FR3069653B1 - Baffle deployable, notamment pour enveloppe protectrice de telescope spatiale optique - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un baffle (11) compactable et déployable pour télescope spatial, comportant une paroi tubulaire (12) dont la face interne délimite la cavité du télescope. Ladite paroi tubulaire présente sur sa face externe des corrugations (14, 64) formant un agencement régulier déterminé de motifs élémentaires en relief, configurées de façon à conférer à ladite paroi tubulaire (12) une élasticité structurelle telle que le baffle (11) puisse être comprimé longitudinalement de façon à adopter une hauteur H fonction de la force de compression imposée, comprise entre une hauteur minimale correspondant à une état compacté et une hauteur au repos H correspondant à un état déployé, déterminée par la forme et les dimensions du motif formé par les corrugations (14, 64); la forme et dimensions des différentes corrugations (14, 64) étant déterminées de façon à ce que la surface de la paroi tubulaire (12) du baffle (11) soit une surface développable.

Description

Baffle déployable, notamment pour enveloppe protectrice de télescope spatial optique

DOMAINE M

[001] L’invention concerne le domaine des structures formant les télescopes spatiaux. Elle concerne plus particulièrement les techniques de déploiement des télescopes spatiaux après largage dans l'espace par le lanceur et s'inscrit dans les techniques de réalisation de baffles déployables.

Par baffle on entend ici, de manière connue, un écran formant une paroi occultante, entourant l'espace entre le miroir primaire et le miroir secondaire d'un télescope ou au-delà du miroir secondaire, et empêchant la lumière parasite de pénétrer cet espace.

IQIM&RTANTER

[002] Concernant la mise en orbite de télescopes et en particulier de télescopes optiques, réaliser un déploiement correct d'un télescope après largage est un problème récurrent lorsqu'on conçoit un tel dispositif.

[003] En effet pour des raisons évidentes de réduction de volume, un télescope est mis en place dans le lanceur sous forme compactée de façon à réduire le volume sous coiffe. Cette opération de compactage est naturellement accompagnée du compactage de l'enveloppe protectrice du télescope ou baffle.

[004] Le largage du satellite est donc normalement suivi d'une opération de déploiement du télescope lui-même, accompagnée ou suivie immédiatement du déploiement de l'enveloppe protectrice afin de protéger le télescope de l’environnement spatial, notamment de la lumière parasite et des flux thermiques. Lorsqu'il s’agit d'un télescope optique, il est vraiment très important que lors du déploiement de l'enveloppe protectrice, les caractéristiques thermiques et les propriétés d'occultation de la lumière de cette dernière ne soient pas altérées.

[005] Pour tenter de mettre en place une enveloppe protectrice déployable qui, après déploiement, s'avère efficace tant du point de vue thermique que du point de vue de la pollution lumineuse, il existe différentes solutions connues, plus ou moins satisfaisantes.

[006] Une solution couramment envisagée consiste notamment à déployer une membrane de protection thermique, souvent constituée par une structure flasque formée d’un empilement de feuillets, fixée sur la structure même du télescope. Selon la solution envisagée, cette membrane peut être pré-pliée afin de faciliter son compactage dans le volume alloué et de faciliter son déploiement après largage du télescope.

[007] Cependant, du fait même de sa structure et des matériaux constituant les différents feuillets de l'enveloppe, le comportement de cette dernière lors du déploiement du télescope n'est parfois pas complètement maîtrisé. Par suite, le déploiement peut parfois occasionner des dommages d'importances diverses: - froissement, - déchirure si coincement de la membrane, - contraintes résiduelles après déploiement, liées au compactage, entraînant un contact entre feuillets qui fait perdre ses propriétés thermiques à la membrane, - effets thermo-élastiques sur la membrane se propageant à la structure du télescope si elle n’est pas bien découplée au niveau des points d'encrage sur cette dernière.

[008] Par ailleurs du fait des matériaux utilisés pour réaliser une membrane de protection thermique, celle-ci n'est parfois pas à même d'assurer une occultation totale de la lumière qui est nécessaire au bon fonctionnement d'un télescope optique. Par suite, pour réaliser une telle occultation, il est connu d'avoir recours à la mise en place d'un baffle dont la paroi est réalisée dans un matériau ne laissant pas passer la lumière.

[009] La structure de ce baffle peut prendre différentes formes connues, permettant, dans une certaine mesure, son compactage. Elle peut en particulier se présenter sous la forme d'un tube télescopique formé de tronçons de longueurs données, emboîtés les uns dans les autres lorsque le baffle est compacté.

[0010] Une telle structure présente cependant des limitations importantes. En particulier, afin de donner à cette structure un diamètre intérieur le plus important possible, on est contraint de limiter le nombre de segments emboîtés les uns dans les autres de sorte que l'on obtient seulement un compactage partiel.

Par ailleurs le déploiement du baffle après largage du télescope nécessite généralement des moyens de déploiement annexes (motorisation, mécanismes à ressort, etc....).

En outre, l’utilisation de systèmes télescopiques présentant des guidages avec frottement peut également engendrer des risques de coincement lors du déploiement ainsi que l’émission de particules pouvant perturber les optiques [0011] Pour réaliser une telle occultation de la lumière, il est également connu d'avoir recours à la mise en place d'un baffle dont la paroi est réalisée dans un matériau souple ne laissant pas passer la lumière, monté, par exemple, sur un élément de type ressort spiralé. Cependant, comme dans le cas d'une membrane de protection thermique, une fois repliée, la paroi souple du baffle peut s'avérer délicate à déployer.

[0012] Ainsi, à l'heure actuelle, il n'existe pas de structure de baffle totalement compactable et auto-déployable, présentant une paroi assurant à la fois une occultation (protection contre la lumière parasite) complète du corps du télescope pouvant être associé de manière simple à une enveloppe de protection thermique, de telle façon que le déploiement du baffle entraîne de manière automatique un déploiement satisfaisant d'une membrane de protection thermique c'est-à-dire un déploiement qui évite que cette dernière ne soit endommagée par le simple fait de son déploiement et de sa mise en place autour du télescope.

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[0013] Un but de l'invention est de proposer un équipement permettant de résoudre le problème technique évoqué précédemment.

[0014] A cet effet l'invention a pour objet, selon un premier aspect, un baffle compactable et déployable pour télescope spatial, du type comportant une paroi constituée par un matériau opaque aux rayonnements lumineux, formant un élément tubulaire dont la face interne délimite la cavité du télescope,

Selon l'invention, ladite paroi tubulaire présente sur sa face externe des corrugations formant un agencement régulier de motifs élémentaires en relief.

Lesdites corrugations sont configurées de façon à conférer à ladite paroi tubulaire une élasticité structurelle telle que le baffle puisse être comprimé longitudinalement de façon à adopter une hauteur fonction de la force de compression imposée.

Cette hauteur est, comprise entre une hauteur minimale correspondant à un état compacté et une hauteur au repos H correspondant à un état déployé, en l'absence de compression.

La hauteur au repos est déterminée par la forme et les dimensions du motif formé par les différentes corrugations; la forme et dimensions des différentes corrugations étant en outre déterminées de façon à ce que la surface de la paroi tubulaire du baffle soit une surface développable.

[0015] Selon différentes dispositions pouvant être considérées séparément ou en combinaison, le dispositif de compensation en température selon l'invention peut présenter différentes caractéristique additionnelles, en particulier celles citées ci-après.

[0016] Selon une première disposition, la paroi tubulaire du Baffle est réalisée en matériau élastique opaque aux rayonnements lumineux.

[0017] Selon une autre disposition, la forme des corrugations et le matériau utilisé sont définis de telle façon que l'effort élastique de déploiement interne à la structure du baffle soit suffisant pour vaincre les effets internes de frottement et de plasticité de nature à favoriser le maintien en position compacté.

[0018] Selon une autre disposition, la forme des corrugations et le matériau utilisé sont définis de telle façon que la marge de motorisation de la paroi du baffle soit supérieure à trois fois les efforts résistants.

[0019] Selon une autre disposition, le motif de corrugation inclut des allègements de matière formant des lacunes localisée dans les zones de concentration des contraintes subies par le matériau lors des phases de compactage.

[0020] Selon une autre disposition, la paroi tubulaire est réalisée à partir d'au moins une forme plane constituant un quadrilatère, pliée selon un motif de pliage donné, les dimensions de la forme plane et le motif de pliage adopté déterminant la hauteur H au repos de la paroi tubulaire ainsi que le diamètre D de l'ouverture délimité par ladite paroi.

[0021] Selon une autre disposition, la paroi tubulaire est réalisée à partir d'une pluralité de formes planes pliées chaque forme plane constituant un quadrilatère, lesdites formes étant jointes les unes aux autres, après pliage, par leurs bords latéraux pour former ladite paroi tubulaire; chaque forme plane étant dimensionnée de façon à former après pliage un secteur de la paroi tubulaire.

[0022] Selon une autre disposition, le motif de pliage réalisé est formé, pour la forme plane considérée, d'une succession de plis rectilignes, parallèles aux bords supérieur et inférieur de la forme plane considérée, destinés à constituer, après pliage, des lignes de pli circonférentielles et de deux séries de plis rectilignes en diagonale.

Chaque série est constituée de plis parallèles à une des diagonales du quadrilatère limitant la forme plane, destinés à constituer, après pliage, les arêtes formant les bords des corrugations.

Les plis parallèles aux bords supérieur et inférieur de la forme plane et les plis parallèles à chacune des diagonales sont espacés les uns des autres de façon à former, avant pliage, des rangées superposées de motifs en losange identiques, disposés en quinconce d'une rangé à la suivante, les losanges alignés sur une même rangée présentant une grande diagonale alignée sur un même pli parallèle aux bords supérieur et inférieur de la forme plane.

Le pliage est réalisé de telle façon que la paroi obtenue présente une superposition de formes en relief comportant quatre arêtes convexes formées par les côtés du losange correspondant et une arête concave formée par la grande diagonale du losange.

[0023] Selon une autre disposition, le motif de pliage réalisé est formé, pour la forme plane considérée, d'une succession de plis longitudinaux ondulés, présentant chacun un axe de symétrie parallèle aux bords latéraux de la forme plane considérée, destinés à constituer, après pliage, les arêtes formant les bords des corrugations.

Chaque pli présente un écart par rapport à son axe de symétrie variant périodiquement entre une valeur nulle et une valeur maximale.

Chaque pli est agencé de manière spéculaire vis-à-vis des plis voisins, lesdits plis étant espacés les uns des autres de façon à former, avant pliage, des rangées superposées de motifs identiques disposés en quinconce d'une rangée à la suivante.

Chaque motif est délimité latéralement par deux segments de deux plis longitudinaux consécutifs en regard l'un de l'autre, chaque segment étant limité par deux points consécutifs d'un pli pour lesquels l'écart du profil du pli par rapport à son axe de symétrie est minimal.

Le pliage est réalisé de telle façon que la paroi obtenue présente des superpositions de replis disposés en quinconce.

[0024] L'invention a également pour objet, selon un second aspect, un dispositif de protection thermo-optique déployable pour un télescope, le dispositif comportant un baffle selon l'invention dont la face externe de la paroi tubulaire est revêtue d'une enveloppe souple configurée pour former une protection thermique limitant les variations de température à l'intérieur du baffle; ladite enveloppe étant fixée sur la au niveau des arêtes délimitant les corrugations de ladite paroi.

[0025] Selon une disposition particulière, ladite enveloppe est fixée sur la paroi: - soit par couture ou agrafage sur la paroi du baffle, au le long des arêtes; - soit au moyen d'éléments de fixation amovibles souples, de type Velcro, fixés sur la paroi du baffle; - soit par un collage de la membrane sur la paroi du baffle, localisé en différents points de la surface de la paroi.

[0026] Selon une autre disposition particulière, ladite enveloppe souple est constituée d'une membrane comportant un ensemble de feuillets réfléchissants séparés les uns des autres et formant une structure isolante multicouches.

[0027] Selon une autre disposition particulière, ladite membrane comporte en outre une structure flexible intercalaire comprenant des pistes électriques alimentant des sondes de température et des réchauffeurs et/ou un ensemble de feuillets colorés, noirs, blancs ou dorés permettant d'ajuster les propriétés thermo-optiques de l'ensemble.

[0028] Avantageusement, la forme du motif cellulaire reproduit sur la paroi du baffle selon l'invention, rend cet élément compactable longitudinalement sous l'action d'une contrainte axiale, et permet son retour spontané vers une forme déployée axialement, une position de repos, lorsque la contrainte cesse le caractère élastique du baffle étant majoritairement du à la structure même du baffle. La dimension axiale, la hauteur, de l'élément flexible, ainsi que le diamètre de l'ouverture interne utile de ce dernier, sont par ailleurs notamment définis par le nombre, la forme géométrique et les dimensions des cellules formant le motif cellulaire.

[0029] De manière avantageuse également, le baffle selon l'invention peut être associé à une membrane de protection thermique souple, repliable, constituée de plusieurs feuillets isolants, ou "multi layer insulation" ou "MLI", selon la dénomination anglo-saxonne, connue de l’état de l’art, ladite membrane souple pouvant être fixée sur la paroi du baffle de façon à suivre ses mouvements de compactage et de déploiement. E, ' i F" >·"Ι '”ΪΙ“Γ ζ [0030] Les caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux appréciés grâce à la description qui suit, description qui s'appuie sur les figures annexées qui présentent: - la figure 1, une illustration selon une vue globale, dans un état déployé, d'un baffle selon l'invention selon un premier mode de réalisation; - la figure 2, une illustration selon une vue latérale, du baffle de la figure 1 ; - la figure 3, une vue latérale partielle agrandie du baffle de la figure 1 ; - la figure 4, une vue de dessus du baffle de la figure 1 à l'état comprimé; - la figure 5, une vue d'une forme plane permettant de réaliser du baffle selon l'invention dans le mode de réalisation de la figure 1 ; - la figure 6, une vue globale, dans un état déployé, d'un baffle selon l'invention selon un second mode de réalisation; - la figure 7, une vue globale du baffle de la figure 5, dans un état comprimé; - la figure 8, une forme plane permettant de réaliser le baffle selon l'invention dans le mode de réalisation des figures 6 et 7;

Il est à noter que, sur les figures annexées, un même élément fonctionnel ou structurel porte, sauf nécessité contraire, un même symbole repère.

[0031] Il est à noter ici que l'exposé de l'invention qui suit est réalisé en considérant deux modes de réalisation de façon à présenter de manière claire et concise les caractéristiques techniques et les avantages de l'objet de l'invention. Les figures 1 à 5 illustrent l'invention au travers d'un premier mode de réalisation, tandis que les figures 6 à 8 illustrent cette même invention au travers d'un second mode de réalisation. Cependant, cet exposé n'a évidemment pas pour but de limiter le champ et la portée de l'invention à ces seuls modes de réalisation, ceux-ci étant seulement définis par les revendications jointes à la présente description.

[0032] De façon générale, quel que soit le mode de réalisation envisagé, le baffle 11 selon l'invention est constitué d'une paroi tubulaire 12 de structure élastique, ladite paroi pouvant avantageusement être compactée dans le sens longitudinal (selon l'axe de symétrie 13 du baffle) par action d'une force pressante et capable tout aussi avantageusement de reprendre une forme initiale ou forme de repos, sitôt que la force pressante à l'origine de son compactage cesse d'être appliquée.

[0033] A cet effet, la surface de la paroi tubulaire 12 présente des corrugations formant des cavités 14 ouvertes ou plus simplement des replis 64 disposés préférentiellement de manière régulière sur la face externe de la paroi 12 du baffle 11, l'ensemble formant un motif régulier sur la surface de la paroi 12.

[0034] Selon l'invention, la forme et les dimensions des corrugations sont définies de telle façon que la surface de la paroi 12 du baffle 11 ainsi obtenue soit développable ou quasi développable en une forme plane.

On entend ici par surface développable, une surface en trois dimensions qui peut être déployée dans un plan sans que ce déploiement n'inflige de déformation irréversible à la forme. La surface latérale d'un cylindre de révolution constitue un exemple de surface développable.

Par analogie on considère qu'une surface est quasi développable si, compte tenu de l'élasticité du matériau constituant cette surface, cette dernière peut être obtenue à partir d'une forme plane.

[0035] Par ailleurs, selon l'invention également, le motif formé par les différentes corrugations 14 ou 64 et le matériau utilisé pour réaliser la paroi 12 du baffle 11 sont définis de telle façon que la marge de motorisation de l'élément tubulaire ainsi formé soit sensiblement supérieure aux efforts résistants induits dans la structure par un compactage de la paroi.

Dans une forme de réalisation préférée on définit le motif formé par les différentes corrugations 14 ou 64 ainsi que la nature du matériau de façon à ce que la marge de motorisation de la paroi 12 soit supérieure à trois fois ces efforts résistants [0036] Les différentes caractéristiques présentées précédemment, confèrent avantageusement à la paroi 12 du baffle 11 les caractéristiques fonctionnelles globales suivantes: - une fois réalisée la paroi 12 présente, en l'absence de toute action ou contrainte, des dimensions (hauteur H et diamètre intérieur D) déterminées par la forme et les dimensions des corrugations 14 et 64; - la paroi 12 présente, indépendamment du matériau dans lequel elle est réalisée, une élasticité structurelle intrinsèque dans le sens longitudinal qui dépend seulement de la forme et les dimensions des corrugations 14 et 54, ainsi que de l'épaisseur du matériau constituant la paroi 12, de sorte que la paroi 12 peut être totalement compressée et que, lorsque la force qui la comprime cesse, la paroi 12 tend spontanément à reprendre sa hauteur H initiale.

[0037] Selon l'invention également, la forme et les dimensions des corrugations 14 et 54 sont définies de telle façon que la paroi 12 du baffle 11 ainsi constituée définisse une ouverture centrale 15 dont le diamètre D varie dans une faible proportion, typiquement de moins de 5%, lorsque la paroi est comprimée, par rapport au diamètre de cette même ouverture 15 lorsque la paroi est libre de toute contrainte. Cette caractéristique technique permet avantageusement de limiter la diminution du diamètre D de l'ouverture 15 du baffle 11 occasionnée par le compactage de ce dernier.

[0038] Dans le mode de réalisation illustré par les figures 1 à 5, les corrugations sont formées par ensemble d'arêtes longitudinales 16i, telles que les arêtes 161 et 162 repérées sur les figures 1 et 2, délimitant des cavités 14, agencées de manière régulière autour de la paroi 12.

[0039] Chaque arête16i présente un profile en ligne brisée qui se déploie longitudinalement, en zigzag, sur toute la hauteur H du baffle 11.

Il est à noter ici que le sens longitudinal est ici défini par la direction selon laquelle l'axe de symétrie 13 du baffle 11 est orienté.

[0040] Comme l'illustre de manière plus détaillée la figure 3, les arêtes longitudinales 16i présentent un profil régulier identique, formé par des segments de droites 17 de longueurs identiques, tels que ceux présentés en traits pointillés, dont les intersections définissent des sommets 18.

Elles sont en outre agencées les unes vis à vis des autres de telle façon que leur sommets 18 soient disposés le long de lignes de plis circonférentielles 19j superposées, telles que les lignes 191 et 192 de la figure 3, agencées autour de la paroi 12 du baffle 11. Chaque ligne de pli 19j constitue ainsi une courbe fermée qui joint les sommets 18 des arêtes longitudinales 16i situés à une même distance des bords d'extrémités supérieur et inférieur du baffle 11.

[0041] Par ailleurs, chaque arête longitudinale 16i est disposée spéculairement vis-à-vis des arêtes voisines, de telle façon que, sur sa longueur, une arête donnée 16n, l'arête 161 par exemple, présente des sommets 18 alternativement sensiblement confondus avec ceux de l'une ou l'autre des arêtes 16n-1 ou 146+1 voisines de l'arête considérée, les arêtes 162 et 163 en l'occurrence.

[0042] Ces corrugations 14, comme l'illustre la figure 3, forment ainsi sur la surface externe de la paroi 12 du baffle 11 un arrangement régulier de cavités. Chaque cavité présente une ouverture dont les bords sont constitués par deux portions, en regard l'une de l'autre, de deux arêtes longitudinales 16i voisines. Chaque portion d'arête 16i est formée de deux segments 17 de ladite arête, reliés l'un à l'autre par un sommet 18. Elle présente également des parois planes 111 s'étendant de ses bords vers le fond défini par la partie de la ligne de pli 19j reliant les sommets 18 considérés.

[0043] La cavité ainsi définie constitue un tétraèdre présentant deux faces ouvertes chacune ayant la forme d'un triangle isocèle dont les deux côtés égaux sont constitué par une des portions d'arêtes délimitant la cavité, les deux faces ouvertes, de dimensions identiques, étant reliées par leurs bases, ainsi que deux faces pleines, chacune ayant la forme d'un triangle isocèle dont les deux côtés égaux sont constitué par un segment 17 de chacune des deux portions d'arête longitudinale 16i délimitant la cavité, les deux faces pleines, étant reliée par leurs bases constituées par le segment de ligne de pli circonférentielle 19j reliant les sommets 18 des portions d'arêtes longitudinales formant les bords de la cavité.

[0044] Pour réaliser, conformément à ce mode de réalisation, un baffle selon l'invention comportant une paroi tubulaire 12 de hauteur H et définissant une ouverture présentant un diamètre D lorsqu'elle est déployée, il convient de déterminer la valeur des paramètres structurels et dimensionnels qui permettent de conférer à la paroi 12 obtenue les caractéristiques d'élasticité recherchées. Ces paramètres sont le nombre d'arêtes longitudinales 16i, la longueur de chacun des segments 17 formant une arête ainsi que le nombre de segments 17 constituant une arête 16i et l'angle a imposé, au repos, entre deux segments 17 consécutifs.

[0045] En pratique, la détermination de ces paramètres est généralement réalisée de manière analytique, sachant que la valeur de certains de ces paramètres est conditionnée à la fois par les dimensions (hauteur H et variation d'épaisseur AD) de la paroi 12 du baffle 11 que l'on souhaite réaliser et sur les caractéristiques d'élasticité de la structure obtenue. Néanmoins, sachant que ce caractère d'élasticité intrinsèque est lié au caractère développable de la surface de la paroi 12 réalisée, certaines conditions doivent être respectées.

[0046] Ainsi, pour le mode de réalisation illustré par les figures 1 à 5, il est possible de réaliser un baffle dont la paroi est formée d'un empilement de motifs à six cellules, six cavités 14, adjacentes, distribuées régulièrement sur la circonférence du baffle 11, chaque cellule présentant des arêtes 17 faisant chacune un angle d'environ 17° avec la ligne de fond 19j. Le diamètre intérieur obtenu est alors environ égal à ^/3/2 fois la longueur des arêtes de fond 19j.

[0047] On peut noter ici que les valeurs de paramètres définies au paragraphe précédent ne supposent aucune élasticité particulière pour le matériau constituant la paroi 12 du baffle 11.

Cependant, dans le cas où le matériau utilisé est particulièrement élastiques, on pourra utiliser des cellules présentant des arêtes 17 faisant chacune un angle de valeur plus élevée avec la ligne de fond 19j.

Une valeur d’angle plus élevée donnera à l’ensemble de la structure du baffle 11 un comportement caractérisé par un déploiement plus spontané, au prix cependant de contraintes plus importantes dans le matériau à l’état compact.

[0048] On peut noter également qu'en choisissant une valeur d'angle légèrement différente pour les arêtes situées de part et d’autre de chaque ligne de fond 19j, autrement dit en faisant en sorte que les parois 111 ne soient pas limitées par des triangles isocèles, on peut faire en sorte que les sommets 18 ne soient pas exactement alignés les uns au-dessus des autres dans la direction de déploiement du baffle, ce qui évite qu’ils soient tous empilés les uns sur les autres lorsque le baffle 11 est compacté.

[0049] D'un point de sa fabrication, le baffle 11 selon l'invention peut, dans ce mode de réalisation, être réalisé à partir d'une forme plane unique 51, formant un quadrilatère, telle que celle illustrée par la figure 5, la largeur et la hauteur de ladite forme plane étant définies de façon à obtenir, in fine, un baffle 11 ayant les dimensions souhaitées. La largeur et la hauteur sont ainsi directement déterminées par les dimensions finales souhaitées et par les paramètres définissant la géométrie, les dimensions et le nombre des arêtes longitudinales 16i et des lignes de plis circonférentielles 19j qui forment les corrugations qui modèlent la surface du baffle 11.

Pour ce faire on réalise d'abord sur la forme plane 51 deux séries de plis: une série de plis rectilignes 52, parallèles aux bords supérieur 55 et inférieur 56 de la forme plane considérée, destinés à constituer, après pliage, des lignes de pli circonférentielles 19] et de deux séries de plis rectilignes 53 et 54 en diagonale, chaque série étant constituée de plis parallèles à une des diagonales du quadrilatère limitant la forme plane (51), destinés à constituer, après pliage les arêtes 16i formant les bords des corrugations 14.

Comme l'illustre la figure 5, les plis 52 parallèles aux bords supérieur 55 et inférieur 56 de la forme 51 et les plis parallèles 53 et 54 à chacune des diagonales sont espacés les uns des autres de façon à former, avant pliage, des rangées superposées de motifs en losange identiques, disposés en quinconce d'une rangé à la suivante. Les losanges alignés sur une même rangée présentent une grande diagonale alignée sur un même pli 52 parallèle aux bords supérieur 55 et inférieur 56 de la feuille. Le pliage est réalisé de telle façon que la paroi 12 obtenue présente une superposition de formes en relief comportant quatre arêtes convexes formées par les côtés du losange correspondant et une arête concave formée par la grande diagonale du losange.

[0050] Les différents plis 52, 53 et 54 étant marqués, on procède à leur mise en forme, cette mise en forme étant réalisée de proche en proche de façon à former les arêtes longitudinales saillantes 16i et les lignes circonférentielle en creux 19j.

[0051] Durant cette mise en forme, la surface initialement plane de la forme 51 se courbe progressivement, sans que le matériau qui la constitue subisse de contraintes d'étirement, de telle sorte que lorsque la mise en forme est complètement achevée, elle forme une surface cylindrique continue, les bords latéraux 57 et 58 limitant la forme plane 51 venant au contact l'un de l'autre de telle façon qu'ils peuvent être assemblés l'un avec l'autre.

[0052] D'un point de sa fabrication, pour des raisons de facilité de réalisation, il est également envisageable d'utiliser plusieurs formes planes pour réaliser la paroi 12. Ces différentes formes planes, de dimensions de préférence identiques, permettent chacune de réaliser un secteur de la paroi 12 du baffle 11. Chaque secteur est alors réalisé comme décrit précédemment. Une fois réalisés les différents secteurs sont assemblé les uns aux autres pour former la paroi 12.

[0053] Il est à noter ici que, bien que la réalisation du baffle 11 à partir d'une forme plane n'induise normalement aucune tension interne destructrice sur le matériau il peut être avantageux de soulager les contraintes imposées à ce dernier, au niveau des sommets 16 des arêtes longitudinales notamment, lors de la mise en compression du baffle.

Pour ce faire il est avantageusement possible, lors de la fabrication du baffle, de pratiquer au niveau des points de contact des plis 53 et 54 des ouvertures circulaires 59, telles que celles illustrées sur la figure 5, permettant au matériau de se déformer localement sans dommage.

[0054] Ces ouvertures circulaires 59 constituent avantageusement au niveau de la paroi 12 du baffle 11 des allègements de matière formant des lacunes localisée dans des zones où se concentrent les tensions internes subies par le matériau lors des phases de compactage. Ces lacunes 59 de forme géométriques régulière contribuent à une meilleure transmission de ces contraintes au sein de la structure de la paroi 12.

[0055] Dans le mode de réalisation illustré par les figures 6 à 8, les corrugations 64 sont constituées, comme dans le mode de réalisation précédent, d'un ensemble d'arêtes longitudinales 61 i, agencées de manière régulière autour de la paroi 12.

[0056] En revanche, à la différence du mode de réalisation précédent, chaque arête 61 i présente un profil formant une ligne périodique en lacet se déployant longitudinalement sur toute la hauteur H du baffle 11, alternativement de part et d'autre d'un axe de symétrie 62i et présentant des ondulations s'étendant alternativement de part et d'autre de l'axe central, chaque ondulation s'étendant entre un maximum et un minimum, le maximum correspondant à un point 63i pour lequel l'arête 21 i est la plus éloignée de son axe symétrie 62i et le minimum correspondant à un point 64i pour lequel l'arête 21 i coupe son axe symétrie 62i.

[0057] Par ailleurs, les corrugation 64 forment non pas des cavités mais des replis, limités latéralement par les arêtes longitudinales 61 i.

[0058] Le profil d'une arête 61 i est défini par l’intersection des profils respectifs des corrugations de part et d’autre de cette arête.

Ainsi le profil des corrugations peut consister en un profil sinusoïdal ou en un profil constitué par une répétition périodique de splines. Le profil de l’arête 61 i sera dans ce cas identique à ce profil à un facteur près qui dépend de la valeur de l’angle entre les corrugations situées de part et d’autre de 61 i, angle qui dépend notamment du nombre de corrugations disposées le long du périmètre du baffle 11.

Par exemple dans le cas d’une réalisation à 6 arêtes, telle que celle illustrée par les figures 6 à 8, ce facteur est 1/sin(30°) soit 2.

[0059] De manière analogue aux arêtes longitudinales 16i du mode de réalisation précédent, les arêtes 61 i sont agencées les unes vis à vis de telle façon que les maxima 63i soient disposés le long de lignes de plis circonférentielles 65j superposées, agencées autour de la paroi 12 du baffle 11. Chaque ligne de pli 65j joint ainsi respectivement les maxima 63i de chaque arête 61 i aux maxima des autres arêtes longitudinales, situés à une même distance des bords d'extrémités du baffle 11. Dans ce mode de réalisation les lignes de plis circonférentielles 65j présentant alternativement des portions saillantes 66 et des portions en creux 67.

[0060] Par ailleurs, comme dans le mode de réalisation précédent, chaque arête longitudinale 61 i est disposée spéculairement vis-à-vis des arêtes voisines, de telle façon que, sur sa longueur, une arête donnée 61 n présente alternativement un maximum 63 situé à une distance d1 des maxima des arêtes voisines 61n-1 ou 61n+1 situés sur la même ligne de pli circonférentielle que le maximum considéré et un maximum 63 situé à une distance d2 des maxima des arêtes voisines 61n-1 ou 61n+1 situés sur la même ligne de pli circonférentielle 65 que le maximum considéré.

[0061] Pour réaliser, conformément à ce mode de réalisation, un baffle selon l'invention comportant une paroi cylindrique de hauteur H et définissant une ouverture présentant un diamètre D lorsqu'elle est déployée, il convient de déterminer la valeur des paramètres structurels et dimensionnels qui permettent de conférer à la paroi obtenue les caractéristiques d'élasticité recherchées. Ces paramètres sont le nombre d'arêtes longitudinales modelant la surface du baffle, ainsi que leur profil, autrement dit la forme de la courbe suivie par une arête 61 i.

[0062] Comme pour le mode de réalisation précédent, la détermination de ces paramètres est généralement réalisée de manière analytique sachant que la valeur de certains de ces paramètres est conditionnée à la fois par les dimensions (hauteur H et variation d'épaisseur AD) de la paroi 12 du baffle 11 que l'on souhaite réaliser et sur les caractéristiques d'élasticité de la structure obtenue. Néanmoins, sachant que ce caractère d'élasticité intrinsèque est lié au caractère développable de la surface de la paroi 12 réalisée, dans ce mode de réalisation également, certaines conditions doivent être respectées.

[0063] Ainsi, à l’état compact le nombre de plis superposés et l’épaisseur du matériau permet de déterminer la hauteur minimale. A l’état déployé, la pente moyenne de l'arête 61 i par rapport à l’horizontale (i. e. plan passant par une ligne de pli circonférentielle 65) déterminera le comportement mécanique de l’ensemble.

[0064] Par ailleurs, une valeur de 17° de pente pour un ensemble à 6 arêtes permet par exemple d’obtenir un compactage et un déploiement proche d’un état développable à chaque étape, c'est-à-dire faisant naître peu de contraintes lors de la compaction.

[0065] En outre, pour un matériau capable de supporter de grandes déformations sans plastification une valeur de pente plus élevée pourra être utilisée car elle se traduit par une compaction d’un rapport plus important (plus grande longueur déployée pour le même nombre de plis.) [0066] Comme pour le mode de réalisation des figures 1 à 5, l’amplitude des corrugations détermine ainsi la hauteur totale ainsi que le rapport du diamètre interne au diamètre externe du baffle et le rapport du diamètre à l'état déployé au diamètre à l'état compacté.

[0067] D'un point de sa fabrication, Comme pour le mode de réalisation précédent, le baffle 11 selon l'invention peut, dans ce mode de réalisation, être réalisé à partir d'une forme plane 81 formant un quadrilatère, telle que celle illustrée par la figure 8, la largeur et la hauteur de ladite forme plane étant définies de façon à obtenir, in fine, un baffle ayant les dimensions souhaitées. La largeur et la hauteur sont ainsi directement déterminées par les dimensions finales souhaitées et par les paramètres définissant la géométrie, les dimensions et le nombre des arêtes longitudinales 61 i et des lignes de plis circonférentielles 65j qui forment les corrugations 64 qui modèlent la surface du baffle 11.

[0068] Pour ce faire on réalise (on marque) sur la forme plane 81 une série de plis longitudinaux ondulés 82 destinés à constituer, après pliage, les arêtes longitudinales 61 i formant les bords des corrugations 64. Ces plis 82 présentent chacun un axe de symétrie 83 parallèle aux bords latéraux 84 et 85 de la forme plane 81 considérée, qui correspond à l'axe de symétrie 62 de l'arête longitudinale 61 formée par le pli considéré.

Chaque pli 82 présente un écart par rapport à son axe de symétrie 83 qui varie périodiquement entre une valeur nulle et une valeur maximale. Chaque pli est par ailleurs agencé de manière spéculaire vis-à-vis des plis voisins.

La forme du pli 82 peut être obtenue par développement de 61 i le long d’une des parois constituées de corrugations superposées 64. L'ensemble de ces plis forme, avant pliage, des rangées superposées de motifs identiques 86 disposés en quinconce d'une rangée à la suivante.

Chaque motif 86 est délimité latéralement par deux segments de deux plis longitudinaux consécutifs en regard l'un de l'autre, chaque segment étant limité par deux points 87 et 88 consécutifs d'un pli 82n pour lesquels la distance avec les points correspondants 89 et 811 du pli voisin 82n+1 ou 82n-1 avec lequel il définit le motif considéré est minimale.

[0069] On procède ensuite à la mise en forme des plis 82 ainsi marqués, cette mise en forme étant réalisée de proche en proche de façon à former des arêtes longitudinales saillantes 61 i et des lignes circonférentielle 65j présentant alternativement des portions saillantes et des portions en creux.

[0070] Durant cette mise en forme, la surface initialement plane de la forme 81 se courbe progressivement, sans que le matériau qui la constitue subisse de contraintes d'étirement, de telle sorte que lorsque la mise en forme est complètement achevée, elle forme une paroi 12 continue qui présente des superpositions de replis disposés en quinconce; les bords 82 et 83 limitant la forme plane 81 venant au contact l'un de l'autre.

[0071] Comme cela a été décrit précédemment pour les deux modes de réalisation détaillés dans la présente description, le dispositif selon l'invention peut être réalisé par pliage à partir d'une forme plane 51 ou 81 constituée d'une feuille d'un matériau présentant une rigidité appropriée de telle façon qu'une fois réalisé, la structure de baffle réalisée soit à la fois compressible axialement et suffisamment élastique pour reprendre sa forme et sa hauteur H initiale sitôt que sa mise en compression cesse.

Cependant il est également possible d'envisager d'autres modes de réalisation permettant également de réaliser une telle structure. En particulier, il est possible d'obtenir une telle structure en procédant de façon différente notamment: - en procédant par préparation à plat d’un élément comprenant des zones plus ou moins rigides; par exemple par empilement de plis composites découpés par zone ou bien par utilisation de composites avec des résines différentes par zone; - en procédant par moulage sur une forme empreinte avec motif marqué.

[0072] Le baffle 11 selon l'invention tel qu'il a été décrit au travers des modes de réalisations pris comme exemple permet donc avantageusement de réaliser un baffle déployable spontanément, autrement dit un baffle qui peut être compacté longitudinalement en appliquant une force dirigée en ce sens et qui, dès que l'application de la force cesse reprend la forme détendue déterminée par les paramètres décrits précédemment.

[0073] Avantageusement, de par la conformation de sa paroi externe, la présence d'arêtes notamment, le baffle selon l'invention peut être utilisé pour servir de support à une membrane de protection thermique.

[0074] Une telle membrane, connue par ailleurs, est généralement une structure souple qui peut comporter différents constituants: - un ensemble de feuillets réfléchissants séparés éventuellement de feuillets intercalaires, l'ensemble jouant le rôle d’isolant multicouche, - un structure flexible comprenant des pistes électriques, sondes de température et réchauffeurs - un ensemble de feuillets munis d’un traitement optique par coloration en noir, blanc ou doré, permettant d'ajuster les propriétés thermo-optiques aux besoins.

[0075] Un tel assemblage peut par ailleurs être monté sur le baffle par différents moyens connus: - par couture ou agrafage sur la paroi 12 du baffle 11, au niveau des arêtes longitudinales par exemple; - au moyen d'éléments de fixation amovibles souples du type Velcro fixés sur la paroi 12 du baffle 11 ; - par collage de la membrane sur la paroi 12 du baffle 11 : on préférera alors un collage localisé afin de ne pas sur-contraindre la structure du baffle et altérer les facultés de déploiement spontané de ce dernier.

[0076] Ainsi la combinaison d’une structure élastique telle que celle formant le baffle 11 selon l'invention et d'une structure souple de contrôle thermique permet d’obtenir un ensemble ayant des caractéristiques mécaniques et thermo-optiques permettant d'isoler un télescope équipé d'un telle structure à la fois des contrainte thermiques externes et des rayonnements lumineux parasites.

Claims (5)

1. REVENDICATIONS modifiées

   1. Baffle (11) compactabte et déployable pour télescope spatial, du type comportant une paroi (12) constituée par un matériau opaque aux rayonnements lumineux, formant un élément tubulaire dont la face interne délimite la cavité du télescope, ladite paroi tubulaire (12) présentant sur sa face externe des corrugations (14, 64) formant un agencement régulier de motifs élémentaires en relief, caractérisé en ce que ladite paroi tubulaire présente une surface entièrement déployable, obtenue par pliage à partir d’une forme plane marquée de plis formant un motif plan régulier, la forme et les dimensions dudit motif plan étant déterminé de telle façon qu’après pliage de la forme plane, ladite paroi tubulaire (12) présente des corrugations lui permettant d’adopter, spontanément, en l'absence de compression, une hauteur H donnée correspondant à un état déployé et d’adopter, lorsqu’elle est comprimée longitudinalement, une hauteur fonction de la force de compression imposée, comprise entre une hauteur minimale correspondant à un état compacté et la hauteur H. 2. Baffle selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi tubulaire (12) du Baffle (11) est réalisée en matériau élastique opaque aux rayonnements lumineux. 3. Baffle selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la forme et tes dimensions des corrugations (14, 64) ainsi que te matériau utilisé sont définis de telle façon que l'effort élastique de déploiement interne à la structure du baffle soit suffisant pour vaincre tes effets internes de frottement et de plasticité de nature à favoriser te maintien en position compacté. 4. Baffle selon la revendication 3, caractérisé en ce que la forme et tes dimensions des corrugations (14, 64) ainsi que le matériau utilisé sont définis de telle façon que la marge de motorisation de la paroi (12) du baffle (11) soit supérieure à trois fois les efforts résistants.
2. 5. Baffle selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que te motif de corrugation inclut des allègements de matière formant des lacunes (59) localisée dans les zones de concentration des contraintes subies par le matériau lors des phases de compactage. 6. Baffle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi tubulaire (12) est réalisée à partir d'au moins une forme plane constituant un quadrilatère, pliée selon un motif de pliage donné, tes dimensions de la forme plane et le motif de pliage adopté déterminant la hauteur H au repos de la paroi tubulaire (12) ainsi que le diamètre D de l'ouverture délimité par ladite paroi (12). 7. Baffle selon la revendication 6, caractérisé en ce que la paroi tubulaire (12) est réalisée à partir d'une pluralité de formes planes pliées chaque forme plane constituant un quadrilatère, lesdites formes étant jointes les unes aux autres, après pliage, par leurs bords latéraux pour former ladite paroi tubulaire (12); chaque forme plane étant dimensionnée de façon à former après pliage un secteur de la paroi tubulaire (12). 8. Baffle selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que te motif de pliage réalisé est formé, pour la forme plane (51) considérée, d'une succession de plis rectilignes (52), parallèles aux bords supérieur (55) et inférieur (56) de 1a forme plane considérée, destinés à constituer, après pliage, des lignes de pli circonférentielles (19j) et de deux séries de plis rectilignes en diagonale (52, 54), chaque série étant constituée de plis parallèles à une des diagonales du. quadrilatère limitant la forme plane, destinés à constituer, après pliage, tes arêtes (16i) formant les bords des corrugations (14); les plis (52) parallèles aux bords supérieur (55) et inférieur (56) de la forme plane (51) et les plis (53, 54) parallèles à chacune des diagonales étant espacés tes uns des autres de façon -à former, avant pliage, des rangées superposées de motifs en losange identiques, disposés en quinconce d'une rangé à la suivante, tes losanges alignés sur une même rangée présentant une grande diagonale alignée sur un même pli (52) parallèle aux bords supérieur (55) et inférieur (56) de la forme plane (51); te pliage étant réalisé de telle façon que la paroi (12) obtenue présente une superposition de formes en relief comportant quatre arêtes convexes formées par les côtés du losange correspondant et une arête concave formée par la grande diagonale du losange.
3. 9. Baffle selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que le motif de pliage réalisé est formé, pour la forme plane considérée, d'une succession de plis longitudinaux ondulés (61 i), présentant chacun un axe de symétrie (63) parallèle aux bords latéraux (84, 85) de la forme plane considérée (81), destinés à constituer, après pliage, les arêtes (611) formant tes bords des corrugations (64); chaque pli présentant un écart par rapport à son axe de symétrie (63) variant périodiquement entre une valeur nulle et une valeur maximale, chaque pli étant agencé de manière spéculaire vis-à-vis des plis voisins, lesdits plis (61 i) étant espacés les uns des autres de façon à former, avant pliage, des rangées superposées de motifs identiques (86) disposés en quinconce d'une rangée à la suivante, chaque motif étant délimité latéralement par deux segments de deux plis longitudinaux (82) consécutifs en regard l'un de l'autre, chaque segment étant limité par deux points consécutifs (87-88, 89-811) d'un pli (82) pour lesquels l'écart du profil du pli (82) par rapport à son axe de symétrie (83) est minimal; le pliage étant réalisé de telle façon que la paroi (12) obtenue présente des superpositions de replis (64) disposés en quinconce. 10. Dispositif de protection thermo-optique déployable pour un télescope caractérisé en ce qu'il comporte un baffle (11) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 dont la face externe de la paroi tubulaire (12) est revêtue d'une enveloppe souple configurée pour former une protection thermique limitant les variations de température à l’intérieur du baffle (11); ladite enveloppe étant fixée sur la paroi (12) au niveau des arêtes (16i, 611) délimitant tes corrugations (14, 64) de ladite paroi.
4. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite enveloppe est fixée sur la paroi (12): - soit par couture ou agrafage sur te paroi (12) du baffle (11), au le long des arêtes (16i, 61 i); - soit au moyen d'éléments de fixation amovibles souples, de type Velcro®, fixés sur la paroi (12) du baffle (11); - soit par un collage de te membrane sur la paroi (12) du baffle (11), localisé en différents points de la surface de la paroi (12).
5. 12. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite enveloppe souple est constituée d'une membrane comportant un ensemble de feuillets réfléchissants séparés les uns des autres et formant une structure isolante multicouches. 13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que ladite membrane comporte en outre une structure flexible intercalaire comprenant des pistes électriques alimentant des sondes de température et des réchauffeurs et/ou un ensemble de feuillets colorés, noirs, blancs ou dorés permettant d'ajuster les propriétés thermo-optiques de l'ensemble.