FR2596356A1 - Flexible support device for solar generators for satellites and space vehicles - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention est relative à un dispositif flexible de support pour les générateurs solaires équipant les satellites et les vaisseaux spatiaux. The present invention relates to a flexible support device for solar generators fitted to satellites and spacecraft.
L'exigence de l'emploi de dispositifs de support flexibles pour les générateurs solaires susdits s'est imposée en raison des difficultés de manipulation et de transport de dispositifs de support rigides, notamment lorsque la puissance électrique des générateurs solaires est relativement élevée et du fait que leur encombrement est prohibitif pour les dispositifs de lancement destinés à mettre en orbite les engins spatiaux équipés de leurs générateurs solaires. The requirement to use flexible support devices for the aforementioned solar generators was imposed due to the difficulties of handling and transporting rigid support devices, especially when the electric power of the solar generators is relatively high and because that their size is prohibitive for launching devices intended to put into orbit spacecraft equipped with their solar generators.
La flexibilité des dispositifs de support proposés dans l'Art antérieur autorise leur disposition à l'état replié, et donc suivant une configuration compacte dans laquelle ils restent jusqu'au moment où ils sont déployés, lorsqu'ils entrent en orbite. De cette manière, la disposition des générateurs solaires demande un espace relativement réduit pendant la phase de décollage. The flexibility of the support devices proposed in the prior art allows their arrangement in the folded state, and therefore in a compact configuration in which they remain until they are deployed, when they enter orbit. In this way, the arrangement of the solar generators requires a relatively small space during the take-off phase.
Les dispositifs de support flexibles connus dans l'Art antérieur sont réalisés à partir - de films polymères, notoirement fabriqués par DU PONT DE
NEMOURS, parmi lesquels celui connu sous le nom de marque
de fabrique "KAPTON" - qui est un polyimide - est le plus
utilisé, et qui se présentent sous forme de films mono
couches stratifiés ou laminés, également utilisés pour la
réalisation de revêtements de contrôle thermique pour sa
tellites et vaisseaux spatiaux : cf. en particulier le Bre
vet FR 25 42278 au nom de la Demanderesse, - ou de matériaux composites à base de résines époxy, qui
sont utilisés pour les parties structurales des satellites
et vaisseaux spatiaux, y compris les antennes.The flexible support devices known in the prior art are made from - polymer films, known to be manufactured by DU PONT DE
NEMOURS, among which the one known under the brand name
"KAPTON" - which is a polyimide - is the most
used, and which are in the form of mono films
laminate or laminate layers, also used for
production of thermal control coatings for its
tellites and spaceships: cf. in particular the Bre
vet FR 25 42278 in the name of the Applicant, - or composite materials based on epoxy resins, which
are used for the structural parts of the satellites
and spaceships, including antennas.
Toutefois, lors de missions spatiales récentes en orbite basse (ou à basse altitude, à savoir à 200-600 km d'altitude), on a remarqué la dégradation drastique des films polymères et des matériaux composites susdits, avec une conséquente diminution de leur durée de vie. En ce qui concerne les polymères, leur dégradation semblerait due à leur réaction avec l'oxygène atomique en combinaison avec l'action des agents existant dans l'environnement spatial, tels que les électrons, le plasma et le rayonnement ultra-violet; dans cet environnement aux effets dégradants, le "KAPTON" est complètement érodé ou ses propriétés physiques sont dégradées complètement avant l'écoulement de sa durée de vie prévisible. However, during recent space missions in low orbit (or at low altitude, namely at 200-600 km altitude), we have noticed the drastic degradation of the above-mentioned polymer films and composite materials, with a consequent reduction in their duration. of life. As far as polymers are concerned, their degradation appears to be due to their reaction with atomic oxygen in combination with the action of agents existing in the space environment, such as electrons, plasma and ultraviolet radiation; in this degrading environment, "KAPTON" is completely eroded or its physical properties are completely degraded before the end of its foreseeable lifespan.
En ce qui concerne les effets de l'environnement spatial sur lesdits matériaux composites à base de résine époxy, cette dernière est également érodée en laissant en place une structure fibreuse dont la résistance est considérablement affaiblie. With regard to the effects of the space environment on said composite materials based on epoxy resin, the latter is also eroded, leaving in place a fibrous structure whose resistance is considerably weakened.
Ces inconvénients ne sont pas éliminés, ni réduits, par les vernis normalement appliqués sur les films polymères (ou les matériaux composites) précités et destinés à améliorer leur rôle de contrôle thermique dans l'environnement spatial. These drawbacks are not eliminated or reduced by the varnishes normally applied to the aforementioned polymer films (or composite materials) and intended to improve their role of thermal control in the space environment.
Ces revêtements sont constitués par des vernis à base de résines époxy et de polyuréthanes, appliqués sur la ou les surfaces exposées, mais le liant de ces vernis est lui aussi érodé complètement pour ne laisser que le seul pigment, de sorte que ces revêtements de protection se sont révélés comme étant non appropriés aux applications spatiales et à résoudre le problème de l'érosion du substrat qu'ils recouvrent. These coatings are constituted by varnishes based on epoxy resins and polyurethanes, applied to the exposed surface (s), but the binder of these varnishes is also completely eroded to leave only the pigment, so that these protective coatings have been found to be unsuitable for space applications and to solve the problem of erosion of the substrate they cover.
Il est vrai que l'on connaît aussi des revêtements de protection constitués par l'oxyde d'un alliage métallique indium/étain et l'oxyde de silicone, qui sont capables de réduire l'érosion, toutefois l'application de tels revêtements sur un dispositif de support flexible pour générateurs solaires se fait sous vide, à l'aide d'équipements coûteux et complexes qui exigent la maîtrise de techniques spéciales de depôt sous vide et des temps d'exécution élevés (ces derniers étant liés as fait que les équipements comportent des chambres de traitement dont le volume est nécessairement relativement réduit par la quantité maximale de polymère à traI- ter), de sorte que les dimensions des films à revêtir normalement ne dépassent pas 1 m de largeur par 2 m de longueur. It is true that there are also known protective coatings constituted by the oxide of a metal alloy indium / tin and silicone oxide, which are capable of reducing erosion, however the application of such coatings on a flexible support device for solar generators is done under vacuum, using expensive and complex equipment which requires the mastery of special techniques of vacuum deposition and high execution times (the latter being linked to the fact that equipment includes treatment chambers, the volume of which is necessarily relatively reduced by the maximum quantity of polymer to be treated), so that the dimensions of the films to be coated normally do not exceed 1 m in width by 2 m in length.
La présente invention a en conséquence pour but de pourvoir à un dispositif de support flexible pour générateurs solaires (ou sondes spatiales ou analogues destinés à équiper un satellite ou un vaisseau spatial, et du type conipor- tant un revêtement de protection contre la dégradation due à l'exposition dans l'environnement spatial, qui répond mieux aux nécessités de la pratique que les dispositifs du meme type connus antérieurement, notamment en ce que - le revêtement conforme à l'invention constitue une protec
tion efficace pour le dispositif expos#é dans l'environ-
nement spatial, tout en exerçant un rôle de contrôle ther
mique également efficace, qui lui permet de remplacer avan
tageusement les vernis à base de résines époxy et de polyu
uréthanes précités, - l'application de ce revetement est facile et rapide.The present invention therefore aims to provide a flexible support device for solar generators (or space probes or the like intended to equip a satellite or a spacecraft, and of the type comprising a protective coating against degradation due to exposure in the space environment, which better meets the needs of the practice than devices of the same type previously known, in particular in that - the coating according to the invention constitutes a protec
effective for the device exposed in the environment
spatial, while exercising a control role ther
also effective mique, which allows it to replace avan
tagging varnishes based on epoxy resins and polyu
aforementioned urethanes, - the application of this coating is quick and easy.
La présente invention a pour objet un dispositif de support flexible pour générateurs solaires, sondes spatiales ou analogues, qui est destiné à rester replié pendant le lancement d'un satellite ou vaisseau spatial équipé de ce dispositif jusqu'au moment de son entrée en orbite basse où il est déployé, et qui comporte un revêtement de protection de sa surface exposée à l'environnement spatial, comprenant une matière de base et un liant, lequel dispositif est caractérisé en ce que le liant dudit revêtement de protection est élastomère fluoré, utilisé en proportion appropriée. The present invention relates to a flexible support device for solar generators, space probes or the like, which is intended to remain folded during the launching of a satellite or spacecraft equipped with this device until the moment of its entry into low orbit where it is deployed, and which comprises a protective coating for its surface exposed to the space environment, comprising a base material and a binder, which device is characterized in that the binder of said protective coating is fluorinated elastomer, used in appropriate proportion.
La matière de base du revêtement selon l'invention peut être elle aussi, comme le liant, constituée par un élastomère fluoré. En outre, le revêtement selon l'invention peut être chargé soit avec un pigment inerte isolant, soit avec de la poudre de carbone ou d'argent ou autre charge électrocon ductrice, ces charges étant utilisées en proportions appropriées. The base material of the coating according to the invention can also be, like the binder, constituted by a fluorinated elastomer. In addition, the coating according to the invention can be loaded either with an inert insulating pigment, or with carbon or silver powder or other electroconductive filler, these fillers being used in appropriate proportions.
Outre les dispositions qui précèdent, l'invention comprend encore d'autres dispositions, qui ressortiront de la description qui va suivre. In addition to the foregoing provisions, the invention also comprises other provisions, which will emerge from the description which follows.
Il va de soi que: bien que le revêtement de protection selon l'invention soit destiné à être utilisé plus particulièrement en coopération avec un dispositif flexible de support pour générateurs solaires équipant un satellite ou un vaisseau spatial, et donc exposé à un environnement qui est très rude, notamment à cause des chocs thermiques et du rayonnement solaire et cosmique, la description qui va suivre est donnée en tant qu'exemple d'illustration de l'invention et qu'elle est susceptible de s'étendre à d'autres applications que celles limitées à l'environnement spatial. It goes without saying that: although the protective coating according to the invention is intended to be used more particularly in cooperation with a flexible support device for solar generators fitted to a satellite or a spacecraft, and therefore exposed to an environment which is very rough, in particular because of thermal shocks and of solar and cosmic radiation, the description which follows will be given as an illustrative example of the invention and that it is capable of being extended to other applications than those limited to the space environment.
Comme il a été précisé plus haut, un dispositif de support flexible pour générateurs (ou cellules) solaires destiné à être déployé dans l'espace extra-terrestre est réalisé à partir d'un film de polymère d'épaisseur appropriée et de préférence en "KAPTON", sur lequel les générateurs solaires sont disposés suivant une quelconque configuration désirée et maintenus en place par collage avec un adhésif connu en soi pour ce type d'application,et en particulier constitué par un adhésif classique à base de silicone, tel que celui connu sous la désignation RTV-566 de GENERAL ELECTRIC, qui présente une bonne adhérence par rapport au "KAPTON" et a une bonne tenue dans l'environnement spatial typique des orbites à basse altitude. La protection de la surface du "KAPTON" exposée à cet environnement est obtenue en appliquant un revêtement dont le liant est un élastomère fluoré. Des revêtements de ce type, susceptibles d'être utilisés dans le cadre de la présente invention sont ceux connus sous le nom de marque de fabrique "ELECTRODAG", qui sont produits par ACHESON COLLOIDS et vulcanisent à la température ambiante, et qui sont prêts à l'emploi par application à la brosse; ils peuvent aussi être appliqués par pulvérisation ou par trempage après dilution dans un solvant. As indicated above, a flexible support device for solar generators (or cells) intended to be deployed in extraterrestrial space is produced from a polymer film of appropriate thickness and preferably in " KAPTON ", on which the solar generators are arranged in any desired configuration and held in place by bonding with an adhesive known per se for this type of application, and in particular consisting of a conventional silicone-based adhesive, such as that known as RTV-566 from GENERAL ELECTRIC, which has good adhesion compared to "KAPTON" and has good behavior in the space environment typical of low altitude orbits. Protection of the "KAPTON" surface exposed to this environment is obtained by applying a coating, the binder of which is a fluorinated elastomer. Coatings of this type which can be used in the context of the present invention are those known under the trade name "ELECTRODAG", which are produced by ACHESON COLLOIDS and vulcanize at room temperature, and which are ready to be used. use by brush application; they can also be applied by spraying or by soaking after dilution in a solvent.
Ces revêtements "ELECTRODAG" sont à base d'un élastomère fluoré connu sous le nom de marque de fabrique "VISON" et qui est produit par DU PONT DE NEMOURS. Cet élastomère fluoré peut être avantageusement chargé avec un pigment inerte isolant ou de la poudre de carbone ou d'argent, destinées à obtenir un large éventail de valeurs de résistance électrique superficielle, par exemple pour réduire l'accumulation de charge spatiale. These "ELECTRODAG" coatings are based on a fluorinated elastomer known under the trade name "VISON" and which is produced by DU PONT DE NEMOURS. This fluorinated elastomer can advantageously be loaded with an inert insulating pigment or with carbon or silver powder, intended to obtain a wide range of values of surface electrical resistance, for example to reduce the accumulation of spatial charge.
En outre, ces revêtements se prêtent bien à l'emploi en association avec des dispositifs de support destinés à être repliés et dépliés, en raison de leur flexibilité. De plus, ces revêtements assurent non seulement la protection contre l'environnement rude existant dans les orbites à basse altitude, mais également un contrôle thermique permettant de remplacer avantageusement les vernis à base de résines époxy et de polyuréthanes. L'efficacité de revêtements à base d'élastomère fluoré a été démontrée pendant une mission spatiale et après des analyses au sol qui n'ont remarqué aucun signe d'érosion de la part des atomes d'oxygène. In addition, these coverings lend themselves well to use in combination with support devices intended to be folded and unfolded, because of their flexibility. In addition, these coatings not only provide protection against the harsh environment existing in low-altitude orbits, but also provide thermal control which advantageously replaces varnishes based on epoxy resins and polyurethanes. The effectiveness of coatings based on fluorinated elastomer was demonstrated during a space mission and after ground analyzes which did not notice any sign of erosion on the part of the oxygen atoms.
Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ces modes de mise en oeuvre, de réalisation et d'application qui viennent d'être décrits de façon plus explicite; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes qui peuvent venir à l'esprit du technicien en la matière, sans s'écarter du cadre, ni de la portée, de la présente invention : par exemple, l'emploi des revêtements de protection à base d'élastomère fluoré n'est pas limité aux dispositifs de support pour générateurs solaires, mais il s'étend également à la protection d'une quelconque surface exposée dans l'environnement spatial existant dans les orbites à basse altitude. As is apparent from the above, the invention is in no way limited to those of these modes of implementation, embodiment and application which have just been described more explicitly; on the contrary, it embraces all the variants which may come to the mind of the technician in the matter, without departing from the framework, or the scope, of the present invention: for example, the use of protective coatings based on fluorinated elastomer is not limited to support devices for solar generators, but it also extends to the protection of any exposed surface in the space environment existing in low altitude orbits.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |