FR2973346A1 - Structure pliable/deployable a deploiement spontane et verrouillage spontane a l'etat deploye - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une structure pliable à déploiement spontané, comprenant une pluralité de tronçons (30) successifs et comprenant au moins une charnière (31) entre deux tronçons. À l'état au moins partiellement replié de la structure, chaque tronçon est au moins partiellement aplati élastiquement en flexion, deux tronçons successifs étant reliés par une charnière unique formant un axe (32) d'articulation unique. À l'état déployé les tronçons (30) s'étendent en prolongement longitudinal, deux tronçons (30) successifs étant gauchis élastiquement en flexion latérale et, de ce fait aptes à transmettre des efforts longitudinaux, tranchants de cisaillement, et de torsion. Chaque tronçon (30) présente, au moins à partir de ladite charnière et à l'état déployé, une section droite transversale dans un plan parallèle à l'axe d'articulation dont la forme générale est choisie parmi au moins une courbe fermée, une pluralité d'arcs reliés selon au moins un nœud de jonction, et une combinaison d'au moins une courbe simple fermée et d'une pluralité d'arcs.

Description

STRUCTURE PLIABLE/ DÉPLOYABLE À DÉPLOIEMENT SPONTANÉ ET VERROUILLAGE SPONTANÉ À L'ÉTAT DÉPLOYÉ L'invention concerne une structure pliable/déployable à déploiement spontané pouvant être placée : - dans un état déployé dans lequel elle s'étend longitudinalement entre deux extrémités longitudinales selon une ligne (théorique, rectiligne ou curviligne) de déploiement, présente au moins un pan gauchi latéralement élastiquement en flexion, est apte à transmettre au moins des efforts longitudinaux, et est au moins partiellement verrouillée dans cet état déployé, - à l'état au moins partiellement replié dans lequel elle présente une pluralité de tronçons successifs reliés avec au moins un axe (théorique) d'articulation transversale entre deux tronçons, chaque tronçon étant élastique en flexion au moins dans une direction latérale parallèle à l'axe d'articulation avec une forme au repos correspondant à un gauchissement de ce tronçon, chaque tronçon s'étendant à partir d'un axe d'articulation étant, au moins à partir de l'axe d'articulation, aplati élastiquement en flexion. Dans tout le texte, le terme « longitudinal » et ses dérivés se réfèrent, lorsque la structure présente une ligne droite de déploiement, à la direction longitudinale droite selon laquelle elle est déployée. Lorsque la structure est plus ou moins courbée ou présente une ligne de déploiement plus ou moins courbée entre ses deux extrémités longitudinales, ils se réfèrent, en toute section droite de la structure, à une direction tangente à la ligne de déploiement. Le terme « transversal» et ses dérivés, et le terme « latéral» et ses dérivés, se réfèrent à des directions orthogonales à la direction longitudinale.

Les tronçons peuvent ainsi s'étendre dans des directions différentes autour de chaque axe d'articulation à partir duquel ils s'étendent, dans tout état au moins partiellement replié de la structure. Dans l'état déployé de la structure les tronçons s'étendent en prolongement longitudinal l'un de l'autre, la structure étant apte à transmettre des efforts entre les tronçons reliés deux à deux, et à être au moins partiellement verrouillée dans cet état déployé, c'est-à-dire susceptible de rester à l'état déployé sous l'effet d'au moins une gamme d'amplitude et de direction d'efforts tendant à la rappeler à l'état au moins partiellement replié. Une structure pliable/déployable à déploiement spontané au moins partiellement spontanément verrouillée à l'état déployé peut présenter deux tronçons (ou étages) successifs, ou un nombre quelconque supérieur à deux de tronçons (ou étages) successifs articulés deux à deux successivement. Une telle structure peut faire l'objet de diverses applications. Elle peut par exemple servir pour le déploiement et/ou le support d'organes mécaniques et/ou de capteurs, pour des applications spatiales : panneaux photovoltaïques solaires de systèmes spatiaux, voile de freinage d'un satellite permettant d'en ajuster l'orbite, baffle de télescope, mât spatial... ; ou pour des applications terrestres dans lesquelles les mêmes problèmes peuvent se poser : support en hauteur de caméra, détecteur, émetteur, récepteur, capteurs divers, panneaux d'affichage, pour la construction d'abris provisoires, de tentes, de chapiteaux etc. Une telle structure pliable peut aussi plus généralement servir d'actionneur linéaire, et notamment être intégrée au sein d'un mécanisme. W02010004168 et W02010004169 décrivent des structures pliables et déployables en forme de mât. Ces structures donnent satisfaction, et présentent d'excellentes caractéristiques mécaniques. Mais chaque étage étant formé d'une pluralité de plaquettes et les étages adjacents successifs étant reliés par une pluralité d'axes d'articulation, ces structures sont relativement complexes et coûteuses. D'autres solutions plus simples et moins coûteuses ont été proposées, notamment pour le support de panneaux photovoltaïques de systèmes spatiaux (par exemple W09003310). Ces structures simplifiées présentent cependant l'inconvénient de caractéristiques mécaniques dégradées, notamment une mauvaise résistance à l'état déployé, c'est-à-dire un verrouillage de piètre qualité. L'invention vise donc à pallier l'ensemble de ces inconvénients en proposant une structure pliable qui simultanément soit simple et peu coûteuse, et permet d'obtenir un verrouillage de bonne qualité à l'état déployé, et de bonnes caractéristiques mécaniques, notamment en termes de résistance en flexion et en flambage de l'état déployé.

L'invention vise également à proposer une telle structure dont le déploiement puisse être aisément contrôlé, notamment en ce qui concerne la vitesse de déploiement, l'orientation et la forme finales à l'état déployé. L'invention vise plus particulièrement à proposer une telle structure dont le verrouillage à l'état déployé procure une bonne résistance en flexion dans toutes les directions ainsi qu'en torsion. L'invention vise également à proposer une telle structure qui puisse faire l'objet de très nombreuses applications. Pour ce faire, l'invention concerne une structure pliable/déployable à déploiement 10 spontané telle que mentionnée ci-dessus, caractérisée en ce que : - à l'état au moins partiellement replié, deux tronçons successifs sont reliés selon un axe d'articulation unique, - à l'état déployé la structure présente en section droite transversale (formée par la section droite transversale de chaque pan profilé gauchi) une forme générale 15 choisie parmi au moins une courbe fermée, une pluralité d'arcs reliés selon au moins un noeud de jonction, et une combinaison d'au moins une courbe simple fermée et d'une pluralité d'arcs. Dans tout le texte, le terme « arc » désigne de façon générale toute portion de courbe non droite non fermée à courbure continue de signe constant. 20 Une structure selon l'invention est avantageusement profilée à l'état déployé, c'est à dire présente une même section droite transversale entre ses deux extrémités longitudinales, et au moins un pan profilé. Elle peut cependant présenter une forme plus complexe non profilée, par exemple une succession de tronçons tronconiques ou ondulés. 25 Du fait du gauchissement de chaque pan (profilé ou non) et de sa forme spécifique, elle est apte à transmettre, à l'état déployé, des efforts longitudinaux, tranchants de cisaillement, et de torsion entre les tronçons qu'elle est susceptible de former à l'état au moins partiellement replié (et qui s'étendent en prolongement les uns des autres longitudinalement à l'état déployé), et entre ses 30 deux extrémités longitudinales.

Avantageusement une structure selon l'invention comprend une pluralité de tronçons longitudinalement successifs et reliés deux à deux les uns aux autres, et les différents axes d'articulation des paires de tronçons sont non sécants, et sont de préférence parallèles entre eux.

Une structure selon l'invention comprend avantageusement une pluralité de tronçons longitudinalement successifs et reliés deux à deux les uns aux autres par des charnières, notamment de façon à être pliable selon un pli accordéon (leporello). D'autres formes de pliages sont également envisageables avec une structure selon l'invention, par exemple selon un pli roulé (pliage de même sens de toutes les charnières) ou autre. À l'état au moins partiellement replié, deux tronçons successifs sont reliés par une charnière unique formant un axe d'articulation unique. Le nombre de tronçons longitudinalement successifs formant une structure selon l'invention peut varier. Les différents tronçons successifs peuvent être identiques ou non, entièrement cylindriques (au sens purement mathématique du terme désignant toute surface générée par le déplacement d'une droite de direction fixe parcourant au moins une courbe quelconque) ou non. Il est à noter que chaque charnière d'une structure selon l'invention peut être matérialisée à l'état déployé par une réalisation spécifique constitutive de cette charnière, par exemple par un amincissement localisé de la paroi constitutive de chaque tronçon. En variante, une structure selon l'invention peut être formée, à l'état déployé, d'un mât profilé (globalement rectiligne dans la direction longitudinale ou non (c'est-à-dire présentant longitudinalement une certaine courbure ou des ondulations)) entièrement constitué d'une seule pièce d'un même matériau, par exemple un matériau composite ou métallique, et adapté pour pouvoir être replié localement en toute zone de ce mât de façon à former une charnière de pliage à déploiement spontané. Dans cette dernière variante, la structure peut être repliée selon toute forme de pliage choisie par l'utilisateur en fonction de l'application. En particulier, avantageusement et selon l'invention, la structure présente (ainsi que chaque tronçon au moins à partir de chaque axe d'articulation (donc de chaque charnière) à partir duquel il s'étend) à l'état déployé une forme générale en section droite transversale distincte d'une ligne ouverte. En particulier, avantageusement et selon l'invention, la structure (et donc aussi chaque tronçon de cette dernière qu'elle est susceptible de présenter à l'état au moins partiellement replié) comprend P pans gauches à l'état déployé, élastiques en flexion au moins dans le sens de l'aplatissement de sa section droite transversale, reliés selon L ligne(s) de jonction longitudinale(s), P étant un entier supérieur à 1, L étant un entier non nul, avec P-L1. Une structure selon l'invention présentant (ainsi que chaque tronçon au moins à partir de chaque axe d'articulation (donc de chaque charnière) à partir duquel il s'étend) à l'état déployé, une telle section droite transversale en forme générale de courbe fermée et/ou d'arcs est donc constituée d'au moins une paroi mince à un ou plusieurs pans. En particulier, avantageusement la structure selon l'invention présente (ainsi que chaque tronçon au moins à partir de chaque axe d'articulation (donc de chaque charnière) à partir duquel il s'étend) au moins deux pans reliés selon au moins une ligne de jonction longitudinale (notamment orthogonale à l'axe d'articulation), en s'étendant au moins partiellement en vis-à-vis. En particulier, une structure selon l'invention est avantageusement formée (ainsi que chaque tronçon au moins à partir de chaque axe d'articulation (donc de chaque charnière) à partir duquel il s'étend) de plusieurs pans adaptés pour former, à l'état déployé, un verrouillage en flexion de chaque charnière dans toutes les directions. Dans une première variante de réalisation selon l'invention correspondant à une section droite transversale (de la structure et de chaque tronçon au moins à partir de chaque axe d'articulation (donc de chaque charnière) à partir duquel il s'étend) à l'état déployé en forme générale de courbe fermée, cette courbe fermée peut être une courbe fermée simple (qui n'admet pas de point double), avantageusement convexe à convexité orientée radialement vers l'extérieur, par exemple un cercle, une ellipse, un losange ou autre polyèdre, une pluralité d'arcs convexes jointifs deux à deux par leurs extrémités... Dans une telle structure, chaque tronçon est alors formé, au moins dans sa portion s'étendant à partir de ladite charnière, et éventuellement et de préférence sur toute sa longueur (orthogonalement à l'axe d'articulation de chaque charnière à partir de laquelle il s'étend) d'un caisson tubulaire creux (notamment cylindrique, tronconique ou prismatique au sens mathématique de ces termes). Autrement dit, la structure (et chaque tronçon) délimite, à l'état déployé, un espace creux clos formant caisson. Il en résulte notamment d'excellentes caractéristiques mécaniques à l'état déployé, en particulier en termes de rigidité de flexion et de torsion. L'invention s'étend également cependant à d'autres variantes de réalisation dans lesquelles la forme générale de sa section droite transversale (et celle de chaque tronçon) n'est pas une courbe fermée (chaque tronçon n'étant alors pas tubulaire), ou n'est pas uniquement une telle courbe fermée (chaque tronçon n'étant pas alors uniquement tubulaire), par exemple est constituée d'une pluralité d'arcs concaves à concavité orientée radialement vers l'extérieur et reliés soit par leurs extrémités, soit par un noeud de jonction situé en partie courante (distant des extrémités), médiane ou non, d'au moins un arc. Bien que d'autres formes de réalisation soient envisageables, avantageusement et selon l'invention elle présente (ainsi que chaque tronçon au moins à partir de chaque axe d'articulation (donc de chaque charnière) à partir duquel il s'étend) à l'état déployé, une section droite transversale dont la forme générale est formée d'une pluralité d'arcs cintrés autour de la direction longitudinale orthogonale à l'axe d'articulation (c'est-à-dire en flexion selon la direction latérale correspondant à celle de l'axe d'articulation), chaque arc présentant une courbure continue de signe constant. Le signe de la courbure de chaque arc peut varier d'un arc à l'autre ou non, c'est-à-dire être le même pour tous les arcs de ladite section droite transversale. Les arcs peuvent être similaires les uns aux autres (basés sur une même courbe et/ou sur une même courbure) ou non. Il peut s'agir par exemple d'arcs de cercle(s), d'arcs d'ellipse(s), d'arcs de parabole(s), d'arcs d'hyperbole(s), ou d'arcs de toute(s) autre(s) courbes quelconques, mathématiquement remarquable(s) ou non. En particulier, avantageusement une structure selon l'invention présente (ainsi que chaque tronçon au moins à partir de chaque axe d'articulation (donc de chaque charnière) à partir duquel il s'étend) à l'état déployé, une section droite transversale dont la forme générale est une courbe fermée formée par la juxtaposition d'une pluralité d'arcs reliés deux à deux par des noeuds de jonction d'extrémité des arcs. Dans une variante selon l'invention, les arcs juxtaposés présentent une courbure de même signe. En particulier, avantageusement et selon l'invention les arcs juxtaposés présentent une convexité orientée vers l'extérieur de ladite courbe fermée.

Dans un mode de réalisation particulièrement simple, avantageux et selon l'invention, ladite courbe fermée est formée de deux arcs à convexité orientée vers l'extérieur reliés à leurs deux extrémités par deux noeuds de jonction latéraux. Dans d'autres modes de réalisation et selon l'invention les arcs juxtaposés présentent une courbure qui change de signe alternativement entre deux arcs adjacents reliés par un noeud de jonction. D'autres variantes de réalisation sont possibles et conformes à l'invention. Par ailleurs, de préférence, une structure selon l'invention présente (ainsi que chaque tronçon au moins à partir de chaque axe d'articulation (donc de chaque charnière) à partir duquel il s'étend) à l'état déployé, une section droite transversale dont la forme générale est symétrique par rapport à une ligne parallèle audit axe d'articulation. Cette ligne de symétrie peut ainsi correspondre à la ligne d'aplatissement de la section droite transversale de chaque tronçon à l'état au moins partiellement replié, c'est-à-dire en particulier à l'axe d'articulation à la portion d'extrémité de chaque tronçon correspondant à une charnière. Par ailleurs, avantageusement, une structure selon l'invention comprend un mécanisme de contrôle et/ou d'assistance au déploiement et/ou au repliement. Avantageusement et selon l'invention, ledit mécanisme de contrôle et/ou d'assistance au déploiement et/ou au repliement comprend au moins une chaîne latérale de biellettes aboutées et articulées entre elles deux à deux et à chaque tronçon de la structure, chaque chaîne latérale et les tronçons formant un mécanisme articulé de type pantographe. Dans un mode de réalisation préférentiel selon l'invention, ledit mécanisme comprend deux chaînes latérales, une de chaque côté des tronçons.

En outre, avantageusement une structure selon l'invention est portée par rapport à un support et comprend une embase d'orientation par rapport à 2973346 s ce support. Cette embase peut être formée d'au moins une paire de montants d'orientation fixe par rapport au support, les montants d'une paire de montants s'étendant par rapport au support parallèles l'un à l'autre, à distance l'un de l'autre, et latéralement à l'extérieur d'une chaîne latérale du mécanisme, de façon à faire office 5 de glissière recevant au moins un coulisseau solidaire d'une liaison pivot d'articulation d'une biellette de ladite chaîne latérale à un tronçon, ce coulisseau s'étendant en saillie latéralement vers l'extérieur par rapport à ladite liaison pivot pour pouvoir être engagé entre les deux montants. Les montants de l'embase d'orientation sont également adaptés pour ne pas interférer avec les mouvements et 10 les déformations de la structure et dudit mécanisme lors de son déploiement. L'invention concerne également une structure caractérisée en combinaison par tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci-dessus ou ci-après. D'autres buts, avantages caractéristiques de l'invention 15 apparaîtront à la lecture de la description suivante qui illustre à titre non limitatif divers modes de réalisation possibles de l'invention, et qui se réfère aux figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 est un schéma de principe en perspective d'un exemple de structure selon l'invention représentée à l'état déployé, 20 - la figure 2 est un schéma en section droite transversale de la structure de la figure 1 à l'état déployé, - la figure 3 est un schéma en section droite transversale de la structure de la figure 1 à l'état replié (à l'état totalement replié ou en cours de repliement), - la figure 4 est un schéma de principe en perspective de la structure de la 25 figure 1 en cours de repliement, - la figure 5 est un schéma de principe de profil de la structure de la figure 1 à l'état totalement replié, - la figure 6 est une vue schématique en perspective illustrant un exemple d'utilisation d'une pluralité de structures selon l'invention conformes à la figure 1 30 juxtaposées latéralement pour réaliser un panneau, - la figure 7 est une vue schématique en perspective illustrant un autre exemple d'utilisation d'une pluralité de structures selon l'invention conformes à la figure 1 pour réaliser un mât, - la figure 8 est un schéma de principe de profil d'un exemple de structure selon l'invention dotée d'un mécanisme de contrôle de déploiement, représentée à l'état replié, - les figures 9 et 10 sont des schémas similaires à la figure 8 représentant la structure dans différentes phases de déploiement, la figure 11 représentant la structure à l'état déployé, la figure 12 est une vue schématique en élévation de la structure de la figure 10, la figure 13 est une vue schématique en élévation de la structure de la figure 11, - les figures 14 à 21 illustrent d'autres formes de réalisation possibles de la section droite transversale des tronçons d'une structure selon l'invention. La structure selon l'invention représentée sur les figures 1 à 5 à titre d'exemple comprend quatre tronçons 30 tubulaires similaires aboutés longitudinalement deux à deux en prolongement les uns des autres, les deux tronçons 30 de chaque paire de tronçons aboutés étant reliés l'un à l'autre par une charnière 31 apte à former un axe d'articulation 32 orthogonal à la direction longitudinale 33 selon laquelle les quatre tronçons 30 s'étendent à l'état déployé de la structure (figure 1). De la sorte, la structure peut être repliée, notamment selon un pli accordéon (leporello ou en zigzag) comme représenté figures 4 et 5. Dans cet exemple, chaque tronçon 30 et la structure à l'état déployé sont profilés et de forme globalement cylindrique, au sens purement mathématique du terme, avec une base correspondant à la section droite transversale des tronçons 30 représentée à la figure 2 à l'état déployé et dont la forme générale est une courbe fermée simple constituée de deux arcs 34 de cercle (ou de toute autre courbe à courbure de signe constant) en vis-à-vis reliés par des noeuds 35 de jonction aux deux extrémités latérales des deux arcs de cercle. Les deux noeuds 35 de jonction définissent une ligne 46 de symétrie de la section droite transversale qui est orthogonale à la direction longitudinale 33, et donc parallèle à l'axe articulation 32 de chaque charnière.

Io Chaque tronçon est donc formé de deux pans 36 reliés l'un à l'autre par deux lignes 37 de jonction latérales opposées l'une à l'autre et parallèles à la direction longitudinale 33, c'est-à-dire qui sont des génératrices du cylindre formant la structure à l'état déployé. Chaque pan 36 est, à l'état déployé de la structure, une bande gauchie par cintrage autour de la direction longitudinale 33, les deux pans 36 ainsi gauchis s'étendant en vis-à-vis avec leur convexité orientée vers l'extérieur. Chaque pan 36 est formé d'une paroi mince d'un matériau élastique en flexion avec une forme au repos qui est gauchie cintrée. Ce matériau peut être par exemple un matériau composite (par exemple à renfort en fibres de carbone et/ou fibres de polyamide ou autres) ou métallique (par exemple un acier, le cuprobéryllium, l'aluminium, le titane, ou tout autre alliage métallique). Ce matériau peut aussi être un matériau polymérique synthétique, thermoplastique ou thermodurcissable, par exemple choisi parmi les polyméthacrylates (par exemple PMMA), et le polycarbonate. Tout autre matériau élastique en flexion peut être envisagé. Une telle structure présente, à l'état déployé, une très grande stabilité et une très grande rigidité, une très grande résistance en flexion dans toutes les directions, une très grande résistance en torsion (par effet de caisson) et une très grande résistance au flambage, des efforts longitudinaux, tranchants de cisaillement, et de torsion de valeurs importantes pouvant être transmis entre les deux extrémités longitudinales de la structure. Elle est spontanément verrouillée à l'état déployé, c'est-à-dire n'est pas susceptible de se replier spontanément autour des charnières 31, sauf intervention spécifique. Pour replier la structure, il est nécessaire d'aplatir élastiquement les tronçons 30, au moins au niveau des zones formant charnières 31, en rapprochant les deux pans 36 l'un de l'autre et en écartant les lignes 37 de jonction comme représenté figure 3. Ainsi, il est possible de faire pivoter les deux tronçons 30 s'étendant à partir d'une même charnière 31 autour de la charnière 31, selon un axe 32 d'articulation passant par les deux noeuds 35 de jonction des deux tronçons au niveau de leurs extrémités reliées formant charnière 31. Une fois les tronçons ainsi aplatis, 2973346 Il il est possible de procéder au pliage, notamment selon un pli accordéon, comme représenté figure 4, jusqu'à l'état complètement replié représenté figure 5. Dans cet état complètement replié, la structure est extrêmement peu encombrante. Elle peut être par exemple incorporée à bord d'un 5 lanceur de système spatial. La structure ainsi repliée peut être maintenue dans cet état. Il suffit pour ce faire de prévoir une liaison maintenant la distance respective des deux tronçons d'extrémité rabattus l'un vers l'autre. Il est à noter que dès lors que cette liaison est rompue, chaque charnière 31 est rappelée élastiquement vers l'état déployé de la structure par le simple fait que chaque tronçon 30 est lui-même 10 rappelé élastiquement dans sa forme gauchie représentée figure 2, qui correspond à sa forme au repos ou en tout cas est plus proche de sa forme au repos que la forme aplatie autorisant le pliage. Ainsi, la structure est précontrainte à l'état au moins partiellement replié et le déploiement de la structure jusqu'à son état déployé est spontané. 15 La figure 6 représente un exemple de juxtaposition de trois structures selon la figure 1 reliées les unes aux autres deux à deux par les lignes de jonction latérales des pans 36 pour former, à l'état déployé, un panneau globalement plan. Ce panneau est lui-même une structure conforme à l'invention qui peut être repliée. Un tel panneau peut par exemple être utilisé à titre de panneau d'affichage 20 temporaire, par exemple en station balnéaire ou de montagne. La figure 7 représente un autre exemple de juxtaposition de trois structures selon la figure 1 pour former un mât prismatique à base globalement triangulaire. Pour former ce mât, il est nécessaire de déployer chacune des trois structures avant de les assembler l'une à l'autre. Bien entendu, de nombreux autres 25 types d'assemblages sont possibles. Les figures 14 à 21 représentent d'autres exemples possibles (de façon non exhaustive) de la section droite transversale pouvant être envisagées pour les tronçons 30 à l'état déployé de la structure. Dans l'exemple de la figure 14, la section transversale est une courbe fermée simple constituée de six arcs courbes 30 successifs adjacents reliés deux à deux par des noeuds de jonction, deux arcs successifs adjacents ayant des courbures de signes opposés (l'un étant convexe, l'autre étant concave). Par rapport à la forme de la figure 2, un arc 38 courbe concave médian est inséré dans chaque arc convexe. Chaque arc courbe est la section d'un pan du tronçon, ce dernier comprenant donc six pans et six lignes de jonction. La section droite transversale est symétrique par rapport à la ligne 46 passant par les noeuds 35 d'extrémité latéralement opposés. La figure 15 représente la configuration inverse de la figure 14 du point de vue des signes de la courbure des différents arcs. Ainsi, les noeuds 47 de jonction d'extrémité latérale sont des extrémités de deux arcs 48 concaves, et les arcs 49 médians sont convexes. Le tronçon comprend encore six pans et six lignes de jonction. La section droite transversale est encore symétrique par rapport à la ligne 46 passant par les noeuds 47 d'extrémité transversale. La figure 16 représente une autre évolution de la forme de la figure 14, avec insertion d'un arc convexe médian au milieu de l'arc concave médian de la forme de la figure 14. Dans cet exemple, la section droite transversale comprend ainsi dix arcs courbes dont les courbures sont de signes alternés et qui forment encore une courbe fermée simple, symétrique par rapport à une ligne 46 passant par les deux noeuds 35 de jonction latéralement opposés. Dans l'exemple de la figure 17, les deux arcs courbes 34 sont décalés latéralement l'un par rapport à l'autre, c'est-à-dire non strictement en vis-à- vis. Chaque tronçon 30 comprend alors une partie centrale tubulaire 39 similaire à celle de l'exemple de la figure 2, et deux ailes 40 latérales prolongeant latéralement cette partie centrale 39. Dans l'exemple de la figure 18, la forme générale de la section droite transversale de chaque tronçon n'est pas une courbe fermée, mais est formée de quatre arcs 41 courbes de même dimensions et formes, mais juxtaposés l'un sur l'autre avec leur concavité orientée vers l'extérieur, et reliés par un noeud 42 de jonction central médian qui est un centre de symétrie de la section. Le tronçon 30 comprend ainsi quatre pans joints par une ligne de jonction centrale. La figure 19 illustre une évolution de la forme de la figure 18 30 dans laquelle les quatre arcs 41 courbes sont de longueurs différentes et reliés par le noeud 43 de jonction qui n'est pas un centre de symétrie de la section.

La figure 20 représente l'exemple d'une section droite transversale en forme générale courbe simple fermée constituée de quatre arcs 45 similaires concaves (à concavité orientée vers l'extérieur). La figure 21 représente un autre exemple dans lequel les noeuds 35 de jonction de la forme de la figure 2 sont prolongés latéralement par des arcs correspondant chacun à la moitié de l'un des arcs courbes 34. Autrement dit, la moitié d'une section droite transversale de la forme correspondant à l'exemple de la figure 2 est rajoutée de chaque côté pour prolonger cette section droite transversale au-delà des noeuds 35 de jonction. Le tronçon comprend alors huit pans reliés par deux lignes de jonction. De nombreuses autres formes sont bien évidemment possibles. Par exemple, les arcs courbes peuvent être remplacés en tout ou partie par des segments de droite, la section droite transversale des tronçons étant au moins pour partie polygonale, les tronçons étant polyédriques. De préférence, au moins une portion de la section droite transversale est une courbe fermée de façon à obtenir un effet de caisson creux renforçant la structure à l'état déployé. Également, la section droite transversale des tronçons peut être une courbe à courbure continue, par exemple elliptique ou parfaitement circulaire (les tronçons étant dans ce dernier cas cylindriques de révolution), si le matériau constitutif permet un aplatissement par flexion élastique pour autoriser le repliement. Chaque arc de la section droite transversale d'un tronçon est une section droite transversale d'un pan du tronçon. Avantageusement, chaque tronçon est formé d'une même pièce d'un même matériau, cette pièce étant elle-même constituée d'une portion de cylindre (au sens mathématique du terme) formée d'une pluralité de pans juxtaposés. Les différents pans sont superposés radialement par rapport à la direction longitudinale (axe dudit cylindre) et liés les uns aux autres par une ou plusieurs ligne(s) de jonction parallèle(s) à une génératrice dudit cylindre. De préférence, chaque tronçon comprend au moins deux pans jointifs par deux génératrices latéralement opposées de façon à délimiter entre eux un espace clos formant caisson.

Dans tous les exemples de réalisation représentés et selon l'invention, chaque tronçon comprend P pans gauches à l'état déployé, élastiques en flexion au moins dans le sens de l'aplatissement de ladite section droite transversale du tronçon, reliés selon L ligne(s) de jonction orthogonale(s) à l'axe d'articulation, P étant un entier supérieur à 1, L étant un entier non nul, avec P-L1. Autrement dit, la section droite transversale de chaque tronçon est distincte d'une ligne ouverte (de droite, de courbe continue, de segment(s) de droite et/ou d'arc(s) courbe(s)). Les charnières 31 peuvent être formées préalablement, par exemple par amincissement de la paroi constituant chaque pan 36 (charnière film) ou comme décrit par FR2936551, ou US7354033, ou autre. Il est à noter que l'invention s'étend néanmoins également aux modes de réalisation dans lesquels chaque charnière 31 n'est formée qu'au moment du pliage et par le pliage, uniquement par aplatissement localisé et repliement de la structure, et ne diffère donc pas dans sa constitution du reste de la structure, c'est-à-dire des tronçons. Dans d'autres variantes (non représentées), les charnières peuvent être rapportées et/ou moulées et/ou usinées dans la masse et prendre la forme et les fonctions de charnières de type piano, gond, chape ou autre. Selon les applications et les modes de réalisation de l'invention, un mécanisme de contrôle et/ou d'assistance au déploiement et/ou au repliement peut être associé à une structure selon l'invention, par exemple comme représenté sur les figures 8 à 11. Ce mécanisme comprend au moins une chaîne 50, 51 latérale de régulation du déploiement et/ou du repliement, cette chaîne 50 étant formée d'une succession de biellettes 52 aboutées et articulées entre elles deux à deux par leurs extrémités par des liaisons pivot 55, la partie médiane 53 de chaque biellette 52 étant également articulée en partie médiane 54 d'un tronçon 30, sur un côté de ce dernier, par une liaison pivot 56. Tous les axes d'articulation des liaisons pivot 55 des biellettes entre elles et de chaque liaison pivot 56 d'une biellette 52 à un tronçon 30 sont parallèles entre eux et à chaque axe 32 d'articulation des charnières 31.

Les liaisons pivot 55 peuvent être formées ou remplacées par des rotules, permettant de réduire le degré d'hyperstaticité de la chaîne 50, 51 latérale de régulation du déploiement et/ou du repliement. Une telle chaîne 50 latérale forme ainsi, avec les différents tronçons 30 de la structure, un mécanisme articulé de type pantographe dont la fonction principale est de guider le déploiement et le repliement selon un axe rectiligne déterminé. Avantageusement, selon le besoin, les frottements des différentes liaisons pivot et l'inertie des biellettes 52 peuvent avoir pour effet et fonction d'amortir le déploiement de la structure et/ou de faciliter son repliement.

Si nécessaire, des dispositifs de freinage spécifique peuvent être incorporés à tout ou partie des liaisons pivot 55, 56. Rien n'empêche également de prévoir que l'une au moins des liaisons pivot soit dotée d'un dispositif de motorisation adapté pour contrôler précisément le déploiement de la structure. Dans l'exemple représenté, la structure comprend deux chaînes latérales 50, 51, une de chaque côté de la structure. Il en résulte une meilleure symétrie de déploiement et de repliement de l'ensemble et donc de la répartition des contraintes. Par ailleurs, une structure selon l'invention peut être avantageusement portée par un support 59 (qui peut être simplement le sol, la structure étant posée au sol comme représenté sur les figures 8 à 13, ou un châssis, la structure étant assemblée, par exemple par encastrement à ce châssis) par l'un de ses tronçons d'extrémité. Dans ce cas, ledit mécanisme de contrôle et/ou d'assistance au déploiement et/ou au repliement comprend avantageusement une embase 60 s'étendant à partir du support 59, permettant de définir l'orientation générale de la structure par rapport à ce support 59. Cette embase 60 est, dans l'exemple représenté, formée de deux montants 60a, 60b s'étendant à partir du support 59, parallèles l'un à l'autre, à distance l'un de l'autre, rigidement fixés au support 59 selon une orientation prédéterminée. Les montants 60a, 60b s'étendent sur un côté de la structure, à l'extérieur latéralement des tronçons de la structure et de l'une des chaînes latérales 50, 51, pour ne pas interférer avec les déformations et/mouvements de la structure et de cette chaîne latérale.

Les deux montants 60a, 60b sont écartés l'un de l'autre de telle sorte qu'un coulisseau 62 s'étendant latéralement en saillie vers l'extérieur de chaque liaison pivot 56 d'un tronçon 30 à une biellette 52 peut être interposé entre les deux montants 60a, 60b et guidé en translation entre ces derniers.

Les montants 60a, 60b s'étendent sur une distance suffisante à partir du support 59 de façon à permettre le maintien de l'orientation de la structure à l'état déployé comme représenté figure 11. Pour ce faire, les montants 60a, 60b s'étendent sur une distance suffisante à partir du support 59 pour qu'à l'état déployé de la structure (figure 11), un premier coulisseau 62 d'une première liaison pivot 56 d'articulation du premier tronçon 30 à une première biellette 52 à partir du support 59 et au moins un deuxième coulisseau 62 d'une deuxième liaison pivot 56 d'articulation d'un deuxième tronçon 30 à une deuxième biellette 52, qui n'est pas portée par le support 59, soient tous deux interposés entre les deux montants 60a, 60b. À l'état replié de la structure (figure 8), ces deux coulisseaux 62 sont aussi interposés entre les deux montants 60a, 60b. Les montants 60a, 60b et les coulisseaux 62 sont adaptés pour ne pas interférer avec les mouvements ou déformations des tronçons 30 et des biellettes 52 au cours du déploiement. Ils doivent également permettre la modification de largeur de la structure lorsque cette dernière arrive à l'état déployé.

Pour ce faire, les coulisseaux 62 des deux premiers tronçons doivent présenter une longueur suffisante pour pouvoir rester interposés entre les deux montants 60a, 60b à l'état déployé de la structure. Comme représenté sur les figures 8 à 13, le premier tronçon à partir du support 59 est avantageusement de longueur réduite, notamment un demi- tronçon, de manière à s'étendre à partir d'un premier pivot 56 d'axe fixe par rapport au support 59, parallèle au support 59 et aux axes des autres pivots 56 et passant entre les montants 60a et 60b de l'embase 60. Le premier tronçon s'étend jusqu'à une première charnière reliant ce premier et un deuxième tronçon. Le deuxième pivot 56 est guidé (comme les suivants au début du dépliement) par le coulisseau 62 qui est guidé en translation entre les montants 60a et 60b de l'embase 60, cette embase 60 définissant la direction longitudinale 33 et donc l'axe de déploiement de la structure depuis l'état replié par rapport au support 59, cet axe de déploiement étant fixe par rapport au support 59. De préférence, l'embase est portée par une platine ou surface plane du support 59. Dans une variante non représentée l'axe de déploiement fait un angle réglable entre 0° et 90° par rapport au support 59.

En variante non représentée, le premier tronçon s' étendant à partir de l'embase 60 est sensiblement de même longueur que les autres tronçons, et la liaison pivot 55 située à l'extrémité du premier tronçon reliée au support 59 doit être guidée orthogonalement à la direction longitudinale 33 et à l'axe de la liaison pivot 55 (horizontalement si le support 59 est un sol plan horizontal) par rapport à l'axe de déploiement de la structure repliée l'embase de manière à permettre le déploiement de l'ensemble suivant l'axe de déploiement, parallèle aux montants 60a et 60b, au dessus du premier pivot guidé verticalement par les montants 60a, 60b. L'invention peut faire l'objet de nombreuses variantes de réalisation par rapport aux exemples représentés sur les figures et décrits ci-dessus.

En particulier, d'autres modes de pliage que le pli accordéon peuvent être envisagés ou utilisés, par exemple un pli roulé, voire une combinaison de plusieurs plis différents (par exemple une portion pliée en pli accordéon, une autre pliée en pli roulé...). Elle peut être adaptée pour pouvoir être déployée selon une ligne de déploiement non rectiligne, par exemple ondulée ou courbe ; elle peut être sous la forme d'un profilé à l'état déployé comme dans les modes de réalisation représentés, ou au contraire non profilée, par exemple à largeur variable entre ses deux extrémités longitudinales... Elle peut faire également l'objet de nombreuses applications.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS1/ - Structure pliable/déployable à déploiement spontané pouvant être placée : - dans un état déployé dans lequel elle s'étend longitudinalement entre deux extrémités longitudinales selon une ligne de déploiement et présente au moins un pan gauchi latéralement élastiquement en flexion, est apte à transmettre au moins des efforts longitudinaux, et est au moins partiellement verrouillée dans cet état déployé, - à l'état au moins partiellement replié dans lequel elle présente une pluralité de tronçons (30) successifs reliés avec au moins un axe (32) d'articulation transversale entre deux tronçons, chaque tronçon (30) étant élastique en flexion au moins dans une direction latérale parallèle à l'axe (32) d'articulation avec une forme au repos correspondant à un gauchissement de ce tronçon, chaque tronçon (30) s'étendant à partir d'un axe (32) d'articulation étant, au moins à partir de l'axe (32) d'articulation, aplati élastiquement en flexion, caractérisée en ce que : - à l'état au moins partiellement replié, deux tronçons (30) successifs sont reliés selon un axe (32) d'articulation unique, - à l'état déployé la structure présente en section droite transversale une forme générale choisie parmi au moins une courbe fermée, une pluralité d'arcs reliés selon au moins un noeud de jonction, et une combinaison d'au moins une courbe simple fermée et d'une pluralité d'arcs. 2/ - Structure selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle présente à l'état déployé une forme générale en section droite transversale distincte d'une ligne ouverte. 3/ - Structure selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle présente à l'état déployé une forme générale en section droite transversale formée d'une pluralité d'arcs cintrés, chaque arc présentant une courbure continue de signe constant. 4/ - Structure selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle présente une section droite transversale dont la formegénérale est une courbe fermée formée par la juxtaposition d'une pluralité d'arcs (34, 38, 45) reliés deux à deux par des noeuds (35) de jonction d'extrémité des arcs. 5/ - Structure selon la revendication 4, caractérisée en ce que les arcs (34, 35) juxtaposés présentent une courbure de même signe. 6/ - Structure selon la revendication 5, caractérisée en ce que les arcs (34) juxtaposés présentent une convexité orientée vers l'extérieur de ladite courbe fermée. 7/ - Structure selon la revendication 6, caractérisée en ce que ladite courbe fermée est formée de deux arcs (34) à convexité orientée vers l'extérieur reliés à leurs deux extrémités par deux noeuds (35) de jonction latéraux. 8/ - Structure selon la revendication 4, caractérisée en ce que les arcs juxtaposés présentent une courbure qui change de signe alternativement entre deux arcs adjacents reliés par un noeud de jonction. 9/ - Structure selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'elle présente à l'état déployé une section droite transversale dont la forme générale est symétrique par rapport à une ligne transversale. 10/ - Structure selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle présente au moins deux pans (36) reliés selon au moins une ligne (77) de jonction longitudinale, en s'étendant au moins partiellement en vis- à-vis. 11/ - Structure selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce qu'elle comprend P pans (36) gauches à l'état déployé, élastiques en flexion au moins dans le sens de l'aplatissement de sa section droite transversale, reliés selon L ligne(s) (37) de jonction longitudinale(s), P étant un entier supérieur à 1, L étant un entier non nul, avec P-L1. 12/ - Structure selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce qu'elle comprend une pluralité de tronçons (30) reliés deux à deux les uns aux autres par des charnières (31) de façon à être pliable selon un pli accordéon.13/ - Structure selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisée en ce qu'elle comprend un mécanisme (50, 51, 60) de contrôle et/ou d'assistance au déploiement et/ou au repliement. 14/ - Structure selon la revendication 13, caractérisée en ce que ledit mécanisme de contrôle et/ou d'assistance au déploiement et/ou au repliement comprend au moins une chaîne (50, 51) latérale de biellettes (52) aboutées et articulées entre elles deux à deux et à chaque tronçon (30) de la structure, chaque chaîne (50, 51) latérale et les tronçons (30) formant un mécanisme articulé de type pantographe. 15/ - Structure selon l'une des revendications 13 ou 14, caractérisée en ce qu'elle est portée par rapport à un support (59) et en ce qu'elle comprend une embase (60) d'orientation par rapport à ce support (59).