FR2684638A1 - Method and device for deploying a mechanical structure - Google Patents

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Abstract

Method and device for progressively deploying a structure (6), for example by driving it in rotation. This rotation is driven by controlled heating (7) of a spring (3) or other drive member, made of preshaped (pretaught) shape memory alloy. The spring (3) then deforms progressively, and the deployment of the structure (6) takes place progressively in the same way, and in a manner which can be controlled over time.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR LE DEPLOIEMENT D'UNE
STRUCTURE MECANIQUE
La présente invention se rapporte à un procédé et à un dispositif pour le déploiement d'une structure mécanique, telle que par exemple une antenne ou des panneaux solaires de satellite ou tout autre type de structure destinée à être déployée de toute manière, que ce soit par rotation autour d'un axe, par translation, ou autre, le domaine d'application de ce dispositif de déploiement n' étant nullement limité à celui des satellites.
METHOD AND DEVICE FOR DEPLOYING A
MECHANICAL STRUCTURE
The present invention relates to a method and a device for the deployment of a mechanical structure, such as for example an antenna or solar satellite panels or any other type of structure intended to be deployed in any way, whether by rotation about an axis, by translation, or other, the field of application of this deployment device being in no way limited to that of satellites.

Les dispositifs connus qui sont utilisés pour réaliser de telles fonctions de déploiement font soit appel à des motorisations par ressorts précontraints, soit à des motorisations par des moteurs électriques. The known devices which are used to carry out such deployment functions make use either of motorizations by prestressed springs, or to motorizations by electric motors.

Les dispositifs à ressorts précontraints ont, dans le cas où ils sont utilisés tels quels, c1est-à-dire sans dispositif de régulation de vitesse, pour gros invonvénient d ' engendrer un choc mécanique important en fin de déploiement de la structure. I1 est en effet à priori impossible d ' obtenir simultanément une forte marge de motorisation et un faible choc en fin de déploiement avec de tels ressorts précontraints. Un couple moteur important est nécessaire pour déployer la structure et vaincre les éventuels "points durs". Ce couple moteur induit une vitesse de déploiement qui augmente jusqu ' à devenir maximale en fin de course, d'où un choc important en fin de déploiement, ce qui conduit finalement à renforcer la structure à déployer par addition de mâtière, et donc de masse supplémentaire, générant à son tour un complément de couple de motorisation à prévoir. The devices with pre-stressed springs have, if they are used as such, that is to say without speed control device, for the big disadvantage of generating a significant mechanical shock at the end of deployment of the structure. It is indeed a priori impossible to simultaneously obtain a large motorization margin and a low impact at the end of deployment with such preloaded springs. A significant motor torque is necessary to deploy the structure and overcome any "hard points". This engine torque induces a deployment speed which increases until it becomes maximum at the end of the race, resulting in a significant shock at the end of deployment, which ultimately leads to strengthening the structure to be deployed by adding material, and therefore mass additional, in turn generating additional engine torque to be expected.

Une bonne fiabilité du déploiement conduit alors à un dimensionnement de mécanisme permettant d'obtenir une marge de couple suffisante moyennant une pénalisation en masse du mécanisme et des structures à déployer. Good deployment reliability then leads to a dimensioning of the mechanism making it possible to obtain a sufficient torque margin by means of a mass penalty for the mechanism and the structures to be deployed.

I1 existe des dispositifs à ressorts précontraints qui sont équipés d'un régulateur de vitesse apte à limiter la vitesse en cours de déploiement pour la maintenir en dessous d ' une valeur prédéfinie. I1 en résulte une réduction significative du choc en fin de course, mais en revanche la fiabilité du dispositif de déploiement diminue sensiblement en raison de la technologie des systèmes de régulation utilisés qui introduisent des couples résistants supplémentaires difficilement maitrisables. There are prestressed spring devices which are equipped with a speed regulator capable of limiting the speed during deployment in order to keep it below a predefined value. I1 results in a significant reduction of the shock at the end of the race, but on the other hand the reliability of the deployment device decreases appreciably due to the technology of the regulation systems used which introduce additional resistant torques which are difficult to control.

Un autre inconvénient des dispositifs à ressorts précontraints est qu'ils ne sont pas réversibles, et donc qu'ils ne peuvent servir qu'une fois, pour mouvoir la structure dans un seul sens sans pouvoir la ramener à sa position initiale. Another disadvantage of prestressed spring devices is that they are not reversible, and therefore that they can only be used once, to move the structure in one direction without being able to return it to its initial position.

Les dispositifs utilisant des moteurs électriques sont satisfaisants sur le plan de l'efficacité et de la fiabilité, et n induisent pas de choc mécanique important en fin de course. Devices using electric motors are satisfactory in terms of efficiency and reliability, and do not induce significant mechanical shock at the end of the race.

Ils peuvent être - soit à entrainement direct : la structure à déployer est
entrainée directement par le moteur, ce qui nécessite d'utiliser
des moteurs suffisamment gros pour garantir une marge de
motorisation correcte.
They can be - either direct drive: the structure to be deployed is
driven directly by the motor, which requires using
motors large enough to guarantee a margin of
correct motorization.

- soit à moto-réducteur il y a une démultiplication du système
d ' entrainement de la structure. Ces dispositifs permettent
d'obtenir une marge de motorisation importante ainsi qu'une
faible vitesse de déploiement, et donc de limiter le choc en fin
de course.
- either with a gear motor there is a reduction in the system
of structure training. These devices allow
obtain a significant engine margin as well as a
low deployment speed, and therefore limit the shock at the end
race.

Ces dispositifs d'entrainement par moteur électrique. à moto-réducteur ou non, présentent 1 'avantage d ' avoir un couple de démarrage très supérieur au couple nominal, ce qui permet de vaincre aisément l'essentiel les couples résistants dus aux frottements secs uniquement présents à vitesse nulle. These electric motor drive devices. with a gear motor or not, have the advantage of having a starting torque much greater than the nominal torque, which makes it possible to easily overcome most of the resistant torques due to dry friction only present at zero speed.

Ils ont en revanche pour inconvénient de conduire à des dispositifs de motorisation d'encombrement important, utilisant une électronique de commande assez complexe. Ils sont donc très onéreux, et ne présentent finalement un intérêt réel que pour des équipements à déployer dont l'inertie massique est supérieure à 100 kg.m2. Pour des inerties massiques à deployer plus faibles, ils présentent des inconvénients de coût et d'encombrement actuellement jugés prohibitifs. On the other hand, they have the disadvantage of leading to motorization devices of considerable size, using fairly complex control electronics. They are therefore very expensive, and are ultimately only of real interest for equipment to be deployed whose mass inertia is greater than 100 kg.m2. For lower mass inertias to be deployed, they have disadvantages of cost and bulk currently considered prohibitive.

L invention vise à remédier à ces inconvénients des dipositifs de déploiement connus. Elle se rapporte à cet effet à un procédé, et à un dispositif, pour le déploiement d'une structure mécanique, telle que par exemple une antenne ou des panneaux solaires de satellite, ce procédé se caractérisant
an ce que l'on utilise, pour entrainer le déploiement de cette structure, un organe moteur, par exemple du genre ressort, lame, ou barreau, en alliage métallique bistable à mémoire de forme pré-éduqué en conséquence, et an ce que, pour déployer cette structure, on chauffe cet organe moteur de manière à commander dans le temps la transformation métallurgique du matériau bistable, de façon que ce matériau se déforme alors en conséquence et entraine par là-même, de façon progressive et contrôlable dans le temps, le déploiement désiré de cette structure.
The invention aims to remedy these drawbacks of known deployment devices. To this end, it relates to a method, and to a device, for the deployment of a mechanical structure, such as for example an antenna or satellite solar panels, this method being characterized.
in what is used, to drive the deployment of this structure, a drive member, for example of the spring, blade or bar type, made of bistable metal alloy with shape memory pre-educated accordingly, and in that, to deploy this structure, this motor member is heated so as to control the metallurgical transformation of the bistable material over time, so that this material then deforms accordingly and thereby causes it to be progressive and controllable over time, the desired deployment of this structure.

Selon une première forme de ce procédé, on provoque, par propagation naturelle de la chaleur le long de cet organe moteur métallique que l'on chauffe localement à cet effet, un déplacement progressif du front de transformation métallurgique le long de ce dernier, et par là-meme un entrainement progressif et contrôlable dans le temps de cette structure jusqu' au déploiement désiré de cette dernière, le temps de déploiement étant alors fonction du temps de propagation de la chaleur et du temps d'élévation de la température dans la zone de transformation métallurgique. According to a first form of this method, a progressive displacement of the metallurgical transformation front along the latter, and by means of natural propagation of heat along this metallic motor member which is locally heated for this purpose, even a progressive and controllable training over time of this structure until the desired deployment of the latter, the deployment time then being a function of the time of heat propagation and the time of temperature rise in the area of metallurgical transformation.

Selon une autre forme de ce procédé, on chauffe uniformément, mais de manière contrôlée, cet organe moteur afin de piloter la phase transitoire de transformation métallurgique, c'està-dire la phase intermédiaire entre les deux états stables, de ce matériau bistable à mémoire de forme, et par là-même entraîner le déploiement progressif et contrôlable dans le temps de la structure, le temps de déploiement étant alors fonction du temps d'élévation de la température nécessaire au franchissement de la zone de transformation métallurgique, ou "zone martencitique". According to another form of this process, this motor member is uniformly heated, but in a controlled manner, in order to control the transient metallurgical transformation phase, that is to say the intermediate phase between the two stable states, of this bistable memory material shape, and thereby cause progressive and controllable deployment over time of the structure, the deployment time then being a function of the temperature rise time required to cross the metallurgical transformation zone, or "martencitic zone ".

Un dispositif pour la mise en oeuvre de ce proc(lé est constitué par un organe moteur, tel qu'un ressort, une lame. ou un barreau de poussée par allongement, en alliage bistable à mémoire de forme, pré-éduqué en conséquence, cet organe moteur étant associé à un dispositif de chauffage qui agit soit localement soit uniformément sur lui. Le dispositif de chauffage est préférentiellement un organe de chauffage électrique et il est commandé par un bloc électronique de façon modulable, en fonction de la structure à entraîner, et donc à déployer. A device for the implementation of this process (constituted by a motor member, such as a spring, a blade or a push rod by extension, made of bistable alloy with shape memory, pre-educated accordingly, this motor member being associated with a heating device which acts either locally or uniformly on it. The heating device is preferably an electric heating member and it is controlled by an electronic block in a modular manner, according to the structure to be driven, and therefore to be deployed.

Avantageusement, il est en outre prévu un dispositif de verrouillage en fin de course de la structure finalement déployée. Advantageously, there is further provided a locking device at the end of the travel of the structure finally deployed.

De toute façon, 1' invention sera bien comprise, et ses avantages et autres caractéristiques ressortiront, lors de la description suivante d'un exemple non-limitatif de réalisation, en référence au dessin schémàtique annexé dans lequel
Figure 1 est un schéma explicatif rappelant les propriétés
connues de 1' alliage bistable à mémoire de forme qui est utilisé
dans cet exemple de réalisation;
Figure 2 est un schéma explicatif du procédé de l'invention; et
Figures 3 et 4 sont respectivement une vue latérale partielle
selon la direction III de Figure 4, et une vue avec coupe
partielle selon la direction IV de figure 3, d ' un dispositif de
déploiement d'antenne parabolique de satellite selon l'invention.
In any case, the invention will be well understood, and its advantages and other characteristics will emerge from the following description of a non-limiting example of embodiment, with reference to the appended diagrammatic drawing in which
Figure 1 is an explanatory diagram recalling the properties
known from the bistable shape memory alloy which is used
in this exemplary embodiment;
Figure 2 is an explanatory diagram of the method of the invention; and
Figures 3 and 4 are respectively a partial side view
in direction III of Figure 4, and a sectional view
partial in direction IV of FIG. 3, of a device for
deployment of satellite parabolic antenna according to the invention.

La Figure 1 rappelle, pour la bonne compréhension de ce qui va suivre, l'effet de mémoire simple d'un alliage à mémoire de forme, tel qu'un alliage Nickel-Titane ou un alliage Cuivre
Zinc-Aluminium.
Figure 1 recalls, for a good understanding of what follows, the simple memory effect of a shape memory alloy, such as a nickel-titanium alloy or a copper alloy
Zinc-Aluminum.

A partir d'une forme A, par exemple rectiligne comme dessiné, on déforme, par application d'une contrainte mécanique, cette pièce rectiligne pour qu ' elle ait, à température ambiante, la forme B, dessinée en arc de cercle, cet état à température ambiante étant l'état métallurgique "1".  From a form A, for example rectilinear as drawn, one deforms, by application of a mechanical stress, this rectilinear part so that it has, at room temperature, form B, drawn in an arc of a circle, this state at ambient temperature being the metallurgical state "1".

Une élévation de température va alors, comme dessiné, redonner la forme rectiligne A à cette pièce : c'est l'autre état bistable métallurgique "2". A rise in temperature will then, as drawn, restore the rectilinear form A to this part: it is the other bistable metallurgical state "2".

I1 existe aussi une possibilité d'effet de mémoire double, pour laquelle 1' alliage est pré-éduqué de manière à passer de la forme B à la forme A par échauffement, puis vice-versa poisser de la forme A à la forme B par refroidissement. Ce n'est f)Is cet effet de mémoire double qui est utilisé dans 1 'exemple de réalisation qui sera décrit ci-après, mais cet effet de réversibilité n'est nullement exclu du cadre de l'invention, et est même un avantage substantiel de celle-ci. There is also a possibility of a double memory effect, for which the alloy is pre-educated so as to pass from form B to form A by heating, then vice versa pitch from form A to form B by cooling. It is not f) Is this double memory effect which is used in the exemplary embodiment which will be described below, but this reversibility effect is in no way excluded from the scope of the invention, and is even an advantage substantial of it.

La Figure 2 permet de comprendre le moyen général de la présente invention. Figure 2 provides an understanding of the general means of the present invention.

Un ressort hélicoîdal 3 en alliage à mémoire de forme, prééduqué pour présenter le caractère bis table qui vient d' être décrit en référence à la Figure 1, a une de ses deux extrémités fixée en un point fixe 4, et son autre extrémité 5 fixée à une structure 6 qui est apte à tourner autour d'un axe 8. A helical spring 3 in shape memory alloy, pre-educated to exhibit the bis table character which has just been described with reference to FIG. 1, has one of its two ends fixed at a fixed point 4, and its other end 5 fixed to a structure 6 which is able to rotate about an axis 8.

A la température de référence, le couple d' entraînement en rotation de la structure 6 par le ressort 3 est nul, de sorte que cette structure est immobile. L'ensemble du ressort est alors à l'état métallurgique bistable "1", représenté aussi bien en Figure 1 que sur la courbe de la Figure 2 qui représente l'état métallurgique, "0" ou "1", de chaque point du ressort 3, en fonction de la position ou distance de chacun de ces points. At the reference temperature, the torque for rotating the structure 6 by the spring 3 is zero, so that this structure is stationary. The entire spring is then in the bistable metallurgical state "1", represented both in FIG. 1 and on the curve of FIG. 2 which represents the metallurgical state, "0" or "1", of each point of the spring 3, depending on the position or distance of each of these points.

Conformément à l'invention, le ressort 3 est alors chauffé localement, ici au niveau de 1 'extrémité qui correspond au point 5. Dans l'exemple représenté, ce chauffage est réalisé à l'aide d'une petite résistance chauffante 7 qui est placée à l'intérieur du ressort 3. In accordance with the invention, the spring 3 is then locally heated, here at the end which corresponds to point 5. In the example shown, this heating is carried out using a small heating resistor 7 which is placed inside the spring 3.

Les premières spires du ressort sont les premières à recevoir ces calories, et à passer par suite de l'état métallurgique "1" à l'état métallurgique "2". Ces spires se déforment alors, et cette déformation engendre une force motrice du ressort 3 qui agit sur le point d' attache 5 pour finalement faire tourner d'un certain angle la structure 6 autour de l'axe 8. The first turns of the spring are the first to receive these calories, and to pass as a result of the metallurgical state "1" to the metallurgical state "2". These turns are then deformed, and this deformation generates a motive force of the spring 3 which acts on the attachment point 5 to finally rotate the structure 6 around a certain angle around the axis 8.

La résistance ou "chaufferette" 7 continuant son action d'émission de calories, la chaleur se propage par conduction thermique progressivement le long de celui-ci, c'est-à-dire de gauche à droite sur le dessin. The resistance or "heater" 7 continuing its action of emission of calories, the heat propagates by thermal conduction gradually along the latter, that is to say from left to right in the drawing.

Suite à cette propagation progressive de cette chaleur due à la température T, de nouvelles spires passent de l'état métallurgique "1" à l'état "2", le front f de transformation métallurgique se déplaçant progressivement de gauche à droite comme indiqué sur le dessin, et en même temps la structure 6 continue d' être progressivement entrainée en rotation autour de 1' axe 8 par la force de déformation du ressort 3. Following this progressive propagation of this heat due to the temperature T, new turns pass from the metallurgical state "1" to the state "2", the front f of metallurgical transformation progressively moving from left to right as indicated on the drawing, and at the same time the structure 6 continues to be gradually driven in rotation about the axis 8 by the deformation force of the spring 3.

Comme d'une part la chaleur dégagée par la chaufferette 7 est modulable à volonté, et que d'autre part le ressort 3 peut être surdimensionné à volonté sans compliquer le mécanisme de déploiement, on dispose ainsi d'un organe moteur de type nouveau qui peut entrainer en rotation la structure 6 à vitesse aussi lente que souhaité, qui peut vaincre sans problèmes le couple résistant au démarrage, et qui enfin garantit le passage des éventuels "points durs" par optimisation initiale du rapport "Couple moteur/
Couple résistant" en régime nominal : le déplacement momentanément stoppé au niveau d ' un point dur fait croitre le couple de motorisation, ce dernier atteignant alors aisément un niveau suffisant pour entrainer la remise en mouvement de l'équipement par dépassement du couple résistant, et l'angle de déploiement de la structure rejoint alors rapidement la valeur qu'il aurait eue en 1' absence de ce point dur, pour ensuite continuer à croitre lentement comme auparavant.
As on the one hand the heat given off by the heater 7 is adjustable at will, and on the other hand the spring 3 can be oversized at will without complicating the deployment mechanism, there is thus a motor of the new type which can rotate the structure 6 at as slow a speed as desired, which can easily overcome the torque resistant to starting, and which finally guarantees the passage of any "hard spots" by initial optimization of the "Engine torque /
Resistant torque "at nominal speed: the movement momentarily stopped at a hard point increases the motorization torque, the latter then easily reaching a level sufficient to cause the equipment to move again by exceeding the resistive torque, and the angle of deployment of the structure then quickly reaches the value it would have had in the absence of this hard point, to then continue to grow slowly as before.

Le procédé de l'invention vient d ' etre expliqué dans le cas d'un ressort hélicoidal 3 qui entraine un équipement 6 en rotation. I1 pourrait très bien s'agir d'un simple barreau qui, en s ' allongeant par exemple progressivement suite au déplacement, par conduction thermique, du front de transformation métallurgique f, viendrait pousser sur un piston, ou autre. The method of the invention has just been explained in the case of a helical spring 3 which drives equipment 6 in rotation. I1 could very well be a simple bar which, while elongating for example progressively following the displacement, by thermal conduction, of the metallurgical transformation front f, would push on a piston, or the like.

Bien entendu, si l'alliage a été éduqué pour présenter un effet de mémoire double, il est ensuite possible, par refroidissement progressif du ressort 3, d ' entrainer en rotation continue, modulable et plus ou moins lente, la structure 6 en rotation dans le sens inverse pour finalement revenir à la position initiale. Le système est alors dans ce cas totalement réversible. Of course, if the alloy has been educated to have a dual memory effect, it is then possible, by progressive cooling of the spring 3, to cause the continuous, modular and more or less slow rotation, the structure 6 in rotation in the opposite direction to finally return to the initial position. The system is then in this case completely reversible.

Un exemple pratique d'application de ce procédé général est représenté aux Figures 3 et 4. A practical example of application of this general process is shown in Figures 3 and 4.

I1 s'agit dans cet exemple d'un dispositif de déploiement en orbite d'une antenne 9 de satellite, à réflecteur parabolique 10. In this example, this is a device for the deployment in orbit of a satellite antenna 9, with a parabolic reflector 10.

L'antenne et le réflecteur sont portés par un mat 11 qui est monté rotatif autour d'un axe 12 et qu'il s'agit, pour déployer l'antenne 9, de faire passer, comme indiqué par la flécha F sur la Figure 3, de la position horizontale H à la position verticale V. The antenna and the reflector are carried by a mast 11 which is rotatably mounted around an axis 12 and that, in order to deploy the antenna 9, to pass, as indicated by the arrow F in the Figure 3, from the horizontal position H to the vertical position V.

Le mat 11 est rendu solidaire d'un arbre 13 d'axe 12 au moyen de vis 14 coopérant avec une partie latérale 15, en forme de tambour, de l'arbre 13. Cet arbre est porté par des paliers de roulement 16 qui le relient au chassis 17 de la structure, qui fait lui-même partie de la plateforme 18 du satellite. The mast 11 is made integral with a shaft 13 of axis 12 by means of screws 14 cooperating with a lateral part 15, in the form of a drum, of the shaft 13. This shaft is carried by rolling bearings 16 which connect to the chassis 17 of the structure, which itself is part of the platform 18 of the satellite.

Le ressort moteur 3 en alliage bis table prééduqué à mémoire de forme est supporté par le tambour 15 auquel il est donc concentrique. Ce ressort 3 a une de ses extrémités (celle 20 située à droite sur la Figure 4) qui est fixée par une vis 19 sur le chassis fixe 17, tandis que son autre extrémité 21 est solidarisée au tambour tournant 15 par un boulon 22. The mainspring 3 made of a bis table pre-educated shape memory alloy is supported by the drum 15 to which it is therefore concentric. This spring 3 has one of its ends (that 20 located on the right in FIG. 4) which is fixed by a screw 19 on the fixed frame 17, while its other end 21 is secured to the rotating drum 15 by a bolt 22.

La chaufferette de la Figure 2 est ici composée de plusieurs (par exemple quatre) résistances chauffantes 7, dont la température de chauffe est modulable à loisir par un bloc de commande électronique 23. The heater of FIG. 2 is here composed of several (for example four) heating resistors 7, the heating temperature of which can be adjusted at will by an electronic control unit 23.

Comme c'est le cas pour la Figure 2, ces résistances électriques 7 sont placées à proximité immédiate des spires de l'extrémité de gauche du ressort 3. As is the case for FIG. 2, these electrical resistors 7 are placed in the immediate vicinity of the turns of the left end of the spring 3.

Ce dispositif de déploiement fonctionne selon le procédé expliqué précédemment en référence aux Figures 1 et 2
Un ordre, donné par exemple à partir d'une station de commande au sol, déclenche, par l'intermédiaire du bloc électronique de commande 23, la mise sous tension électrique des résistances chauffantes 7.
This deployment device operates according to the method explained above with reference to Figures 1 and 2
An order, given for example from a ground control station, triggers, by means of the electronic control unit 23, the electrical powering of the heating resistors 7.

L'antenne 9 se déploie alors, sous l'action progressive du ressort moteur 3 expliquée précédemment, à vitesse lente et modulable à volonté par le bloc de commande 23, selon la flèche
F, pour finalement parvenir à sa position de déploiement final vertical V dessinée en traits pleins.
The antenna 9 then deploys, under the progressive action of the motor spring 3 explained above, at slow speed and adjustable at will by the control block 23, according to the arrow
F, to finally reach its final vertical deployment position V drawn in solid lines.

Un mécanisme anti-retour classique, par exemple à cliquet 24 et ressort 25, vient alors s'enclencher, par coopération de ce cliquet élastique 24 avec un axe fixe 26 solidaire du chassis 17, et l ' antenne déployée 9 est alors prête à fonctionner. A conventional non-return mechanism, for example with ratchet 24 and spring 25, then engages, by cooperation of this elastic pawl 24 with a fixed pin 26 secured to the chassis 17, and the deployed antenna 9 is then ready to operate .

Comme il va de soi, l'invention n' est pas limitée à l'exemple de réalisation qui vient d ' être décrit. It goes without saying that the invention is not limited to the embodiment which has just been described.

C'est ainsi que, selon une autre forme de ce procédé, il est possible de chauffer uniformément, mais de manière contrôlée par le module de commande 23, l'organe moteur 3 afin de piloter la phase transitoire de transformation métallurgique, c'est-à-dire la phase intermédiaire entre les deux états stables, de ce matériau bistable à mémoire de forme, et par là-même entrainer le déploiement progressif et contrôlable dans le temps de la structure, le temps de déploiement étant alors fonction du temps d'élévation de la température nécessaire au franchissement de la zone de transformation métallurgique, ou "zone martencitique". La chaufferette 7 est alors bien plus longue et elle est placée de manière à chauffer uniformément cet organe moteur. Thus, according to another form of this process, it is possible to heat uniformly, but in a controlled manner by the control module 23, the drive member 3 in order to control the transitional phase of metallurgical transformation, this is that is to say the intermediate phase between the two stable states, of this bistable material with shape memory, and thereby lead to the progressive and controllable deployment over time of the structure, the deployment time then being a function of the time d 'rise in temperature required to cross the metallurgical transformation zone, or "martencitic zone". The heater 7 is then much longer and it is placed so as to heat this drive member uniformly.

Cet exemple porte sur le domaines des structures à déployer sur un satellite, mais l'invention est appliquable au déploiement, que ce soit par rotation, translation, ou autre, d'une structure mécanique quelconque.  This example relates to the field of structures to be deployed on a satellite, but the invention is applicable to the deployment, whether by rotation, translation, or other, of any mechanical structure.

Claims (9)

REVENDICATIONS 1 - Procédé pour le déploiement d'une structure mécanique (6, 9), caractérisé:1 - Method for the deployment of a mechanical structure (6, 9), characterized: en ce que l'on utilise, pour entrainer le déploiement de cette structure, un organe moteur, par exemple du genre ressort (3), lame, ou barreau. en alliage métallique bistable à mémoire de forme pré-éduqué en conséquence, et in that one uses, to cause the deployment of this structure, a drive member, for example of the spring (3), blade, or bar type. in bistable metal alloy with pre-educated shape memory accordingly, and an ce que, pour déployer cette structure (6,9), on chauffe cet organe moteur (3) de manière à commander dans le temps la transformation métallurgique du matériau bistable, de façon que ce matériau se déforme alors en conséquence et entraine par là-même, de façon progressive et contrôlable dans le temps, le déploiement désiré de cette structure. an that, to deploy this structure (6,9), this motor member (3) is heated so as to control over time the metallurgical transformation of the bistable material, so that this material then deforms accordingly and leads thereby - even, gradually and controllable over time, the desired deployment of this structure. 2 - Procédé selon la revendication 1. caractérisé en ce que l'on provoque, par propagation naturelle de la chaleur (T) le long de cet organe moteur métallique (3) que l'on chauffe localement (7) à cet effet, un déplacement progressif du front (f) de transformation métallurgique le long de ce dernier (3), et par là-même un entraînement progressif et contrôlable dans le temps de cette structure (6, 9) jusqu' au déploiement désiré (V) de cette dernière, le temps de déploiement étant alors fonction du temps de propagation de la chaleur et du temps d'élévation de la température dans la zone de transformation métallurgique.2 - Method according to claim 1. characterized in that one causes, by natural propagation of heat (T) along this metallic motor member (3) which is heated locally (7) for this purpose, a progressive displacement of the metallurgical transformation front (f) along the latter (3), and thereby a progressive and controllable drive over time of this structure (6, 9) until the desired deployment (V) of this last, the deployment time then being a function of the heat propagation time and the temperature rise time in the metallurgical transformation zone. 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on chauffe uniformément, mais de manière contrôlée, cet organe moteur (3), afin de piloter la phase transitoire de transformation métallurgique, c'est-à-dire la phase intermédiaire entre les deux états stables, de ce matériau bistable à mémoire de forme, et par là-même entrainer le déploiement progressif et contrôlable dans le temps de la structure (6,9), le temps de déploiement étant alors fonction du temps d'élévation de la température nécessaire au franchissement de la zone de transformation métallurgique, Oll "zone martencitique". 3 - Process according to claim 1, characterized in that this driving member (3) is heated uniformly, but in a controlled manner, in order to control the transient metallurgical transformation phase, that is to say the intermediate phase between the two stable states, of this bistable material with shape memory, and thereby lead to the progressive and controllable deployment over time of the structure (6,9), the deployment time then being a function of the elevation time of the temperature required to cross the metallurgical transformation zone, Oll "martencitic zone". 4 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l ' une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte un organe moteur (3), tel que par exemple un ressort (3), une lame, ou un barreau de poussée, en alliage bis table à mémoire de forme, prééduqué en conséquence, cet organe moteur (3) étant associé à un dispositif de chauffage (7).4 - Device for implementing the method according to one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises a driving member (3), such as for example a spring (3), a blade, or a bar thrust, in bis shape memory alloy, pre-educated accordingly, this motor member (3) being associated with a heating device (7). 5 - Dispositif selon la revendication 4, plus spécialement destiné à la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que cet organe de chauffage est prévu, et est disposé, de façon à agir localement sur l'organe moteur (3).5 - Device according to claim 4, more especially intended for the implementation of the method according to claim 2, characterized in that this heating member is provided, and is arranged, so as to act locally on the drive member (3 ). 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ce dispositif de chauffage (7) est placé au niveau d'une des extrémités (5,21) de cet organe moteur (3).6 - Device according to claim 5, characterized in that this heating device (7) is placed at one of the ends (5,21) of this motor member (3). 7 - Dispositif selon la revendication 4, destiné à la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ce dispositif de chauffage est prévu, et est disposé, de manière à agir uniformément sur cet organe moteur (3).7 - Device according to claim 4, for the implementation of the method according to claim 3, characterized in that this heating device is provided, and is arranged, so as to act uniformly on this motor member (3). 8 - Dispositif selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que ce dispositif de chauffage est un organe (7) de chauffage électrique qui est relié à un module électronique de commande (23) apte à moduler le dégagement de calories engendré par cet organe de chauffage (7), et donc de contrôler à tout moment le couple de motorisation et de ce fait la vitesse de déploiement, afin en particulier de minimiser le choc en fin de déploiement..8 - Device according to one of claims 4 to 7, characterized in that this heating device is a member (7) of electric heating which is connected to an electronic control module (23) capable of modulating the release of calories generated by this heating member (7), and therefore to control at any time the engine torque and therefore the deployment speed, in particular to minimize the shock at the end of deployment. 9 - Dispositif selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé en ce qu'il est en outre prévu un dispositif (24, 25, 26) de verrouillage en fin de course (V) de la structure (9) finalement déployée. 9 - Device according to one of claims 4 to 8, characterized in that there is further provided a device (24, 25, 26) for locking at the end of travel (V) of the structure (9) finally deployed.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2761116A1 (en) * 1997-03-18 1998-09-25 Matra Marconi Space France ROTARY ACTUATOR WITH SHAPE MEMORY ALLOY BAR
FR2776984A1 (en) 1998-04-06 1999-10-08 Aerospatiale DEVICE FOR CONTROLLING A RELATIVE ROTATION BETWEEN TWO ARTICULATED ELEMENTS AND DEPLOYABLE MECHANICAL STRUCTURE, PARTICULARLY FOR A SPACE VEHICLE, USING AT LEAST ONE DEVICE OF THIS TYPE
EP1176307A1 (en) * 2000-07-25 2002-01-30 Ecollect Method of and device for actuating by conversion of thermal into mechanical energy
DE102011114473B3 (en) * 2011-09-28 2013-01-31 Astrium Gmbh Joint for deploying and locking a solar generator or a reflector

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3311322A (en) * 1964-09-17 1967-03-28 Boeing Co Servomechanisms responsive to a heat source
JPS60233377A (en) * 1984-05-02 1985-11-20 Sendai Mech Kogyo Kk Driving mechanism in normal temperature, low temperature and vacuum
JPS6124305A (en) * 1984-07-13 1986-02-03 Hitachi Ltd Antenna expanding mechanism
EP0309650A2 (en) * 1987-09-29 1989-04-05 CONTRAVES ITALIANA S.p.A. Driving device for extending and withdrawing operative members of a space vehicle
JPH01154606A (en) * 1987-12-10 1989-06-16 Nec Corp Expanding system for parabolic antenna mirror surface

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3311322A (en) * 1964-09-17 1967-03-28 Boeing Co Servomechanisms responsive to a heat source
JPS60233377A (en) * 1984-05-02 1985-11-20 Sendai Mech Kogyo Kk Driving mechanism in normal temperature, low temperature and vacuum
JPS6124305A (en) * 1984-07-13 1986-02-03 Hitachi Ltd Antenna expanding mechanism
EP0309650A2 (en) * 1987-09-29 1989-04-05 CONTRAVES ITALIANA S.p.A. Driving device for extending and withdrawing operative members of a space vehicle
JPH01154606A (en) * 1987-12-10 1989-06-16 Nec Corp Expanding system for parabolic antenna mirror surface

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 10, no. 175 (E-413)(2231) 20 Juin 1986 & JP-A-61 024 305 ( HITACHI SEISAKUSHO K.K. ) 3 Février 1986 *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 10, no. 96 (M-469)(2153) 12 Avril 1986 & JP-A-60 233 377 ( SENDAI MEKANITSUKU KOGYO K.K. ) 20 Novembre 1985 *
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 13, no. 416 (E-821)(3764) 14 Septembre 1989 & JP-A-1 154 606 ( NEC CORP. ) 16 Juin 1989 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2761116A1 (en) * 1997-03-18 1998-09-25 Matra Marconi Space France ROTARY ACTUATOR WITH SHAPE MEMORY ALLOY BAR
US5975468A (en) * 1997-03-18 1999-11-02 Matra Marconi Space France Rotary actuator using shape memory
FR2776984A1 (en) 1998-04-06 1999-10-08 Aerospatiale DEVICE FOR CONTROLLING A RELATIVE ROTATION BETWEEN TWO ARTICULATED ELEMENTS AND DEPLOYABLE MECHANICAL STRUCTURE, PARTICULARLY FOR A SPACE VEHICLE, USING AT LEAST ONE DEVICE OF THIS TYPE
WO1999051878A1 (en) 1998-04-06 1999-10-14 Alcatel Device for controlling the relative rotation between two articulated elements and unfolding structure, in particular for space vehicle, using at least such a device
US6298662B1 (en) 1998-04-06 2001-10-09 Alcatel Device for controlling a relative rotation between two articulated elements and a deployable mechanical structure, particularly for a space vehicle, using at least one device of this type
EP1176307A1 (en) * 2000-07-25 2002-01-30 Ecollect Method of and device for actuating by conversion of thermal into mechanical energy
FR2812347A1 (en) * 2000-07-25 2002-02-01 Ecollect METHOD AND DEVICE FOR ACTUATING THERMAL ENERGY INTO MECHANICAL ENERGY
DE102011114473B3 (en) * 2011-09-28 2013-01-31 Astrium Gmbh Joint for deploying and locking a solar generator or a reflector
US9731843B2 (en) 2011-09-28 2017-08-15 Astrium Gmbh Articulated joint for deploying and locking a solar generator or a reflector

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