FR3083216A1 - STRUCTURE THAT CAN BE ASSEMBLED AND ADJUSTED IN SPACE - Google Patents
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Abstract
L'invention propose une structure spatiale (1) comprenant un treillis métallique (10) et au moins une tuile fonctionnelle (20) fixée au treillis, caractérisée en ce que chaque tuile fonctionnelle est assemblée au treillis par une pluralité de lames (30) de longueur réglable, lesdites lames étant configurées pour permettre un réglage de la position relative de la tuile fonctionnelle par rapport au treillis et de l'orientation de la tuile fonctionnelle.The invention provides a spatial structure (1) comprising a metallic trellis (10) and at least one functional tile (20) fixed to the trellis, characterized in that each functional tile is assembled to the trellis by a plurality of blades (30) of adjustable length, said blades being configured to allow adjustment of the relative position of the functional tile relative to the lattice and of the orientation of the functional tile.
Description
DOMAINE DE L’INVENTIONFIELD OF THE INVENTION
L’invention concerne une structure spatiale comportant un treillis et un ensemble de tuiles fonctionnelles. L’invention concerne également un procédé de fabrication d’une telle structure, ainsi qu’un outil de réglage de la position et de l’orientation des tuiles fonctionnelles sur le treillis.The invention relates to a spatial structure comprising a trellis and a set of functional tiles. The invention also relates to a method of manufacturing such a structure, as well as a tool for adjusting the position and orientation of the functional tiles on the trellis.
L’invention s’applique notamment aux structures de grandes dimensions telles que des réflecteurs d’antennes ou des miroirs optiques.The invention is particularly applicable to large structures such as antenna reflectors or optical mirrors.
ETAT DE LA TECHNIQUESTATE OF THE ART
Il est courant d’envoyer et de positionner dans l’espace des structures telles que des réflecteurs d’antennes ou des miroirs optiques, par exemple pour les télécommunications ou pour la transmission d’énergie. Ces structures comprennent généralement une surface réfléchissante montée sur un support.It is common to send and position in space structures such as antenna reflectors or optical mirrors, for example for telecommunications or for energy transmission. These structures generally include a reflective surface mounted on a support.
Aujourd’hui la taille et la configuration de ce type de structure sont très contraintes par les conditions de lancement.Today the size and configuration of this type of structure are very constrained by the launch conditions.
En effet, actuellement il est d’usage de fabriquer des structures au sol, et de les charger dans la coiffe d’un lanceur pour pouvoir être positionnées dans l’espace. Dans les cas dans lesquelles les dimensions voulues pour ces structures sont supérieures aux dimensions caractéristiques d’une coiffe de lanceur, il est connu de concevoir des structures pliables, qui sont déployées une fois dans l’espace.Indeed, currently it is customary to fabricate structures on the ground, and to load them into the casing of a launcher so that they can be positioned in space. In cases in which the desired dimensions for these structures are greater than the dimensions characteristic of a launcher cap, it is known to design foldable structures, which are deployed once in space.
On comprend que, même en réalisant des structures pliables, les contraintes sur la taille et la masse de la structure restent très importantes. De plus la réalisation d’une structure pliable induit une complexité de conception et de fabrication, avec un nombre accru de pièces, ainsi que des risques supplémentaires sur la tenue mécanique et la robustesse de la structure.It is understood that, even when making foldable structures, the constraints on the size and mass of the structure remain very high. In addition, the realization of a foldable structure induces a complexity of design and manufacture, with an increased number of parts, as well as additional risks on the mechanical strength and robustness of the structure.
De plus, pour pouvoir tenir les très sévères contraintes mécaniques, acoustiques et thermodynamiques d’un lancement, les structures sont aujourd’hui surdimensionnées. Ceci crée un surcroît de coût et de masse que l’on cherche à éviter.In addition, to be able to withstand the very severe mechanical, acoustic and thermodynamic constraints of a launch, the structures are today oversized. This creates additional cost and mass which we seek to avoid.
Afin de pouvoir s’affranchir de ces contraintes, des efforts de recherche sont menés pour développer des systèmes permettant de fabriquer et assembler des structures dans l’espace.In order to be able to overcome these constraints, research efforts are being made to develop systems for manufacturing and assembling structures in space.
Or compte-tenu de la précision requise dans la forme et l’orientation des réflecteurs ou des miroirs optiques pour garantir leur bon fonctionnement, il est nécessaire de pouvoir prévoir un moyen d’ajuster simplement le réglage des pièces assemblées.However, given the precision required in the shape and orientation of the reflectors or optical mirrors to guarantee their proper functioning, it is necessary to be able to provide a means of simply adjusting the adjustment of the assembled parts.
PRESENTATION DE L’INVENTIONPRESENTATION OF THE INVENTION
L’invention a pour but de pallier au moins en partie les inconvénients de l’art antérieur.The object of the invention is to at least partially overcome the drawbacks of the prior art.
Un but de l’invention est de proposer une structure pouvant être assemblée dans l’espace et réglée simplement et précisément, pendant et/ou après son assemblage.An object of the invention is to provide a structure that can be assembled in space and adjusted simply and precisely, during and / or after its assembly.
Un autre but de l’invention est de proposer un moyen de réglage peu coûteux et induisant un minimum de contraintes sur la structure.Another object of the invention is to propose an inexpensive means of adjustment and inducing a minimum of stresses on the structure.
Un autre but de l’invention est de proposer une structure dont la forme et la fonction sont adaptables.Another object of the invention is to provide a structure whose shape and function are adaptable.
A cet égard, une structure spatiale est proposée, comprenant un treillis métallique et au moins une tuile fonctionnelle fixée au treillis, caractérisée en ce que chaque tuile fonctionnelle est assemblée au treillis par une pluralité de lames de longueur réglable, lesdites lames étant configurées pour permettre un réglage de la position relative de la tuile fonctionnelle par rapport au treillis et de l’orientation de la tuile fonctionnelle.In this regard, a spatial structure is proposed, comprising a metal trellis and at least one functional tile fixed to the trellis, characterized in that each functional tile is assembled to the trellis by a plurality of blades of adjustable length, said blades being configured to allow an adjustment of the relative position of the functional tile relative to the lattice and of the orientation of the functional tile.
Avantageusement, chaque lame présente une portion de longueur réglable, ladite portion présentant un profil en zigzag comprenant une série de lignes de pliure dans des directions alternativement opposées, la longueur de la portion réglable étant variable en fonction de la valeur de l’angle formé par la lame à chaque ligne de pliure.Advantageously, each blade has a portion of adjustable length, said portion having a zigzag profile comprising a series of fold lines in alternately opposite directions, the length of the adjustable portion being variable as a function of the value of the angle formed by the blade at each fold line.
De préférence, chaque lame présente une portion de longueur réglable entre deux portions de longueur fixe, et la longueur dite « à plat » de la portion de longueur réglable, comprenant la somme des longueurs des tronçons de la lame compris entre deux lignes de pliure consécutives, est alors identique pour toutes les lames de la structure.Preferably, each blade has a portion of adjustable length between two portions of fixed length, and the so-called “flat” length of the portion of adjustable length, comprising the sum of the lengths of the sections of the blade comprised between two consecutive fold lines. , is then identical for all the blades of the structure.
Dans un mode de réalisation, chaque tuile fonctionnelle comporte un bord, et est assemblée au treillis par trois lames de longueur réglables, réparties le long du périmètre du bord de la tuile.In one embodiment, each functional tile has an edge, and is assembled to the trellis by three adjustable length blades, distributed along the perimeter of the edge of the tile.
Chaque tuile fonctionnelle peut présenter une surface utile et un bord tombé à la périphérie de la surface utile, et chaque lame est fixée à un bord tombé de la tuile fonctionnelle.Each functional tile may have a useful surface and a dropped edge at the periphery of the useful surface, and each plank is attached to a dropped edge of the functional tile.
Le treillis peut être formé d’un ensemble de mailles fixées les unes aux autres, et chaque tuile fonctionnelle est avantageusement assemblée à une maille respective du treillis.The trellis can be formed of a set of meshes fixed to each other, and each functional tile is advantageously assembled with a respective mesh of the trellis.
Dans des modes de réalisation, chaque tuile fonctionnelle présente une surface utile, ladite surface utile étant plane ou incurvée.In embodiments, each functional tile has a useful surface, said useful surface being flat or curved.
L’invention a également pour objet un outil de réglage de la position et de l’orientation d’une tuile fonctionnelle d’une structure selon la description qui précède, caractérisé en ce qu’il comprend une pince et deux ensembles de mors, chaque ensemble de mors pouvant être monté de manière amovible sur la pince, et dans lequel :The invention also relates to a tool for adjusting the position and orientation of a functional tile of a structure according to the above description, characterized in that it comprises a clamp and two sets of jaws, each set of jaws which can be removably mounted on the clamp, and in which:
les mors d’un premier ensemble présentent un profil plat adapté pour augmenter la longueur de la portion de longueur réglable par écrasement des lignes de pliure pour augmenter l’angle formé par la lame au niveau de chaque ligne de pliure, et les mors du deuxième ensemble présentent un profil muni de dents correspondant aux lignes de pliure de la lame, adapté pour réduire la longueur de la portion de longueur réglable par accentuation de la pliure au niveau de chaque ligne de pliure pour réduire l’angle formé par la lame au niveau de chaque ligne de pliure.the jaws of a first set have a flat profile adapted to increase the length of the portion of adjustable length by crushing the fold lines to increase the angle formed by the blade at each fold line, and the jaws of the second together have a profile provided with teeth corresponding to the fold lines of the blade, adapted to reduce the length of the adjustable length portion by accentuating the fold at each fold line to reduce the angle formed by the blade at the level of each fold line.
L’invention a également pour objet un outil de réglage de la position et de l’orientation d’une tuile fonctionnelle d’une structure selon la description qui précède, caractérisé en ce qu’il comprend deux ensembles de mors, chaque ensemble de mors étant adapté pour pincer une partie d’une lame de longueur réglable de part et d’autre de la portion de longueur réglable, les deux ensembles de mors étant montés sur une tige de longueur variable permettant de régler la distance entre les mors.The invention also relates to a tool for adjusting the position and orientation of a functional tile of a structure according to the above description, characterized in that it comprises two sets of jaws, each set of jaws being adapted to pinch part of an adjustable length blade on either side of the adjustable length portion, the two sets of jaws being mounted on a rod of variable length making it possible to adjust the distance between the jaws.
Selon un autre objet, l’invention propose un procédé de fabrication d’une structure dans l’espace, comprenant la mise en œuvre des étapes suivantes :According to another object, the invention proposes a method for manufacturing a structure in space, comprising the implementation of the following steps:
a. formation d’une maille de treillis métallique,at. formation of a wire mesh,
b. fixation d’une tuile fonctionnelle sur la maille par fixation d’une pluralité de lames de longueur réglable à une tuile fonctionnelle au niveau d’une première extrémité des lames, et à la maille de treillis au niveau d’une deuxième extrémité des lames, et la répétition des étapes a. et b., dans lequel à partir de la deuxième mise en œuvre de l’étape a., le procédé comprend en outre, après chaque étape a., l’assemblage de la maille nouvellement formée à la structure en cours d’assemblage, et à l’issue de chaque étape b., le procédé comprend le réglage de la position et/ou de l’orientation de la dernière tuile fonctionnelle fixée.b. fixing a functional tile to the mesh by fixing a plurality of blades of adjustable length to a functional tile at a first end of the blades, and to the lattice mesh at a second end of the blades, and repeating steps a. and b., in which, from the second implementation of step a., the method further comprises, after each step a., assembling the newly formed mesh to the structure being assembled, and at the end of each step b., the method comprises adjusting the position and / or the orientation of the last functional tile fixed.
Dans un mode de réalisation, le procédé de fabrication peut comprendre en outre au moins une étape supplémentaire de réglage de la position et/ou de l’orientation de l’ensemble des tuiles fonctionnelles fixées.In one embodiment, the manufacturing method may further comprise at least one additional step of adjusting the position and / or the orientation of all of the fixed functional tiles.
Avantageusement, chaque étape b. de fixation d’une tuile fonctionnelle est mise en œuvre par une fixation à froid, de préférence par clinchage.Advantageously, each step b. for fixing a functional tile is implemented by cold fixing, preferably by clinching.
De plus, chaque étape a. de formation d’une maille de treillis métallique comprend de préférence :In addition, each step has. for forming a wire mesh preferably comprises:
la formation d’au moins deux éléments d’armature, chaque élément d’armature comprenant une longueur de fil ou de ruban métallique, et l’assemblage à froid des éléments d’armature.forming at least two reinforcing elements, each reinforcing element comprising a length of wire or metal strip, and cold assembling the reinforcing elements.
La structure proposée comprend un ensemble de tuiles fonctionnelles montées de manières réglables sur un treillis au moyen de lames de longueur réglable. Comme chaque tuile est montée au treillis par plusieurs lames, il est possible, en réglant la longueur de chaque lame, d’ajuster sélectivement la position (notamment la hauteur) de la tuile, ainsi que son orientation par rapport au treillis.The proposed structure includes a set of functional tiles mounted in adjustable ways on a trellis by means of blades of adjustable length. As each tile is mounted to the trellis by several blades, it is possible, by adjusting the length of each blade, to selectively adjust the position (in particular the height) of the tile, as well as its orientation relative to the trellis.
En ajustant individuellement la position et l’orientation de chaque tuile, on peut créer des structures complexes telles que par exemple des réflecteurs optiques ou des réflecteurs électromagnétiques, dont l’ensemble des tuiles forme la surface réfléchissante, par exemple une parabole.By individually adjusting the position and orientation of each tile, you can create complex structures such as for example optical reflectors or electromagnetic reflectors, all of which form the reflective surface, for example a parabola.
Avantageusement, chaque tuile est fixée au treillis par l’intermédiaire de trois lames. Ceci permet un montage isostatique de chaque tuile, et donc limite autant que possible les contraintes induites par le montage sur une tuile.Advantageously, each tile is fixed to the trellis by means of three blades. This allows isostatic mounting of each tile, and therefore limits as much as possible the stresses induced by mounting on a tile.
Pour réduire encore ces contraintes, les lames sont de préférence fixées aux tuiles au niveau d’un bord tombé, afin d’éviter la fixation sur une surface utile de la tuile, et donc une dégradation de cette surface.To further reduce these stresses, the blades are preferably fixed to the tiles at the level of a fallen edge, in order to avoid the fixing on a useful surface of the tile, and therefore a degradation of this surface.
Les lames réglables présentent une portion en zigzag qui permet de régler facilement la longueur d’une lame au moyen d’un outil adapté, en accentuant plus ou moins les pliures de la portion en zigzag. Un outil proposé, comprenant des mors plats pour aplatir les pliures afin d’allonger la portion en zigzag, et des mors pourvus de dents pour accentuer les pliures, est adapté à mettre en œuvre simplement ce réglage.The adjustable blades have a zigzag portion that allows you to easily adjust the length of a blade using a suitable tool, accentuating more or less the folds of the zigzag portion. A proposed tool, comprising flat jaws to flatten the folds in order to lengthen the zigzag portion, and jaws provided with teeth to accentuate the folds, is adapted to simply implement this adjustment.
Ces lames en Zigzag peuvent également être réglées en longueur par un outillage constitué de mors qui étirent ou raccourcissent de façon contrôlée la zone de zigzag en pinçant la lame de part et d’autre de la zone de zigzagThese zigzag blades can also be adjusted in length by a tool consisting of jaws which stretch or shorten in a controlled manner the zigzag zone by pinching the blade on either side of the zigzag zone
Le principe de modification de la longueur de la lame est basé sur la plastification de la zone de zigzag de façon à induire sur la lame une déformation résiduelle permanente une fois les mors relâchés, cette opération pouvant être répétées un certain nombre de fois sur une même lame.The principle of modifying the length of the blade is based on the plasticization of the zigzag area so as to induce on the blade a permanent residual deformation once the jaws are released, this operation being able to be repeated a certain number of times on the same blade.
La structure proposée peut être entièrement modulable, en fonction de la forme et de l’assemblage des mailles du treillis et des tuiles fonctionnelles. De plus, elle peut être fabriquée entièrement sans apport de chaleur, au moyen d’un assemblage à froid des mailles du treillis d’une part, et des lames sur les tuiles et le treillis d’autre part, avantageusement par clinchage.The proposed structure can be fully modular, depending on the shape and assembly of the mesh of the trellis and the functional tiles. In addition, it can be manufactured entirely without heat input, by means of a cold assembly of the mesh of the trellis on the one hand, and blades on the tiles and the trellis on the other hand, advantageously by clinching.
DESCRIPTION DES FIGURESDESCRIPTION OF THE FIGURES
D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :Other characteristics, objects and advantages of the invention will emerge from the description which follows, which is purely illustrative and not limiting, and which should be read with reference to the appended drawings in which:
La figure 1 est une vue en perspective d’un exemple de structure selon un mode de réalisation de l’invention,FIG. 1 is a perspective view of an example of a structure according to an embodiment of the invention,
La figure 2 est une vue en perspective d’un autre exemple de structure selon un mode de réalisation de l’invention,FIG. 2 is a perspective view of another example of structure according to an embodiment of the invention,
La figure 3 représente respectivement à gauche en vue de perspective et à droite en vue de profil, une lame de longueur réglable,FIG. 3 represents respectively on the left in perspective view and on the right in profile view, a blade of adjustable length,
La figure 4 représente les types de réglages possibles d’une tuile au moyen des lames de longueur réglable,FIG. 4 represents the types of possible adjustments of a tile by means of adjustable length blades,
Les figures 5a et 5b représentent schématiquement les principes de diminution et d’augmentation de la longueur d’une lame de longueur réglable,FIGS. 5a and 5b schematically represent the principles of decreasing and increasing the length of a blade of adjustable length,
Les figures 6a et 6b représentent schématiquement les deux ensembles de mors d’un outil pour le réglage d’une lame selon un mode de réalisation de l’invention,FIGS. 6a and 6b schematically represent the two sets of jaws of a tool for adjusting a blade according to an embodiment of the invention,
Les figures 7a à 7c représentent schématiquement l’utilisation d’un outil pour le réglage d’une lame selon un autre mode de réalisation de l’invention,FIGS. 7a to 7c schematically represent the use of a tool for adjusting a blade according to another embodiment of the invention,
Les figures 8a et 8b représentent schématiquement les principales étapes d’un procédé de fabrication d’une structure selon deux variantes de mise en œuvre,FIGS. 8a and 8b schematically represent the main steps of a process for manufacturing a structure according to two variant embodiments,
Les figures 9a à 9e représentent des exemples d’éléments d’armature fabriqués lors de la mise en œuvre d’un procédé de fabrication d’une structure selon un mode de réalisation de l’invention,FIGS. 9a to 9e represent examples of reinforcing elements produced during the implementation of a process for manufacturing a structure according to an embodiment of the invention,
Les figures 10a et 10b représentent deux exemples de modules élémentaires pouvant être utilisés pour la fabrication d’un treillis d’une structure,FIGS. 10a and 10b represent two examples of elementary modules which can be used for the manufacture of a trellis of a structure,
La figure 11 représente schématiquement un exemple de machine de fabrication d’une structure selon un mode de réalisation de l’invention.FIG. 11 schematically represents an example of a machine for manufacturing a structure according to an embodiment of the invention.
La figure 12 illustre schématiquement un exemple de robot d’inspection d’une structure.Figure 12 schematically illustrates an example of a structure inspection robot.
DESCRIPTION DETAILLEE D’AU MOINS UN MODE DE REALISATION DE L’INVENTIONDETAILED DESCRIPTION OF AT LEAST ONE EMBODIMENT OF THE INVENTION
Description d’un exemple de structureDescription of an example structure
En référence aux figures 1 et 2, on va maintenant décrire une structure spatiale, pouvant avantageusement être assemblée dans l’espace.Referring to Figures 1 and 2, we will now describe a spatial structure, which can advantageously be assembled in space.
Par « dans l’espace », on entend la partie de l’univers située au-delà de l’atmosphère terrestre, et située à l’extérieur de tout véhicule ou structure d’habitation située dans l’espace comme la station spatiale internationale.By "in space" means the part of the universe located beyond the Earth's atmosphere, and located outside of any vehicle or housing structure located in space such as the international space station .
La structure 1 peut avantageusement être un réflecteur d’antenne (réflecteur d’ondes électromagnétiques), par exemple pour des applications de télécommunications, ou un réflecteur optique, par exemple pour la concentration d’énergie solaire pour l’alimentation électrique d’engins spatiaux.The structure 1 can advantageously be an antenna reflector (reflector of electromagnetic waves), for example for telecommunications applications, or an optical reflector, for example for the concentration of solar energy for the electrical supply of spacecraft .
La structure 1 comprend un treillis métallique 10 et au moins une tuile fonctionnelle 20 fixée au treillis 10. La structure 1 est très avantageusement rigide, c’est-à-dire dépourvue d’articulations, puisque comme décrit ci-après elle peut être assemblée dans l’espace, sans avoir besoin d’être acheminée sous forme repliée dans une coiffe de lanceur.The structure 1 comprises a wire mesh 10 and at least one functional tile 20 fixed to the mesh 10. The structure 1 is very advantageously rigid, that is to say free of articulations, since as described below it can be assembled in space, without the need to be routed folded into a launcher cap.
Le treillis 10 est avantageusement un maillage formé par l’assemblage de mailles ou modules élémentaires 12. Dans un mode de réalisation, le maillage est régulier, c’est-à-dire que toutes les mailles ou modules élémentaires sont identiques.The trellis 10 is advantageously a mesh formed by the assembly of mesh or elementary modules 12. In one embodiment, the mesh is regular, that is to say that all the mesh or elementary modules are identical.
En variante, les mailles sont de formes et/ou de tailles variables, ceci afin par exemple de créer des treillis de formes plus variées et plus précises.As a variant, the meshes are of variable shapes and / or sizes, this for example in order to create lattices of more varied and more precise shapes.
Les tuiles fonctionnelles 20 peuvent être fabriquées sur Terre et acheminées jusqu’au treillis 10 pour leur fixation à celui-ci. En variante, dans certaines modes de réalisation elles peuvent être fabriquées également dans l’espace.The functional tiles 20 can be manufactured on Earth and routed to the trellis 10 for attachment to it. Alternatively, in some embodiments they can also be manufactured in space.
La structure d’une tuile fonctionnelle 20 est variée en fonction du rôle attendu de la tuile. Par exemple, selon un mode de réalisation, une tuile peut être une tuile de réflecteur d’antenne radiofréquence, et comprend dans cas une grille métallique présentant une taille de maille adaptée à la fréquence d’application (par exemple 5 mm par 5 mm en bande S).The structure of a functional tile 20 is varied depending on the expected role of the tile. For example, according to one embodiment, a tile may be a radiofrequency antenna reflector tile, and in this case comprises a metal grid having a mesh size adapted to the frequency of application (for example 5 mm by 5 mm in band S).
En variante, la tuile peut être une tuile de réflecteur optique, pour remplir des fonctions de miroir, de radiateur ou de bouclier. La tuile comprend alors une surface optique réfléchissante pour les longueurs d’ondes dans le visible. Cette surface optique peut être rendue réfléchissante par polissage, ou peut être aluminisée, ou encore peut être peinte.As a variant, the tile may be an optical reflector tile, to fulfill the functions of mirror, radiator or shield. The tile then includes a reflective optical surface for wavelengths in the visible. This optical surface can be made reflective by polishing, or can be aluminized, or can be painted.
Selon encore une autre variante, la tuile peut encore comprendre un cadre sur lequel est tendue une protection souple, par exemple une feuille de revêtement isolant thermique simple (connu sous l’acronyme anglais SLI pour Single Layer Insulation) ou multiple (connu sous l’acronyme anglais MLI pour Multiple Layer Insulation), pour des applications d’écran, d’habitat spatial, etc.According to yet another variant, the tile can also comprise a frame on which a flexible protection is stretched, for example a sheet of simple thermal insulating coating (known under the acronym SLI for Single Layer Insulation) or multiple (known under the English acronym MLI for Multiple Layer Insulation), for screen applications, space habitat, etc.
La tuile peut encore être une tuile écran comprenant une surface dense, c'est-à-dire dépourvue d’ouvertures, avec ou sans traitement de surface émissif. Ces tuiles peuvent par exemple comprendre une surface formée par une couche d’aluminium de l’ordre du millimètre d’épaisseur, et peuvent être utilisées à titre de protections contre des micrométéorites.The tile can also be a screen tile comprising a dense surface, that is to say one without openings, with or without emissive surface treatment. These tiles can for example include a surface formed by a layer of aluminum of the order of a millimeter thick, and can be used as protections against micrometeorites.
Dans tous les cas, la tuile fonctionnelle 20 comprend de préférence une surface utile 21, qui est typiquement la surface réflectrice, dense ou ajourée, décrite ci-avant, et un cadre ou un bord tombé 22 à la périphérie de la surface utile. Le cadre ou le bord tombé 22 permet de rigidifier la tuile.In all cases, the functional tile 20 preferably comprises a useful surface 21, which is typically the reflective surface, dense or perforated, described above, and a frame or a fallen edge 22 at the periphery of the useful surface. The frame or the dropped edge 22 stiffens the tile.
La surface utile d’une tuile fonctionnelle 20 peut être plane. Dans ce cas, l’éventuelle courbure désirée pour la surface formée par l’ensemble des tuiles fonctionnelles peut être obtenue en inclinant les tuiles les unes par rapport aux autres. Sur les figures, on a représenté de façon non limitative des tuiles de surface utile carrée, mais la forme peut être rectangulaire, en losange, etc.The useful surface of a functional tile 20 can be flat. In this case, the possible curvature desired for the surface formed by the set of functional tiles can be obtained by tilting the tiles relative to each other. In the figures, tiles of square useful area are shown without limitation, but the shape can be rectangular, in diamond shape, etc.
En variante, la surface utile d’une tuile fonctionnelle 20 peut être courbe. Selon un exemple non limitatif, elle peut présenter la forme d’un tronçon de paraboloïde, pour pouvoir réaliser des formes de paraboles en assemblant des tuiles les unes à côté des autres.Alternatively, the useful surface of a functional tile 20 can be curved. According to a nonlimiting example, it can have the shape of a paraboloid section, in order to be able to make parabolic shapes by assembling tiles one next to the other.
Avantageusement, chaque tuile est fixée sur une maille 12 respective du treillis 10. Dans le cas où le treillis présente des mailles de taille et/ou de formes variées, chaque tuile 20 est avantageusement adaptée en forme et en taille à la maille du treillis à laquelle elle est fixée. Par conséquent, toutes les tuiles 20 d’une même structure 1 ne sont pas nécessairement identiques.Advantageously, each tile is fixed on a respective mesh 12 of the trellis 10. In the case where the trellis has meshes of size and / or of various shapes, each tile 20 is advantageously adapted in shape and size to the mesh of the trellis to which it is fixed. Consequently, all the tiles 20 of the same structure 1 are not necessarily identical.
La structure 1 comprend avantageusement des lames 30 de longueur réglable, qui permettent l’assemblage de chaque tuile fonctionnelle 20 au treillis, selon une position et une orientation réglables.The structure 1 advantageously comprises blades 30 of adjustable length, which allow the assembly of each functional tile 20 to the trellis, according to an adjustable position and orientation.
Comme visible sur la figure 2, chaque tuile fonctionnelle 20 est avantageusement fixée au treillis par une pluralité de lames 30 de longueur réglable, et plus préférentiellement par trois lames 30. En effet, ceci permet un montage « quasi » isostatique de la tuile sur le treillis, qui permet d’adapter la position et l’orientation de la tuile sans trop induire de contraintes supplémentaires sur la tuile, et donc sans déformer la tuile. Avantageusement, chaque tuile fonctionnelle 20 comporte un bord - formé le cas échéant par le cadre ou le bord tombé - comprenant au moins trois côtés, et chaque lame 30 est fixée à un côté respectif du bord de la tuile. De manière plus générale, les trois lames sont avantageusement disposées le long du périmètre du bord d’une tuile, de préférence à intervalles réguliers pour simplifier le réglage de la position de la tuile.As can be seen in FIG. 2, each functional tile 20 is advantageously fixed to the trellis by a plurality of blades 30 of adjustable length, and more preferably by three blades 30. In fact, this allows an “almost” isostatic mounting of the tile on the trellis, which makes it possible to adapt the position and orientation of the tile without causing too much additional stress on the tile, and therefore without deforming the tile. Advantageously, each functional tile 20 has an edge - formed if necessary by the frame or the fallen edge - comprising at least three sides, and each blade 30 is fixed to a respective side of the edge of the tile. More generally, the three blades are advantageously arranged along the perimeter of the edge of a tile, preferably at regular intervals to simplify the adjustment of the position of the tile.
Chaque lame 30 est donc fixée par une extrémité à une tuile fonctionnelle 20, et par l’autre extrémité au treillis.Each blade 30 is therefore fixed at one end to a functional tile 20, and at the other end to the trellis.
De plus, chaque lame 30 est avantageusement fixée à une tuile 20 sur le cadre ou le bord tombé 22 de celle-ci, afin de ne pas dégrader, contraindre ou déformer la surface utile de la tuile.In addition, each blade 30 is advantageously fixed to a tile 20 on the frame or the fallen edge 22 thereof, so as not to degrade, constrain or deform the useful surface of the tile.
Enfin, l’assemblage d’une lame à une tuile d’une part, et au treillis d’autre part, est avantageusement réalisé par assemblage à froid, c’est-à-dire sans aucun apport de chaleur. Typiquement, cet assemblage peut être réalisé par clinchage, qui est un assemblage par emboutissage local de deux pièces à l’aide d’un couple poinçon / matrice. En exerçant avec le poinçon / matrice une pression sur les deux pièces, la pièce en contact avec le poinçon / matrice se déforme localement pour emboutir l’autre pièce.Finally, the assembly of a blade to a tile on the one hand, and to the trellis on the other hand, is advantageously carried out by cold assembly, that is to say without any heat input. Typically, this assembly can be achieved by clinching, which is an assembly by local stamping of two parts using a punch / die pair. By exerting pressure on the two parts with the punch / die, the part in contact with the punch / die deforms locally to stamp the other part.
Chaque lame est avantageusement réalisée en matériau métallique, et de préférence en un matériau métallique présentant un faible coefficient de dilatation thermique, avantageusement inférieur à 5.10'6 K'1, ceci afin d’éviter que la longueur de la lame 30 ne varie lors des variations de température dans l’espace.Each blade is advantageously made of metallic material, and preferably of a metallic material having a low coefficient of thermal expansion, advantageously less than 5.10 ' 6 K' 1 , this in order to avoid that the length of the blade 30 does not vary during temperature variations in space.
Avantageusement, la lame 30 est réalisée dans un alliage de fer et de nickel dans les proportions respectives de 64 et 36%, connu sous le nom commercial d’InvarTM, car il présente un coefficient de dilatation thermique très faible, inférieur à 2.10'6 K'1. En variante, le matériau choisi pour les lames 30 peut être le titane, ou un alliage à base d’aluminium, ou encore un alliage chargé de carbone tel que l’acier.Advantageously, the blade 30 is made of an alloy of iron and nickel in the respective proportions of 64 and 36%, known under the commercial name of InvarTM, because it has a very low coefficient of thermal expansion, less than 2.10 ' 6 K ' 1 . As a variant, the material chosen for the blades 30 can be titanium, or an aluminum-based alloy, or else an alloy loaded with carbon such as steel.
En référence à la figure 3, on a représenté un exemple de lame 30 de longueur réglable. Cette lame 30 présente en particulier une portion 31 de longueur réglable, cette portion présentant un profil en zigzag, c’est-à-dire comprenant une série de lignes de pliure 310 dans des directions alternativement opposées. Chaque ligne de pliure sépare deux tronçons consécutifs 311 de la portion 31 de longueur réglable, formant entre eux un angle qui, s’il est réduit, tend à rapprocher les tronçons et donc à diminuer la longueur de la lame, et s’il est augmenté, éloigne les tronçons et augmente la longueur de la lame.Referring to Figure 3, there is shown an example of blade 30 of adjustable length. This blade 30 has in particular a portion 31 of adjustable length, this portion having a zigzag profile, that is to say comprising a series of fold lines 310 in alternately opposite directions. Each fold line separates two consecutive sections 311 from the portion 31 of adjustable length, forming between them an angle which, if reduced, tends to bring the sections closer together and therefore to decrease the length of the blade, and if it is increased, distances the sections and increases the length of the blade.
On qualifie donc de « longueur » de la lame 30, la distance entre les extrémités de la lame, fixées respectivement à une tuile et au treillis. On qualifie par ailleurs de « longueur à plat », la somme de tous les tronçons que comporte la lame 30, c’est-à-dire la longueur qu’aurait la lame si tous les angles au niveau des lignes de pliures étaient égaux à 180°.The distance between the ends of the blade, fixed respectively to a tile and to the trellis, is therefore called the "length" of the blade 30. We also qualify as "flat length", the sum of all the sections that the blade 30 comprises, that is to say the length that the blade would have if all the angles at the fold lines were equal to 180 °.
Avantageusement, la lame 30 comporte, de part et d’autre de la portion 31 de longueur réglable, deux portions 32 de longueur non réglable. De plus, la portion 31 de longueur réglable présente avantageusement une longueur à plat identique pour toutes les lames d’une même tuile, et plus avantageusement pour toutes les lames de la structure. Ceci permet en effet de pouvoir calibrer avec précision l’effort qui doit ensuite être appliqué à la portion 31 de longueur réglable pour pouvoir l’amener à une longueur désirée, comme on le décrira plus en détails ci-après.Advantageously, the blade 30 comprises, on either side of the portion 31 of adjustable length, two portions 32 of non-adjustable length. In addition, the portion 31 of adjustable length advantageously has an identical flat length for all the blades of the same tile, and more advantageously for all the blades of the structure. This in fact makes it possible to be able to accurately calibrate the force which must then be applied to the portion 31 of adjustable length in order to be able to bring it to a desired length, as will be described in more detail below.
En revanche, pour pouvoir accommoder des variations de distance éventuellement importantes entre les tuiles et le treillis, les portions 32 de longueur non réglable peuvent être de longueurs différentes pour une même lame, et d’une lame à l’autre.On the other hand, in order to be able to accommodate possibly large variations in distance between the tiles and the trellis, the portions 32 of non-adjustable length can be of different lengths for the same blade, and from one blade to another.
En variantes non représentées, la portion 31 de longueur réglable de la lame pourrait également être par exemple hélicoïdale ou ondulée.In variants not shown, the portion 31 of adjustable length of the blade could also be for example helical or wavy.
Comme représenté schématiquement sur la figure 4, on peut régler la position de la tuile par rapport au treillis, et plus précisément la hauteur de la tuile, en faisant varier la longueur de l’ensemble des lames 30 qui la relient au treillis.As shown schematically in Figure 4, you can adjust the position of the tile relative to the lattice, and more precisely the height of the tile, by varying the length of the set of blades 30 which connect it to the lattice.
On peut également faire varier l’orientation de la lame le long de deux axes orthogonaux et inclus dans le plan de la tuile, en changeant la longueur d’une ou plusieurs des lames 30 qui relient la tuile au treillis.The orientation of the blade can also be varied along two orthogonal axes and included in the plane of the tile, by changing the length of one or more of the blades 30 which connect the tile to the trellis.
Sur les figures 5a et 5b, on a représenté le principe de réglage de la longueur d’une lame. Sur la figure 5a, une lame peut être raccourcie en accentuant le pliage de la portion 31 au niveau des lignes de pliures, c’est-à-dire en diminuant la valeur de l’angle entre deux tronçons consécutifs. Sur la figure 5b, une lame peut être allongée en diminuant le pliage de la portion au niveau des lignes de pliures, c’est-à-dire en augmentant la valeur de l’angle entre deux tronçons consécutifs.Figures 5a and 5b show the principle of adjusting the length of a blade. In FIG. 5a, a blade can be shortened by accentuating the folding of the portion 31 at the level of the fold lines, that is to say by decreasing the value of the angle between two consecutive sections. In FIG. 5b, a blade can be lengthened by decreasing the folding of the portion at the level of the fold lines, that is to say by increasing the value of the angle between two consecutive sections.
Avantageusement, un outil de réglage de la position d’une tuile 20 par rapport au treillis 10 est donc adapté pour sélectivement permettre cette accentuation ou cette diminution du pliage de la portion 31 d’une lame.Advantageously, a tool for adjusting the position of a tile 20 relative to the trellis 10 is therefore adapted to selectively allow this accentuation or this reduction in the folding of the portion 31 of a blade.
Pour ce faire, en référence aux figures 6a et 6b, un tel outil comprend avantageusement une pince (non représentée), avantageusement robotisée, et deux paires de mors 40, une paire de mors pouvant être sélectivement montée ou ôtée de la pince.To do this, with reference to FIGS. 6a and 6b, such a tool advantageously comprises a clamp (not shown), advantageously robotic, and two pairs of jaws 40, a pair of jaws being able to be selectively mounted or removed from the clamp.
Ainsi une première paire de mors 40a comprend, sur la figure 6a, deux mors plats, qui sont adaptés pour aplatir la partie 31 en zigzag de la lame, afin de l’allonger. L’autre paire de mors 40b comprend avantageusement, en référence à la figue 6b, un profil muni de dents sur chaque mors, le profil étant asymétrique afin que chaque dent d’un mors puisse venir accentuer une ligne de pliure correspondante.Thus, a first pair of jaws 40a comprises, in FIG. 6a, two flat jaws, which are adapted to flatten the zigzag part 31 of the blade, in order to lengthen it. The other pair of jaws 40b advantageously comprises, with reference to FIG. 6b, a profile provided with teeth on each jaw, the profile being asymmetrical so that each tooth of a jaw can accentuate a corresponding fold line.
Avantageusement, comme ces mors entraînent une diminution de la longueur de la lame 30, ils sont préférablement adaptés pour pouvoir accommoder cette variation de longueur, c’est-à-dire que les dents des mors sont avantageusement légèrement flexibles. Par exemple, les mors étant avantageusement en métal comme le titane ou en alliage métallique, la flexibilité peut être assurée par un dimensionnement approprié des dents, qui permet que les efforts exercés lors du réglage d’une lame entraînent une déformation élastique des dents.Advantageously, as these jaws cause a reduction in the length of the blade 30, they are preferably adapted to be able to accommodate this variation in length, that is to say that the teeth of the jaws are advantageously slightly flexible. For example, the jaws being advantageously made of metal such as titanium or of a metal alloy, flexibility can be ensured by appropriate sizing of the teeth, which allows the forces exerted during the adjustment of a blade to cause elastic deformation of the teeth.
Sur les figures 7a à 7c, on a représenté l’utilisation d’une variante d’un outil permettant le réglage d’une lame, cet outil comprenant deux paires de mors 40a, 40b adaptés pour venir serrer la lame à ses extrémités, de part et d’autre de la partie 31 en zigzag de la lame. Typiquement, chaque paire de mors peut être montée sur une tige motorisée 40c de longueur réglage pour ajuster la distance entre les mors.In FIGS. 7a to 7c, there is shown the use of a variant of a tool allowing the adjustment of a blade, this tool comprising two pairs of jaws 40a, 40b adapted to come and clamp the blade at its ends, on both sides of the zigzag part 31 of the blade. Typically, each pair of jaws can be mounted on a motorized rod 40c of adjustable length to adjust the distance between the jaws.
Sur la figure 7b, on a représenté le positionnement des mors par les flèches horizontales à une longueur initiale de la lame. Le déplacement contrôle de ces deux paires de mors permet d’étirer ou raccourcir la lame. Ainsi, sur la figure 7a, les paires de mors sont rapprochées l’une de l’autre pour raccourcir la lame ; sur la figure 7b, les paires de mors sont éloignées l’une de l’autre pour allonger la lame.In FIG. 7b, the positioning of the jaws is represented by the horizontal arrows at an initial length of the blade. The control movement of these two pairs of jaws makes it possible to stretch or shorten the blade. Thus, in FIG. 7a, the pairs of jaws are brought closer to one another to shorten the blade; in Figure 7b, the pairs of jaws are spaced from each other to lengthen the blade.
Procédé de fabrication de la structureStructure manufacturing process
On va maintenant décrire, en référence à la figure 8a, un procédé de fabrication de la structure décrite précédemment. Ce procédé est avantageusement mis en œuvre dans l’espace.We will now describe, with reference to FIG. 8a, a method of manufacturing the structure described above. This process is advantageously implemented in space.
Ce procédé comprend une étape de fabrication 100 du treillis métallique. Dans un mode de réalisation préféré, cette étape comprend la fabrication d’au moins deux éléments d’armature 11 à partir de fil métallique ou de ruban métallique déroulé à partir d’un dévidoir.This method includes a manufacturing step 100 of the wire mesh. In a preferred embodiment, this step comprises the manufacture of at least two reinforcing elements 11 from metallic wire or metallic tape unwound from a reel.
Comme pour les lames, le fil ou le ruban métallique est choisi en un matériau présentant un faible coefficient de dilatation thermique, et est avantageusement choisi en Invar™.As for the blades, the wire or the metallic ribbon is chosen from a material having a low coefficient of thermal expansion, and is advantageously chosen from Invar ™.
Chaque élément d’armature 11 est obtenu en déroulant une longueur L de fil métallique ou de ruban métallique, et en redressant cette longueur au cours d’une étape 111, puis en découpant cette longueur au cours d’une étape 112.Each reinforcing element 11 is obtained by unrolling a length L of metal wire or metallic ribbon, and by straightening this length during a step 111, then by cutting this length during a step 112.
Avantageusement, la fabrication 110 d’un élément d’armature 11 comprend en outre au moins un pliage 113 de la longueur de fil ou de ruban métallique, celleci présentant alors au moins deux portions formant un angle l’une par rapport à l’autre. Le pli est réalisé dans une direction orthogonale à la direction principale de la longueur de fil ou de ruban métallique découpée.Advantageously, the manufacture 110 of a reinforcing element 11 further comprises at least one folding 113 of the length of wire or metallic strip, this then having at least two portions forming an angle with respect to each other . The fold is made in a direction orthogonal to the main direction of the length of cut wire or metal tape.
Des exemples d’éléments d’armature 11 sont représentés sur les figures 9a à 9e. Sur la figure 9a, un élément d’armature 11 est formé par une longueur de fil rectiligne. Sur les figures 9b et 9c, l’élément d’armature 11 est formé par une longueur de fil qui a été repliée à intervalles réguliers pour former un motif géométrique périodique, en l’occurrence un triangle sur la figure 9b et un carré sur la figure 8c.Examples of reinforcing elements 11 are shown in FIGS. 9a to 9e. In FIG. 9a, a reinforcing element 11 is formed by a length of straight wire. In FIGS. 9b and 9c, the reinforcing element 11 is formed by a length of wire which has been folded at regular intervals to form a periodic geometric pattern, in this case a triangle in FIG. 9b and a square on the figure 8c.
Avantageusement, dans le cas où un élément d’armature 11 est réalisé à partir de ruban métallique enroulé, la fabrication 110 de l’élément comprend également une étape 114 de pliage du ruban métallique, le pli s’étendant selon la direction principale de la longueur de ruban découpée, pour conférer au ruban une section transversale en L, comme sur la figure 9d, ou éventuellement en U, ou encore en L dont les extrémités sont pliées à 90° comme sur la figure 9e.Advantageously, in the case where a reinforcing element 11 is produced from wound metal tape, the manufacturing 110 of the element also includes a step 114 of folding the metallic tape, the fold extending in the main direction of the length of cut ribbon, to give the ribbon a cross section in L, as in FIG. 9d, or possibly in U, or even in L, the ends of which are bent at 90 ° as in FIG. 9e.
Ceci permet d’augmenter la raideur du ruban qui est ensuite utilisé pour former un élément d’armature 11. Cette étape est donc, le cas échéant, mise en œuvre avant l’étape de pliage 113 décrite ci-avant.This makes it possible to increase the stiffness of the ribbon which is then used to form a reinforcing element 11. This step is therefore, if necessary, implemented before the folding step 113 described above.
En variante, et de préférence dans le cas où l’élément d’armature 11 est formé par du fil métallique, ce fil peut être torsadé pour présenter une raideur accrue. Dans ce cas le procédé peut comprendre une étape consistant à torsader le fil avant la mise en œuvre de l’étape 113.As a variant, and preferably in the case where the reinforcing element 11 is formed by metal wire, this wire can be twisted to have increased stiffness. In this case, the method may include a step consisting in twisting the wire before the implementation of step 113.
Une fois qu’au moins deux éléments d’armature 11 sont obtenus, le procédé de fabrication comprend une étape 120 d’assemblage de ces éléments d’armature. Cet assemblage est réalisé à froid, c’est-à-dire sans aucun apport de chaleur. Dans l’espace, on comprend que cet assemblage est donc réalisé à une température inférieure à la température de fusion du matériau formant le fil ou le ruban.Once at least two reinforcing elements 11 are obtained, the manufacturing process comprises a step 120 of assembling these reinforcing elements. This assembly is carried out cold, that is to say without any heat input. In space, we understand that this assembly is therefore carried out at a temperature below the melting temperature of the material forming the wire or ribbon.
Ceci permet de diminuer la quantité d’énergie requise pour la mise en œuvre du procédé, mais aussi d’éviter tout dégagement de fumée qui pourrait recouvrir les optiques et capteurs voisins. En évitant le recours à la soudure qui implique de fondre du métal, on évite aussi de dégrader l’état de surface du métal fondu puis refroidi. Le procédé ne nécessite donc pas de traitement thermique ni le dépôt d’un revêtement supplémentaire.This makes it possible to reduce the amount of energy required for the implementation of the method, but also to avoid any release of smoke which could cover the neighboring optics and sensors. By avoiding the use of welding which involves melting metal, it also avoids degrading the surface state of the molten and then cooled metal. The process therefore does not require heat treatment or the deposition of an additional coating.
L’assemblage de deux éléments d’armature peut être réalisé de plusieurs manières, par exemple, par clinchage.The assembly of two reinforcing elements can be carried out in several ways, for example, by clinching.
Dans une variante de l’assemblage, la pression exercée contre les deux pièces est réduite par rapport à une opération de clinchage, afin d’assembler les éléments d’armature par adhésion moléculaire sans les déformer (ou de manière très réduite par rapport à une opération de clinchage). On parle dans ce cas de soudure à froid par adhésion moléculaire, qui est permise grâce aux forces de Van des Waals. En effet, tandis que dans l’atmosphère terrestre, les forces de Van der Waals sont considérablement réduites par la présence de poussières ou de fines couches d’oxydation qui se créent ou se déposent en permanence sur des surfaces métalliques, dans l’espace ce phénomène est fortement réduit, de sorte que l’effet des forces de Van der Waals apparaît plus intense. Une pression faible exercée sur certains éléments métalliques d’armature permet donc d’assembler les pièces entre elles.In a variant of the assembly, the pressure exerted against the two parts is reduced compared to a clinching operation, in order to assemble the reinforcing elements by molecular adhesion without deforming them (or very reduced compared to a clinching operation). We speak in this case of cold welding by molecular adhesion, which is allowed thanks to Van des Waals forces. Indeed, while in the Earth's atmosphere, Van der Waals forces are considerably reduced by the presence of dust or thin layers of oxidation which are created or permanently deposited on metallic surfaces, in space what phenomenon is greatly reduced, so that the effect of Van der Waals forces appears more intense. A low pressure exerted on certain metallic reinforcing elements therefore makes it possible to assemble the parts together.
En variante moins préférée, l’assemblage peut être réalisé par agrafage, c’est-à-dire en rapportant une agrafe venant maintenir en contact les deux éléments d’armature. L’assemblage peut encore être réalisé par une attache magnétique, obtenue en joignant des aimants aux éléments d’armature. L’assemblage peut également être réalisé par ligaturage, en reliant deux éléments d’armature avec une longueur de fil également prélevée à partir du dévidoir, et éventuellement torsadée.In a less preferred variant, the assembly can be carried out by stapling, that is to say by attaching a staple which keeps the two reinforcing elements in contact. The assembly can also be carried out by a magnetic attachment, obtained by attaching magnets to the reinforcing elements. The assembly can also be carried out by tying, by connecting two reinforcing elements with a length of wire also taken from the reel, and possibly twisted.
Selon une autre variante, l’assemblage peut être réalisé par emboîtement de deux éléments d’armature. Les extrémités des éléments d’armature devront alors présenter des géométries mâles et femelles par intermittence, qui pourront être réalisées par des outils d’emboutissage dédiés.According to another variant, the assembly can be carried out by fitting two reinforcing elements. The ends of the reinforcing elements must then have male and female geometries intermittently, which can be produced by dedicated stamping tools.
Selon un mode de réalisation du procédé, des éléments d’armature 11 sont assemblés entre eux pour former une pluralité de modules élémentaires 12 au cours de l’étape 120, puis les modules élémentaires 12 sont assemblés entre eux au cours d’une étape 130 pour former le treillis (flèches S1). Ceci permet de concevoir simplement des treillis faciles à fabriquer, tout en étant modulaires pour s’adapter à différentes fonctions ou applications attendues. Des exemples de modules élémentaires sont représentés sur les figures 10a et 10b.According to one embodiment of the method, reinforcing elements 11 are assembled together to form a plurality of elementary modules 12 during step 120, then the elementary modules 12 are assembled together during a step 130 to form the trellis (arrows S1). This makes it easy to design easy-to-manufacture trellises, while being modular to adapt to different expected functions or applications. Examples of elementary modules are shown in Figures 10a and 10b.
L’assemblage de modules élémentaires est également réalisé à froid, et par les mêmes modes d’assemblage décrits ci-avant pour l’assemblage d’éléments d’armature.The assembly of elementary modules is also carried out cold, and by the same assembly methods described above for the assembly of reinforcing elements.
Le procédé comprend également des étapes 140 de fixation de tuiles fonctionnelles 20 sur des mailles (ou modules élémentaires) respectives du treillis. Pour ce faire, on positionne une tuile 20 relativement au module élémentaire 12, puis on assemble plusieurs lames à la tuile d’une part, et au module 12 d’autre part, pour fixer la tuile au module. Chaque lame 30 est avantageusement assemblée à froid, selon l’une des méthodes décrites ci-avant et de préférence par clinchage, à la tuile et au module 12.The method also includes steps 140 of fixing functional tiles 20 to respective meshes (or elementary modules) of the trellis. To do this, a tile 20 is positioned relative to the elementary module 12, then several blades are assembled to the tile on the one hand, and to the module 12 on the other hand, to fix the tile to the module. Each blade 30 is advantageously cold assembled, according to one of the methods described above and preferably by clinching, with the tile and with the module 12.
Dans un premier mode de réalisation représenté en figure 8a, on peut assembler les tuiles 140 sur les mailles 12 du treillis une fois les mailles assemblées entre elles.In a first embodiment shown in FIG. 8a, the tiles 140 can be assembled on the meshes 12 of the trellis once the meshes are assembled together.
Dans une variante préférée, représentée en figure 8b, on assemble une première tuile 20 sur un premier module ou une première maille 12, puis pour chaque module suivant 12, on assemble d’abord le module 12 au reste de la structure au cours d’une étape 130, puis on fixe une tuile audit module lors d’une étape 140.In a preferred variant, represented in FIG. 8b, a first tile 20 is assembled on a first module or a first mesh 12, then for each following module 12, the module 12 is first assembled with the rest of the structure during a step 130, then a tile is fixed to said module during a step 140.
Le procédé comprend donc alternativement la fabrication 120 d’un module 12 (par fabrication 110 et assemblage 120 d’éléments d’armature 11), l’assemblage 130 du module fabriqué au reste du treillis, et la fixation d’une tuile fonctionnelle sur le module 12.The method therefore alternately comprises the manufacture 120 of a module 12 (by manufacturing 110 and assembling 120 of reinforcing elements 11), assembling 130 of the module manufactured to the rest of the trellis, and fixing a functional tile on module 12.
Dans un mode de réalisation particulier dans lequel les tuiles 20 sont formées d’un grillage métallique (cas d’un réflecteur radiofréquence), le procédé peut également comprendre, entre la fabrication d’un module et la fixation d’une tuile, la fabrication de la tuile selon les mêmes étapes que celles mises en œuvre lors de la fabrication du module, c’est-à-dire par découpe, pliage et assemblage de portions de fil ou de ruban métallique (étape non représentée).In a particular embodiment in which the tiles 20 are formed from a metal grid (case of a radiofrequency reflector), the method can also comprise, between the manufacture of a module and the fixing of a tile, the manufacture of the tile according to the same steps as those implemented during the manufacture of the module, that is to say by cutting, bending and assembling portions of wire or metal tape (step not shown).
En variante, les tuiles peuvent être fabriquées sur Terre et embarquées dans un lanceur pour être assemblées au treillis.As a variant, the tiles can be manufactured on Earth and shipped on a launcher to be assembled with the trellis.
En outre, le procédé comprend avantageusement, une fois chaque tuile 20 fixée à un module 12, le réglage 150 de la hauteur de la tuile par rapport au module, et de son orientation, par un réglage de la longueur des lames 30 qui relient la tuile au module.In addition, the method advantageously comprises, once each tile 20 fixed to a module 12, the adjustment 150 of the height of the tile relative to the module, and of its orientation, by an adjustment of the length of the blades 30 which connect the module tile.
De plus, l’assemblage d’un module supplémentaire à la structure étant susceptible de dérégler la position de la tuile fixée sur le module ou d’une tuile de la structure, le procédé comprend avantageusement le réglage 200 d’au moins une tuile de la structure une fois celle-ci assemblée, de préférence dans le cas représenté sur la figure 8b dans lequel chaque tuile est fixée à un module après assemblage du module sur le reste du treillis. Dans un mode de réalisation, le procédé peut comprendre le réglage de l’ensemble des tuiles de la structure 1 une fois celle-ci assemblée.In addition, the assembly of an additional module to the structure being capable of disrupting the position of the tile fixed on the module or of a tile of the structure, the method advantageously comprises the adjustment 200 of at least one tile of the structure once it has been assembled, preferably in the case shown in FIG. 8b in which each tile is fixed to a module after assembly of the module on the rest of the trellis. In one embodiment, the method may include adjusting all of the tiles of structure 1 once it has been assembled.
Les étapes de fabrication 110, d’assemblage 120, 130 des éléments d’armature ou modules, de fixation de tuiles fonctionnelles 200, et le cas échéant de fabrication des tuiles fonctionnelles décrites ci-avant, sont toutes mises en œuvre dans l’espace. Pour ce faire, une machine de fabrication adaptée pour mettre en œuvre le procédé est décrite ci-après en référence à la figure 11. Cette machine est avantageusement portée par une station spatiale en orbite, sur une paroi extérieure de celle-ci, ou sur un satellite.The steps of manufacturing 110, of assembling 120, 130 of the reinforcing elements or modules, of fixing functional tiles 200, and if necessary of manufacturing the functional tiles described above, are all implemented in space . To do this, a manufacturing machine suitable for implementing the method is described below with reference to FIG. 11. This machine is advantageously carried by a space station in orbit, on an external wall thereof, or on a satellite.
Machine de fabrication de structuresStructure manufacturing machine
La machine 5 comprend un dévidoir 50 sur lequel est enroulé un fil ou un ruban métallique. Elle comprend également un dispositif 51 de déroulement du fil ou du ruban du dévidoir, ce dispositif pouvant par exemple comprendre un mécanisme fixe adapté pour dérouler le fil ou le ruban en continu, ou en variante un bras articulé 51 muni de doigts de préhension 510, adapté pour saisir et déplacer une portion de fil ou de ruban métallique. Le bras peut ainsi saisir une extrémité du fil et la dérouler à partir du dévidoir 510.The machine 5 comprises a reel 50 on which is wound a wire or a metallic ribbon. It also includes a device 51 for unwinding the wire or the tape from the reel, this device can for example comprise a fixed mechanism suitable for unwinding the wire or the tape continuously, or alternatively an articulated arm 51 provided with gripping fingers 510, suitable for gripping and moving a portion of wire or metal tape. The arm can thus grasp one end of the wire and unwind it from the reel 510.
La machine 5 comprend en outre un outil de découpe 52, adapté pour découper une longueur de fil ou du ruban métallique.The machine 5 further comprises a cutting tool 52, suitable for cutting a length of wire or metal tape.
Avantageusement, la machine 5 est également adaptée pour plier une longueur découpée de fil ou de ruban métallique pour que cette longueur présente plusieurs portions formant un angle les unes par rapport aux autres. A cet égard, la machine 5 peut comprendre des doigts de préhension 53 adaptés pour saisir une portion du fil ou du ruban. Le bras articulé 51 peut saisir une portion de fil à plier par rapport à la portion saisie par les doigts 53, et pivoter d’un angle désiré pour former la pliure.Advantageously, the machine 5 is also suitable for bending a cut length of wire or metal tape so that this length has several portions forming an angle with respect to each other. In this regard, the machine 5 may include gripping fingers 53 adapted to grip a portion of the wire or ribbon. The articulated arm 51 can grasp a portion of wire to be folded relative to the portion grasped by the fingers 53, and pivot by a desired angle to form the fold.
La machine 5 peut également être adaptée pour plier une longueur de ruban métallique découpée dans le sens de la longueur, pour conférer au ruban une section en L ou en U ou selon la forme représentée en figure 8e. A cet égard elle peut comprendre une presse (non représentée) conformée pour permettre cette pliure par emboutissage ou des galets imposant la forme désirée au ruban afin de réaliser le pliage de façon continue.The machine 5 can also be adapted to fold a length of metal ribbon cut lengthwise, to give the ribbon an L or U section or according to the shape shown in FIG. 8e. In this regard, it may include a press (not shown) shaped to allow this folding by stamping or rollers imposing the desired shape on the ribbon in order to perform the folding continuously.
La machine 5 comprend un équipement d’assemblage 54 adapté pour assembler à froid deux éléments d’armature ou deux modules élémentaires formés à partir de fil ou de ruban métallique. L’équipement d’assemblage dépend de la nature de l’assemblage qui est mis en œuvre, mais il comprend de préférence au moins un bras articulé permettant de manipuler et de déplacer un élément d’armature ou un module élémentaire par rapport à un autre.The machine 5 comprises assembly equipment 54 suitable for cold assembling two reinforcing elements or two elementary modules formed from wire or metallic tape. The assembly equipment depends on the nature of the assembly which is implemented, but it preferably comprises at least one articulated arm making it possible to manipulate and move a reinforcing element or an elementary module relative to another. .
Par exemple, dans le cas d’un assemblage par soudure à froid par adhésion moléculaire, l’équipement d’assemblage 54 peut comporter une table de support munie de doigts de préhension adaptés pour maintenir en position un premier élément d’armature ou un premier module élémentaire, un bras articulé adapté pour venir positionner un deuxième élément d’armature ou module élémentaire par rapport au premier, et une pince adaptée pour exercer une pression sur les deux éléments d’armature ou modules élémentaires en une pluralité de points pour réaliser l’assemblage.For example, in the case of an assembly by cold welding by molecular adhesion, the assembly equipment 54 may comprise a support table provided with gripping fingers adapted to hold in position a first reinforcement element or a first elementary module, an articulated arm adapted to position a second reinforcing element or elementary module relative to the first, and a clamp adapted to exert pressure on the two reinforcing elements or elementary modules at a plurality of points to realize the 'assembly.
En variante si l’assemblage est réalisé par clinchage, la pince peut être remplacée par une presse munie d’un poinçon. En variante si l’assemblage est réalisé par agrafage, l’équipement d’assemblage 54 comporte une réserve d’agrafes et un autre bras articulé adapté pour prélever une agrafe et la fixer sur les éléments ou modules à assembler.Alternatively if the assembly is performed by clinching, the clamp can be replaced by a press provided with a punch. As a variant if the assembly is carried out by stapling, the assembly equipment 54 comprises a reserve of staples and another articulated arm suitable for taking a staple and fixing it on the elements or modules to be assembled.
L’équipement d’assemblage 54 de la machine est en outre de préférence adapté pour assembler des tuiles sur le treillis ; pour cela le bras articulé peut être muni d’un dispositif permettant de saisir, de positionner et de déposer une tuile par rapport au treillis.The assembly equipment 54 of the machine is also preferably adapted to assemble tiles on the trellis; for this, the articulated arm can be provided with a device making it possible to grasp, position and deposit a tile relative to the trellis.
La machine 5 est avantageusement autonome ou pilotable depuis la Terre pour permettre une mise en œuvre à distance du procédé de fabrication de structures décrit ci-avant. A cet égard, la machine 5 comprend de préférence une unité de pilotage 55 comprenant un calculateur 550, une mémoire 551, et une interface de communication 552 avec la terre, comprenant de préférence une antenne d’émission et de réception d’ondes radio. L’interface de communication est adaptée pour recevoir des instructions de commande de la machine, lesdites instructions étant traitées par le calculateur 56 pour la mise en œuvre du procédé. Le calculateur est adapté pour commander le fonctionnement des composants de la machine en fonction des instructions de commande reçues pour mettre en œuvre la fabrication d’une structure.The machine 5 is advantageously autonomous or controllable from the Earth to allow remote implementation of the structure manufacturing process described above. In this regard, the machine 5 preferably comprises a control unit 55 comprising a computer 550, a memory 551, and a communication interface 552 with the earth, preferably comprising an antenna for transmitting and receiving radio waves. The communication interface is adapted to receive instructions for controlling the machine, said instructions being processed by the computer 56 for the implementation of the method. The computer is adapted to control the operation of the machine components according to the order instructions received to implement the manufacture of a structure.
Ainsi on peut commander la machine 5 à distance pour la fabrication d’une structure dans l’espace, par l’envoi d’instructions à la machine depuis un centre de commande au sol ou depuis un centre de commande situé dans une station spatiale.Thus, the machine 5 can be controlled remotely for the manufacture of a structure in space, by sending instructions to the machine from a command center on the ground or from a command center located in a space station.
Avantageusement, la machine 5 comprend également un organe 56 de contrôle dimensionnel de la structure en cours de fabrication, adapté pour vérifier in situ les dimensions de la structure. Cet organe de contrôle dimensionnel est de préférence commandé par l’unité de pilotage 55 en boucle fermée, de sorte que la forme de la structure puisse être vérifiée et corrigée au fur et à mesure de l’assemblage de la structure, l’assemblage d’un nouvel élément à la structure étant réalisé en tenant compte des défauts de l’assemblage précédent pour compenser ceux-ci.Advantageously, the machine 5 also comprises a member 56 for dimensional control of the structure during manufacture, adapted to verify the dimensions of the structure in situ. This dimensional control member is preferably controlled by the control unit 55 in a closed loop, so that the shape of the structure can be checked and corrected as the structure is assembled, the assembly d 'a new element to the structure being produced taking into account the faults of the previous assembly to compensate for these.
L’organe de contrôle dimensionnel est avantageusement choisi parmi les technologies suivantes :The dimensional control member is advantageously chosen from the following technologies:
Emetteur/réflecteur laser, avec optionnellement une fonctionnalité de balayage des surfaces,Laser transmitter / reflector, with optional surface scanning functionality,
Contrôle dimensionnel par triangulation comprenant trois caméras et un ensemble de cibles,Dimensional control by triangulation including three cameras and a set of targets,
Contrôle dimensionnel par photogrammétrie,Dimensional control by photogrammetry,
Système de géopositionnement local par transmetteurs laser infrarouges (par exemple la technologie commercialisée par la société Nikon sous la dénomination iGPS)Local Mapping System by Infrared Laser Transmitters (for example the technology marketed by the company Nikon under the name iGPS)
- Triangulation par ultrasons,- Ultrasonic triangulation,
Caméra stéréoscopique.Stereoscopic camera.
Système de mesure sans contact utilisant un laser (plan ou faisceau) pour éclairer la cible et utilisant des caméras pour les mesures.Non-contact measurement system using a laser (plane or beam) to illuminate the target and using cameras for the measurements.
En référence à la figure 11, l’organe de contrôle dimensionnel 56 est de préférence monté sur un bras articulé 57 pour pouvoir être positionné à la position voulue relativement à la structure en cours de fabrication.With reference to FIG. 11, the dimensional control member 56 is preferably mounted on an articulated arm 57 so that it can be positioned in the desired position relative to the structure during manufacture.
Avantageusement, en référence à la figure 12 un contrôle dimensionnel global de la structure en fin de fabrication pourra être réalisé par un robot d’inspection 60, configuré pour pouvoir se déplacer par rapport à la structure pour balayer la totalité de la surface de la structure afin de contrôler par exemple le positionnement et la qualité des tuiles. En variante le robot d’inspection 60 peut être configuré pour se déplacer du côté du treillis par rapport à la surface des tuiles.Advantageously, with reference to FIG. 12, a global dimensional control of the structure at the end of manufacture may be carried out by an inspection robot 60, configured to be able to move relative to the structure to scan the entire surface of the structure in order to control for example the positioning and the quality of the tiles. As a variant, the inspection robot 60 can be configured to move on the side of the trellis relative to the surface of the tiles.
Pour ce faire, le robot d’inspection peut être adapté pour se déplacer sur la structure, ou pour se déplacer à distance de celle-ci à la façon d’un drône.To do this, the inspection robot can be adapted to move around the structure, or to move away from it like a drone.
De préférence, ce robot peut être aussi configuré pour manipuler les tuiles et/ou les lames, afin de modifier les tuiles ou leur orientation. Le robot comprend donc des moyens de contrôle dimensionnel 61, qui peuvent être choisi parmi les technologies mentionnées ci-avant pour l’organe de contrôle dimensionnel 56, des moyens de manipulation des tuiles 62, ou des lames 30, pouvant comprendre une pince munie de l’un ou l’autre ensemble de mors décrit ci-avant, et une unité de pilotage (non représentée) comprenant un calculateur et une interface de connexion à distance 63 adaptée pour permettre la communication soit entre le robot d’inspection et l’unité de pilotage 55 de la machine 5 de fabrication, soit entre le robot d’inspection et un centre de contrôle au sol ou en orbite.Preferably, this robot can also be configured to handle the tiles and / or the blades, in order to modify the tiles or their orientation. The robot therefore comprises dimensional control means 61, which can be chosen from the technologies mentioned above for the dimensional control member 56, means for handling the tiles 62, or blades 30, which may include a clamp provided with either set of jaws described above, and a control unit (not shown) comprising a computer and a remote connection interface 63 adapted to allow communication either between the inspection robot and the control unit 55 of the manufacturing machine 5, either between the inspection robot and a control center on the ground or in orbit.
De préférence, le robot est avantageusement autonome en énergie, pour supprimer tout câble d’alimentation en énergie. Il peut à cet égard comprendre une batterie et/ou un ou plusieurs capteurs photovoltaïques (non représentés).Preferably, the robot is advantageously autonomous in energy, in order to eliminate any power supply cable. In this regard, it may include a battery and / or one or more photovoltaic sensors (not shown).
En variante, un robot mobile adapté pour se déplacer par rapport à la structure peut modifier le réglage (hauteur et orientation) des tuiles tandis qu’un robot d’inspection 60 est fixe par rapport à la structure, et effectue un contrôle 3D à distance.Alternatively, a mobile robot adapted to move relative to the structure can modify the setting (height and orientation) of the tiles while an inspection robot 60 is fixed relative to the structure, and performs 3D remote control .
La structure étant réalisée par assemblages de briques élémentaires, et pouvant donc présenter une taille importante, les deux modes de contrôle (sur la machine de fabrication et robot de contrôle dimensionnel) proposés permettent d’une part de corriger les déviations provenant du procédé de fabrication, au cours de la mise en œuvre de celui-ci, au niveau de chaque brique élémentaire de la structure, et d’autre part de compenser les défauts de forme de la structure en fin de fabrication vis-à-vis de la géométrie désirée initialement.The structure being produced by assemblies of elementary bricks, and which can therefore have a large size, the two control modes (on the manufacturing machine and dimensional control robot) proposed allow on the one hand to correct the deviations coming from the manufacturing process , during the implementation thereof, at the level of each elementary brick of the structure, and on the other hand to compensate for the shape defects of the structure at the end of manufacture with respect to the desired geometry initially.
Il peut également être envisagé de faire fonctionner le dispositif optique ou radio fréquence de la structure 1 ainsi formée en l’état. La mesure du champ de vision ou RF mesuré au sol peut permettre de connaître les corrections à apporter au système par le biais d’un logiciel intelligent d’analyse des données.It can also be envisaged to operate the optical or radio frequency device of the structure 1 thus formed in the state. The measurement of the field of vision or RF measured on the ground can make it possible to know the corrections to be made to the system by means of intelligent data analysis software.
Claims (13)
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3083216B1 (en) | 2020-05-29 |
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