo principal (14) con respecto a la cara (81), ° un motor secundario (16) configurado para accionar el segundo instrumento (12) con respecto al brazo principal (14),
estando dicho dispositivo de despliegue caracterizado porque los dos instrumentos (11, 12) son capaces de pasar de una configuración almacenada uno encima del otro en la cara (81) de la estructura de soporte (80) a una configuración desplegada en la que los dos instrumentos (11, 12) se encuentran distanciados entre sí y de la estructura de soporte (80), y/o viceversa, mediante el desplazamiento del segundo instrumento (12) en rotación por el motor secundario (16).
2. Dispositivo de despliegue (20, 30, 40, 50, 60, 70) según la reivindicación 1, caracterizado porque el mecanismo de despliegue (13) comprende un brazo secundario (21) conectado por un lado al brazo principal (14) en un segundo punto de fijación (22) y por otro lado al segundo instrumento (12).
3. Dispositivo de despliegue (30, 40, 50, 60, 70) según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el motor principal (15) está configurado para accionar el brazo principal (14) en rotación con respecto a la cara (81) de la estructura de soporte (80) a lo largo de un eje principal de rotación (31).
4. Dispositivo de despliegue (40, 70) según la reivindicación 3, caracterizado porque la cara (81) de la estructura de soporte (80) se extiende en un plano (XY) definido por un primer eje (X) y por un segundo eje (Y) sustancialmente perpendicular al primer eje (X), y porque el eje principal (31) puede ser paralelo al plano (XY).
5. Dispositivo de despliegue (50, 60, 70) según la reivindicación 3, caracterizado porque la cara (81) de la estructura de soporte (80) se extiende en un plano (XY) definido por un primer eje (X) y por un segundo eje (Y) sustancialmente perpendicular al primer eje (X), y porque el eje principal (31) puede ser secante al plano (XY).
6. Dispositivo de despliegue (60, 70) según la reivindicación 5, caracterizado porque el eje principal (31) es perpendicular al plano (XY).
7. Dispositivo de despliegue (70) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, siendo N un número entero mayor o igual que 1, caracterizado porque al menos el brazo principal (14) y/o el brazo secundario (21), si está presente, están conectados al instrumento (11, 12) al que está conectado el brazo mediante N secciones de brazo (71N) y N motores (72N), cada uno asociado a una sección de brazo y configurado para accionar la sección de brazo asociada, con el fin de posicionar el instrumento (11, 12) al que está conectado dicho brazo con respecto al otro de los dos instrumentos.
8. Dispositivo de despliegue (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los instrumentos son antenas.
9. Satélite (90), caracterizado porque comprende al menos un dispositivo de despliegue (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70) según una de las reivindicaciones anteriores.
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