FR3101857A1 - Dispositif de déploiement d’une surface - Google Patents
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Abstract
Dispositif de déploiement d’une surface
L’invention concerne un dispositif de déploiement (1) pour au moins un panneau supérieur (3000) et au moins un panneau inférieur (2000), les panneaux supérieur et inférieur étant configurés pour être mobiles entre une position repliée et une position déployée dans laquelle ils s’étendent dans un plan supérieur (P1) et un plan inférieur (P2) sensiblement parallèles, et présentent un décalage angulaire, comprenant :
Un plateau supérieur (3) s'étendant dans le plan supérieur et comprenant au moins une articulation supérieure (300)
Un plateau inférieur s'étendant dans le plan inférieur et comprenant au moins une articulation inférieure (200)
Le plateau supérieur étant mobile en rotation par rapport au plateau inférieur autour d’un axe (X) sensiblement normal aux plans inférieur et supérieur, le dispositif de déploiement comprenant un rappel élastique (4) configuré pour permettre un déplacement angulaire du plateau supérieur de sorte à permettre le décalage angulaire entre les panneaux.
Figure pour l’abrégé : Fig. 1.
Description
La présente invention se rapporte à un dispositif de déploiement d’une surface, et plus particulièrement à un dispositif de déploiement d’une surface utile, c’est-à-dire d’une surface utile pour ses fonctionnalités.
L’invention trouve des applications particulièrement intéressantes dans le domaine de l’énergie photovoltaïque, pour le déploiement de surfaces utiles formées par des panneaux photovoltaïques. De manière plus large, la présente invention s'applique à tous domaines nécessitant le déploiement d'une surface utile.
Le déploiement d’une surface utile est depuis longtemps une problématique que l’on cherche à résoudre pour diverses raisons et notamment dans une volonté de rendre ces surfaces compactes et facilement transportables.
L'industrie spatiale s'intéresse beaucoup à cette problématique. En particulier dans les applications photovoltaïques, on recherche à augmenter les surfaces utiles formées par des panneaux photovoltaïques présents sur des satellites, dans le but d’augmenter la production électrique nécessaire au bon fonctionnement de l’électronique embarqué sur les satellites.
Les satellites sont usuellement disposés dans une coiffe de lanceur ou dans un dispenseur dans le cas de nanosatellites, pour être protégés pendant leur lancement. Or le volume disponible dans ces éléments est limité, les satellites doivent donc prendre un minimum de place pendant leur lancement et doivent ensuite pouvoir se déployer pour prendre des dimensions fonctionnelles une fois en orbite.
Que cela soit dans des domaines tels que le photovoltaïque ou encore les télécommunications, de nombreuses solutions sont proposées régulièrement sans pour autant résoudre l'ensemble des problématiques à composantes fortement mécaniques inhérentes au déploiement d'une surface.
De nombreuses solutions proposent un déploiement à utilisation unique. Ces solutions, principalement destinées au domaine spatial, ne présentent pas un système de déploiement réversible. En effet, ces systèmes se concentrent sur la problématique de la compacité et du déploiement, mais nullement sur la problématique de la réversibilité du déploiement.
La réversibilité du déploiement, à des fins d'automatisation par exemple, est de ce fait une problématique que rencontre les systèmes de déploiement de surface et pour laquelle les solutions proposées restent imparfaites et présentent de nombreux désavantages, que cela soit d'un point de vue de la complexité du système de déploiement ou du coût de celui-ci.
On connait de la demande de brevet FR3064982 un dispositif de déploiement de surface, notamment de panneaux photovoltaïque pour des opérations au sol, qui est réversible. Ce dispositif nécessite l’utilisation d’un moteur pour entrainer le déploiement de la surface formée par les panneaux. Ce type de dispositif totalement adapté aux opérations au sol présente néanmoins un inconvénient pour les satellites destinés à être lancés dans l’espace dont la réserve en énergie est faible. En effet, la motorisation du dispositif induit une consommation d’énergie/ d’électricité que le satellite n’est pas apte à fournir. De plus cette motorisation implique l’utilisation de pièces supplémentaires, par exemple un mécanisme de roulement à bille, qui complexifient et alourdissent le mécanisme du dispositif de déploiement.
Il existe donc un besoin de fournir un dispositif de déploiement d’une surface qui soit réversible, c’est-à-dire qui puisse être facilement replié par un opérateur, notamment au sol pour des besoins de tests et d’essais. Il existe également un besoin de fournir un dispositif dont le déploiement est simplifié et dont la surface est augmentée lorsque le dispositif est déployé. Il existe en outre un besoin de fournir un dispositif de déploiement d’une surface qui ne consomme pas l’énergie du satellite et dont la structure est simplifiée et allégée.
L’invention a notamment pour but de pallier au moins l’un de ces inconvénients et concerne selon un premier aspect un dispositif de déploiement pour au moins un panneau dit supérieur et au moins un panneau dit inférieur, l’au moins un panneau supérieur et l’au moins un panneau inférieur étant configurés pour être mobiles entre une position repliée et une position déployée dans laquelle l’au moins un panneau supérieur s’étend dans un plan supérieur et l’au moins un panneau inférieur s’étend dans un plan inférieur, les plans supérieur et inférieur étant sensiblement parallèles, et dans laquelle l’au moins un panneau supérieur et l’au moins un panneau inférieur présentent un décalage angulaire, le dispositif de déploiement comprenant :
Un plateau supérieur s'étendant dans le plan supérieur et comprenant au moins une articulation supérieure destinée à relier le panneau supérieur au plateau supérieur de sorte à permettre la mobilité du panneau supérieur entre la position repliée et une position intermédiaire,
Un plateau inférieur s'étendant dans le plan inférieur et comprenant au moins une articulation inférieure destinée à relier le panneau inférieur au plateau inférieur de sorte à permettre la mobilité du panneau inférieur entre la position repliée et la position intermédiaire;
Le plateau supérieur étant mobile en rotation par rapport au plateau inférieur autour d’un axe sensiblement normal aux plans inférieur et supérieur, le dispositif de déploiement comprenant un rappel élastique configuré pour permettre un déplacement angulaire du plateau supérieur de sorte à permettre le décalage angulaire entre l’au moins un panneau supérieur et l’au moins un panneau inférieur.
Le plateau supérieur étant mobile en rotation par rapport au plateau inférieur autour d’un axe sensiblement normal aux plans inférieur et supérieur, le dispositif de déploiement comprenant un rappel élastique configuré pour permettre un déplacement angulaire du plateau supérieur de sorte à permettre le décalage angulaire entre l’au moins un panneau supérieur et l’au moins un panneau inférieur.
Grâce au dispositif de déploiement selon l’invention, il est possible de contrôler avec précision le déploiement du dispositif et d’augmenter la surface utile formée par les panneaux en position déployée par rapport à la position repliée. En outre, le dispositif de déploiement est réversible, c’est-à-dire qu’il est possible de passer de la position déployée à la position repliée et inversement.
Le dispositif de déploiement est de configuration simple, facilement intégrable à des satellites et autorise une réversibilité du mouvement entre la position déployée et la position repliée.
On entend par « plans supérieur et inférieur sensiblement parallèles » deux plans dans lesquels l’angle compris entre les deux plans est compris entre 0° et 10°, de préférence entre 0° et 5°.
On entend par « axe sensiblement normal » un axe présentant une inclinaison comprise entre 80° et 100°, de préférence comprise entre 85° et 95°, encore plus préférentiellement présentant une inclinaison de 90° avec les plans inférieur et supérieur.
Selon d’autres caractéristiques de l’invention, le dispositif de déploiement comporte l’une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes considérées seules ou selon toutes les combinaisons possibles.
Selon une caractéristique, le dispositif de déploiement est configuré pour permettre aux panneaux reliés aux articulations supérieures et inférieures, de passer de la position repliée à la position déployée, en passant par la position intermédiaire dite position ouverte. Ainsi, le dispositif de déploiement autorise trois types de positions afin de déployer et replier des panneaux.
Selon un mode de réalisation, l’articulation inférieure et l’articulation supérieure sont des charnières à ressort configurées pour permettre un passage des panneaux entre la position repliée et la position ouverte.
Selon un mode de réalisation, le ressort des charnières à ressort est un ressort de torsion. Les ressorts de torsion présentent l’avantage d’être légers, de présenter un minimum d’encombrement et d’être résistants au phénomène de rupture.
Selon un mode de réalisation, le plateau supérieur et le plateau inférieur comprennent chacun quatre charnière à ressort configurées pour être disposées en quinconce en position déployée. Cette configuration permet de fournir une surface utile optimisée lorsque le dispositif de déploiement est en position déployée.
Selon un mode de réalisation, le rappel élastique est un ressort de torsion. Le ressort de torsion permet d’entrainer le plateau supérieur en rotation par rapport au plateau inférieur de manière à créer un décalage angulaire entre le panneau inférieur et le panneau supérieur, et ainsi entrainer le passage de la position ouverte à la position déployée de ces panneaux.
Selon un mode de réalisation, le décalage angulaire est l’ordre de 45°. Cette configuration permet de fournir un décalage entre les panneaux inférieurs et supérieurs optimal lorsque les panneaux sont fixés aux plateaux, de sorte à fournir une surface utile dont la dimension est optimisée.
Selon une caractéristique, le dispositif de déploiement comprend un élément d’écartement agencé entre le plateau supérieur et le plateau inférieur. Ainsi il est possible de maintenir un écart entre le plateau inférieur et le plateau supérieur, permettant d’optimiser la rotation du plateau supérieur par rapport au plateau inférieur.
Selon une caractéristique, l’articulation inférieure comprend une roue agencée en son milieu et le plateau supérieur présente au moins un enlèvement de matière rectangulaire de sorte que la roue de l’articulation inférieure est agencée dans l’enlèvement de matière du plateau supérieur en position repliée et est agencée en dehors de l’enlèvement de matière en position ouverte. Ainsi il est possible d’empêcher la rotation du plateau supérieur lorsque le dispositif de déploiement est en position repliée.
Selon une caractéristique, le plateau supérieur comprend une face interne présentant au moins une excroissance s’étendant en saillie en direction du plateau inférieur et configuré pour entrer en butée contre la roue de l’articulation inférieure lorsque le dispositif de déploiement est en position déployée. Ainsi il est possible de stopper la rotation du plateau supérieur induite par le ressort de torsion lors du passage de la position ouverte à la position déployée.
Selon une caractéristique, le dispositif de déploiement présente une plaque de protection agencée sur le plateau supérieur. Ainsi il est possible de protéger le dispositif de déploiement.
L’invention concerne en outre un système comprenant le dispositif de déploiement et au moins un panneau photovoltaïque inférieur fixé à l’articulation inférieure et au moins un panneau photovoltaïque supérieur fixé à l’articulation supérieure.
Selon une caractéristique, le plateau supérieur comprend au moins un ajourage. Ainsi, il est possible de réduire la masse du dispositif de déploiement de surface et l’inertie du plateau. Il est également possible de limiter les chocs en fin de déploiement.
L’invention se rapporte également à un satellite comprenant un dispositif de déploiement tel que décrit précédemment.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description nullement limitative qui suit et des figures annexées qui illustrent de manière schématique plusieurs modes de réalisation du dispositif de déploiement selon l’invention.
Par souci de simplification, les éléments identiques sont repérés par des signes de référence identiques sur l’ensemble des figures.
Dans la description qui va suivre et dans les revendications, on emploiera les termes « horizontal », « vertical », « supérieur », « inférieur », etc. à titre non limitatif et en référence aux dessins afin de faciliter la description.
La figure 1 illustre un dispositif de déploiement 1 en position repliée selon le présent exposé.
Le dispositif de déploiement 1 comprend un plateau inférieur 2 et un plateau supérieur 3 coaxiaux, reliés par un ressort de torsion 4.
On entend par plateau supérieur un plateau qui s’étend dans un plan P1 dit supérieur disposé au-dessus d’un plan P2 dit inférieur dans lequel s’étend le plateau inférieur tel qu’illustré au regard de la figure 1 représentée.
Le plateau inférieur 2 présente une forme carrée. Il comprend quatre charnières à ressort 200 dites inférieures, disposées chacune sur un côté du plateau inférieur 2 et formant une articulation destinée à relier un panneau inférieur tel qu’un panneau photovoltaïque 2000 (figure 23) au plateau inférieur 2. Chaque charnière à ressort 200 permet de conférer une mobilité aux panneaux inférieurs entre une position repliée (figure 23) et une position intermédiaire dite position ouverte (figure 27).
Le plateau supérieur 3 présente une forme octogonale. Il est disposé dans le plan supérieur P1 de sorte que, dans la position repliée, quatre de ses côtés s’étendent parallèlement aux côtés du plateau inférieur 2, les côtés du plateau inférieur 2 et du plateau supérieur 3, parallèles deux à deux, étant disposés dans un même plan.
Le plateau supérieur 3 comprend quatre charnières à ressort 300 dites supérieures, disposées chacune sur un côté du plateau supérieur 3 parallèle à un côté du plateau inférieur 2. Chaque charnière à ressort supérieure 300 forme une articulation destinée à relier un panneau supérieur tel qu’un panneau photovoltaïque 3000 (figure 23) au plateau supérieur 3 de sorte à permettre la mobilité aux panneaux supérieurs entre une position repliée et une position intermédiaire dite position ouverte (figure 27).
En position repliée, chaque charnière à ressort 300 du plateau supérieur 3 est agencée en regard d’une charnière à ressort 200 du plateau inférieur 2.
Les charnières à ressort 200, 300 du plateau inférieur 2 et supérieur 3 sont configurées pour que l’ensemble des panneaux 2000, 3000 (figure 23) qu’elles comprennent s’ouvrent simultanément les uns par rapport aux autres. Le fonctionnement du dispositif sera décrit plus en détail par la suite au regard des figures 5 à 7.
Dans un autre mode de réalisation, les charnières à ressort 300 du plateau supérieur 3 sont configurées pour se déployer avant les charnières à ressort 200 du plateau inférieur 2.
Le plateau supérieur 3 comprend en son centre une ouverture circulaire 32 destinée à recevoir toute pièce destinée à limiter des frottements pouvant survenir lors de la rotation du plateau supérieur telle qu’une entretoise et quatre ajourages de forme trapézoïdale 36 agencés de manière équidistante autour de l’ouverture circulaire 32.
La forme carrée du plateau inférieur 2 et octogonale du plateau supérieur 3 ne sont pas limitatives, celles-ci sont particulièrement préférées lorsque le dispositif de déploiement est destiné à être monté sur un satellite de type Cubsat. Cependant d’autres formes peuvent être envisagées pour se conformer aux dimensions du satellite sur lequel le dispositif sera destiné à être monté.
Le ressort de torsion 4 s’étend selon un axe central X, normal aux plans inférieur et supérieur, et relie le plateau inférieur 2 et le plateau supérieur 3 l’un à l’autre.
Le ressort de torsion 4 est destiné à permettre un mouvement de rotation autour de l’axe central X du plateau supérieur 3 par rapport au plateau inférieur 2 fixe, de sorte à former un décalage angulaire des charnières supérieures 300 par rapport aux charnières inférieures 200.
Le ressort de torsion 4 est enroulé autour d’un élément d’écartement 5 circulaire, destiné à maintenir un espacement entre le plateau inférieur 2 et le plateau supérieur 3. L’élément d’écartement qui sera décrit plus en détail au regard de la figure 3 comprend à une extrémité proximale au plateau inférieur 2, un épaulement 550 (figure 2) qui permet à l’élément d’être logé dans un renfoncement circulaire 220 (figure 2) du plateau inférieur 2.
Les figures 2 et 4 illustrent plus en détail le dispositif de déploiement selon le présent exposé.
Le plateau inférieur 2 comprend une première plaque 22 carrée inférieure et une deuxième plaque 24 carrée supérieure, les première 22 et deuxième 24 plaques étant superposées et reliées par exemple au moyen de vis, ou de tout autre moyen de fixation connu de l’homme du métier.
La première plaque 22 comporte en son centre, le renfoncement circulaire 220 configuré pour recevoir l’épaulement 550 de l’élément d’écartement 5. Le renfoncement circulaire présente un diamètre sensiblement supérieur au diamètre de l’épaulement 550. Ainsi, la première plaque 22 du plateau inférieur 2 est configurée pour recevoir l’épaulement 550 de l’élément d’écartement 5, dans le renfoncement circulaire 220.
La première plaque 22 comporte en son centre une ouverture circulaire 224 destinée à recevoir une pièce destinée à limiter les frottements pouvant survenir lors de la rotation du plateau supérieur telle qu’une entretoise par exemple.
La première plaque 22 présente quatre ajourages 228 de forme trapézoïdale agencés de manière équidistante autour du renfoncement circulaire 220. Ces ajourages permettent de réduire la masse du dispositif de déploiement de surface et l’inertie du plateau. Ces ajourages ne sont pas limités à une forme trapézoïdale et peuvent présenter d’autres formes géométriques telles qu’un carré, un losange ou un rectangle par exemple.
La deuxième plaque 24 comporte un anneau central 240 disposé autour d’une ouverture circulaire. Il s’étend à partir de la deuxième plaque 24 vers le plateau supérieur et est venue de matière avec la deuxième plaque 24. L’anneau central 240 permet de faire passer des câbles électriques nécessaires au fonctionnement des panneaux, au centre du dispositif de déploiement de sorte à éviter un entremêlement de ces câbles lors de la rotation du plateau supérieur. Une entretoise hélicoïdale 250 est destinée à entourer l’anneau central 240.
L’anneau central 240 est configuré pour coopérer avec l’élément d’écartement 5, pris en sandwich entre la plaque inférieure 22 et la plaque supérieure 24.
L’élément d’écartement 5 illustré plus en détail en figure 3 présente un corps cylindrique 50 comportant un premier alésage cylindrique 52 et un deuxième alésage cylindrique 54 inférieur au premier alésage 52. Le premier alésage 52 présente un diamètre inférieur au diamètre du deuxième alésage 54. Ces alésages sont destinés à recevoir toute autre pièce destinée à limiter des frottements pouvant survenir lors de la rotation du plateau supérieur telle qu’une entretoise par exemple.
Comme l’illustre la figure 4, le ressort de torsion 4 qui relie le plateau inférieur 2 au plateau supérieur 3, s’étend selon l’axe central X, autour de l’entretoise hélicoïdale 250. L’entretoise hélicoïdale permet de limiter les problèmes de frottements, et les problèmes de soudure à froid. En effet, l’entretoise hélicoïdale épouse la forme du ressort de sorte que le ressort ne se soude pas sur lui-même en raison du froid lorsque le dispositif de déploiement est envoyé dans l’espace par exemple.
Le ressort de torsion 4 présente une première extrémité 44 fixée au plateau inférieur 2 tel qu’illustré en figure 8 et une deuxième extrémité 45 fixée au plateau supérieur 3 (figure 2). La fixation des premières et deuxièmes extrémités du ressort de torsion aux panneau inférieur et supérieur est réalisée au moyen de tout moyen de fixation connu de l’homme du métier tel qu’une soudure par exemple.
Le dispositif de déploiement 1 est configuré pour permettre le déploiement de panneaux inférieurs 2000 et supérieurs 3000 (figure 23) en deux étapes, au travers de deux mouvements distincts, pour former une surface utile.
La première étape consiste en l’ouverture des panneaux depuis la position repliée (figures 1, 5, 13, 23) vers la position ouverte (figures 6, 15, 18, 27) au moyen des charnières à ressort inférieures 200 et supérieures 300. On parle d’étape d’ouverture.
La deuxième étape consiste au déploiement des panneaux depuis la position ouverte (figures 6, 27) vers la position déployée (figure 7, 16, 28). Elle consiste en une rotation du plateau supérieur 3 autour de l’axe central X au moyen du ressort de torsion 4. Cette rotation permet de former un décalage angulaire entre les charnières supérieures 300 du plateau supérieur 3 et les charnières inférieures 200 du plateau inférieur 2 en position déployée de sorte à former un décalage angulaire entre les panneaux inférieurs et les panneaux supérieurs. On parle d’étape de déploiement.
Les charnières à ressort 200, 300 et le ressort de torsion 4 sont chargés en énergie en amont du déploiement de la surface utile par un opérateur, de sorte que l’énergie emmagasinée dans ces ressorts permette le déploiement de la surface utile lors de la mise en fonctionnement du dispositif de déploiement 1.
La figure 8 est une vue non éclatée de la figure 4 dans laquelle les charnières à ressort inférieures 200 sont représentées.
Les figures 9 et 10 illustrent plus en détails les charnières à ressort supérieure 300 et inférieure 200.
La charnière à ressort supérieure 300 présente une partie fixe 310 fixée au plateau supérieur (figure 1), une partie mobile 320 sur laquelle est destinée à être fixée un panneau, et un arbre 335 reliant la partie fixe 310 à la partie mobile 320, autour duquel sont disposés deux ressorts de torsion 312 permettant la mobilité de la partie mobile 320 par rotation autour de l’arbre 335.
La partie mobile 320 est mobile entre une position repliée dans laquelle celle-ci s’étend perpendiculairement à la partie fixe 310 et une position déployée dans laquelle les parties mobiles et fixes sont coplanaires.
La charnière à ressort inférieure 200 présente une partie fixe 210 fixée au plateau inférieur 2 (figure 1), une partie mobile 220 sur laquelle est destinée à être fixée un panneau, et un arbre 235 reliant la partie fixe 210 à la partie mobile 220, autour duquel sont disposés deux ressorts de torsion 212 permettant la mobilité de la partie mobile par rotation autour de l’arbre 235. La partie mobile 220 est mobile entre une position repliée dans laquelle celle-ci s’étend perpendiculairement à la partie fixe 210 et une position déployée dans laquelle les parties mobiles et fixes sont coplanaires.
La charnière à ressort inférieure 200 diffère de la charnière supérieure 300 en ce qu’elle comprend en outre, une roue 240 agencée entre les deux ressorts de torsion 212. Cette roue 240 est fixée à la partie mobile 220 et est destinée à servir de butée contre le plateau supérieur 3 et à empêcher la rotation du plateau 3 (figure 7) tant que l’étape d’ouverture des panneaux n’est pas terminée.
Comme l’illustre la figure 11, le plateau supérieur 3 comprend quatre enlèvements de matière rectangulaires 34 disposés sur les côtés comprenant les charnières à ressort supérieures (figure 1). Ces enlèvements de matière permettent chacun de loger la roue 240 de chacune des charnières à ressort inférieures 200 lorsque le dispositif de déploiement est en position repliée comme il sera vu plus en détail dans la description du fonctionnement au regard des figures 13 à 17.
La figure 12 est une vue du dessous du plateau supérieur 3 qui illustre une face interne 310 du plateau, agencée en regard du plateau inférieur 2 (figure 2). La face interne 310 présente quatre excroissances 315 s’étendant en saillie en direction du plateau inférieur 2. Ces excroissances 315 sont configurées pour servir de butée contre les roues 240 et stopper le mouvement de rotation du plateau supérieur 3 lors de la deuxième étape de déploiement comme il sera vu plus en détail dans la description du fonctionnement au regard des figures 13 à 17.
Les figures 13 à 17 illustrent plus en détail le mécanisme de fonctionnement du dispositif de déploiement 1 selon le présent exposé. Dans ces figures seules les charnières à ressorts inférieures 200 sont illustrées.
La figure 13 illustre le dispositif de déploiement 1 en position repliée, c’est-à-dire lorsque le déploiement de surface utile n’a pas débuté. Dans cette configuration, chacune des roues 240 des articulations inférieures 200 du plateau inférieur 2 est agencée en saillie du plan inférieur P2 du plateau inférieur 2, dans un enlèvement de matière 34 du plateau supérieur 3. Cette configuration permet de bloquer la rotation du plateau supérieur 3 tant que la première étape de déploiement n’est pas terminée.
Les figures 14 et 15 illustre la première étape de déploiement de la surface utile qui consiste en une ouverture des panneaux 2000, 3000 (figure 23) depuis une position repliée vers une position ouverte. L’ouverture des panneaux 2000, 3000 (figure 23) est obtenu au moyen des charnières à ressort 200 dont la partie mobile 220, entrainée en rotation au moyen des ressorts de torsion 212, se déploie entre une position repliée, (figure 13) et une position déployée, (figure 15).
Lors du déploiement des charnières à ressort inférieure 200, la roue 240 de chacune des charnières inférieures 200 agencée initialement dans un enlèvement de matière 34 du plateau supérieur 3est déplacée avec la partie mobile 220 de façon à sortir de l’enlèvement de matière 34. Le passage des roues 240 hors de l’enlèvement de matière 34 constitue la fin de la première étape de déploiement.
Le passage des roues 240 hors de l’enlèvement de matière 34 permet de libérer le plateau supérieur 3 et de débuter la deuxième étape de déploiement dans lequel le plateau supérieur 3 est entrainé en rotation autour de l’axe central X, au moyen du ressort de torsion 4 (figure 16 et 17), par rapport au plateau inférieur 2.
La rotation du plateau supérieur 3 par rapport au plateau inférieur 2 permet de former un décalage angulaire de 45° entre les charnières à ressort supérieures 300 et les charnières à ressorts inférieures 200. Le plateau supérieur 3 est mobile en rotation dans le plan supérieur P1.
La rotation du plateau supérieur 3 est stoppée lorsque les excroissances 315 de la face interne 310 du plateau supérieur 3 entrent en contact avec les roues 240 des charnières à ressort inférieures 200 pour former une butée, constituant ainsi la fin du déploiement du dispositif de déploiement 1.
La figure 18 est une illustration en coupe transversale partielle au niveau d’une charnière inférieure 200 et supérieure 300 du dispositif de déploiement 1 dans laquelle un panneau photovoltaïque inférieur 2000 est fixé à la charnière inférieure 200 et un panneau photovoltaïque supérieur 3000 est fixé à la charnière supérieure 300. Dans la présente illustration, le dispositif de déploiement est en position ouverte. Le panneau supérieur 3000 et le panneau inférieur 2000 s’étendent respectivement dans les plans supérieur P1 et inférieur P2, parallèles.
Les figures 19 à 23 illustrent différentes vues du dispositif de déploiement 1 selon l’invention monté sur un satellite 7 de type Cubsat 3U. La fixation du dispositif de déploiement 1 sur le satellite peut être réalisé au moyen d’un système de fixation classique tel que des vis ou tout élément permettant un encastrement entre le dispositif 1 et le satellite 7. Le dispositif de déploiement 1 comprend une plaque de protection 750 agencée sur le plateau supérieur 3.
Les figures 23 à 30 illustrent le mécanisme de fonctionnement du dispositif de déploiement monté sur le Cubsat 3U sur lequel est fixé une pluralité de panneaux photovoltaïques inférieurs 2000 et supérieurs 3000.
L’utilisation du Cubsat 3U est particulièrement adapté pour des opérations d’observation ou de communication. L’intégration du dispositif de déploiement 1 sur le Cubsat permet d’augmenter la surface utile formée par des panneaux photovoltaïques et d’augmenter ainsi la puissance à bord du satellite.
La figure 23 illustre le dispositif de déploiement 1 monté sur le Cubsat avant le déploiement de la surface utile. Quatre panneaux supérieurs 3000 sont fixés au dispositif de déploiement 1 par l’intermédiaire des charnières à ressort supérieures 300. Les panneaux supérieurs 3000 s’étendent parallèlement à l’axe central X. Des panneaux inférieurs 2000 (figure 24) sont fixés au dispositif de déploiement 1 par l’intermédiaire des charnières à ressort inférieures (figure 1). Les panneaux inférieurs 2000 (non visibles sur la figure 23), s’étendent également parallèlement à l’axe central X en position repliée, chaque panneau supérieur 3000 étant disposé en regard d’un panneau inférieur 2000 et s’étendant parallèlement à ce panneau inférieur de sorte à former une paire 4000 (figure 27) de panneaux. Ainsi quatre paires de panneaux, comprenant chacune un panneau supérieur et un panneau inférieur s’étendant parallèlement l’un à l’autre, sont disposées autour du Cubsat. Dans cette configuration, les panneaux présentent un minimum d’encombrement. Les panneaux 2000, 3000 de chaque paire 4000 sont maintenus en position repliée par exemple au moyen d’un fil chauffant (non représenté) entourant lesdits panneaux.
En fonctionnement, le fil chauffant est sectionné au moyen d’une commande par exemple. Le sectionnement du fil chauffant provoque la libération des panneaux qui s’ouvrent au moyen des charnières à ressort inférieures 200 et supérieures 300 (figures 24 à 27). En position d’ouverture, les panneaux supérieurs et inférieurs s’étendent respectivement dans les plans supérieur P1 et inférieur P2 parallèles, perpendiculairement à l’axe central X (figure 27).
Lors de l’ouverture des panneaux 2000, 3000, les roues 240 des charnières à ressort inférieures 200 sont déplacées hors de l’enlèvement de matière 34 (figures 14 et 15) et libèrent la rotation du plateau supérieur 3, entrainée par le ressort de torsion 4 préalablement chargé en énergie. La rotation du plateau supérieur 3 forme un décalage angulaire de 45° des charnières à ressort supérieures par rapport aux charnières à ressort inférieures de sorte que les panneaux supérieurs 3000 sont disposés en quinconce des panneaux inférieurs 2000 en position déployée.
La rotation du plateau supérieur 3 est stoppée lorsque les excroissances 315 situées sur la face interne 310 du plateau supérieur 3 viennent en butée contre les roues 240 des charnières inférieures 200 du plateau inférieur 2 (figure 17).
Le décalage angulaire obtenu par la rotation du plateau supérieur permet d’obtenir une surface utile formée par les panneaux photovoltaïques 2000, 3000 régulière.
L’invention n’est cependant pas limitée à une rotation à 45° et peut varier notamment en fonction du nombre de panneaux utilisés. Plus le nombre de panneaux photovoltaïques utilisés est élevé plus le degré de rotation sera faible.
Une fois la surface utile déployée, le dispositif de déploiement peut être replié par un opérateur avant d’être réutilisé. Pour se faire, le ressort de torsion 4 est compressé manuellement pour entrainer la rotation du plateau supérieur 3 autour de l’axe central X en sens inverse de manière à replacée chaque charnière supérieure 300 en regard d’une charnière inférieure 200 et ainsi chaque panneau supérieur 3000 en regard d’un panneau inférieur 2000.
Le plateau inférieur 2 et le plateau supérieur 3 présentent chacun un perçage (non visible) agencés en regard l’un de l’autre une fois l’étape de compression terminée. Ces perçages permettent d’intégrer une goupille pour maintenir le plateau supérieur 3 et le plateau inférieur 2 immobilisés et empêcher que le plateau supérieur 3 ne soit de nouveau entrainé en rotation par le ressort de torsion.
Chaque paire 4000, comprenant un panneau supérieur 3000 et un panneau inférieur 2000 agencé en regard l’un de l’autre, est ensuite replié manuellement et est immobilisé au moyen d’un fil chauffant.
Bien évidemment, l’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l’invention. Notamment, les différentes caractéristiques, formes, variantes et modes de réalisation de l’invention peuvent être associés les uns avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où ils ne sont pas incompatibles ou exclusifs les uns des autres. En particulier, toutes les variantes et modes de réalisation décrits précédemment sont combinables entre eux.
Par exemple, le dispositif de déploiement peut comprendre plus de deux plateaux, la présence de deux plateaux étant particulièrement adaptée au satellite de type Cubsat. Le dispositif de déploiement peut être intégré par exemple dans des rovers d’exploration ou dans des générateurs solaires mobiles sur Terre ou sur d’autre astres. De la même manière, le dispositif de déploiement peut être utilisé pour déployer une surface utile formée par des tiges, des antennes, des récepteurs et n’est pas limité au déploiement de panneaux photovoltaïques. Le dispositif de déploiement peut également comprendre plus de quatre charnières à ressort de sorte à fixer plus de quatre panneaux par plateau.
Claims (13)
- Dispositif de déploiement (1) pour au moins un panneau dit supérieur (3000) et au moins un panneau dit inférieur (2000), l’au moins un panneau supérieur (3000) et l’au moins un panneau inférieur (2000) étant configurés pour être mobiles entre une position repliée et une position déployée dans laquelle l’au moins un panneau supérieur (3000) s’étend dans un plan supérieur (P1) et l’au moins un panneau inférieur (2000) s’étend dans un plan inférieur (P2), les plans supérieur (P1) et inférieur (P2) étant sensiblement parallèles, et dans laquelle l’au moins un panneau supérieur (3000) et l’au moins un panneau inférieur (2000) présentent un décalage angulaire, le dispositif de déploiement comprenant :
- Un plateau supérieur (3) s'étendant dans le plan supérieur (P1) et comprenant au moins une articulation supérieure (300) destinée à relier le panneau supérieur (3000) au plateau supérieur (3) de sorte à permettre la mobilité du panneau supérieur (3000) entre la position repliée et une position intermédiaire,
- Un plateau inférieur (2) s'étendant dans le plan inférieur (P2) et comprenant au moins une articulation inférieure (200) destinée à relier le panneau inférieur (2000) au plateau inférieur (2) de sorte à permettre la mobilité du panneau inférieur (2000) entre la position repliée et la position intermédiaire;
- Dispositif de déploiement (1) selon la revendication précédente caractérisé en ce que l’articulation inférieure (200) et l’articulation supérieure (300) sont des charnières à ressort.
- Dispositif de déploiement (1) selon la revendication précédente caractérisé en ce que le ressort des charnières à ressort (200, 300) est un ressort de torsion (212, 312).
- Dispositif de déploiement (1) selon l’une des revendications précédentes caractérisé le plateau supérieur (3) et le plateau inférieur (2) comprennent chacun quatre charnière à ressort (200, 300) configurées pour être disposées en quinconce en position déployée.
- Dispositif de déploiement (1) selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce que le rappel élastique (4) est un ressort de torsion.
- Dispositif de déploiement (1) selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce que le décalage angulaire est de l’ordre de 45°.
- Dispositif de déploiement (1) selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce que le dispositif de déploiement (2) comprend un élément d’écartement (5) agencé entre le plateau supérieur (3) et le plateau inférieur (2).
- Dispositif de déploiement (1) selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce que l’articulation inférieure (200) comprend une roue (240) agencée en son milieu et le plateau supérieur (3) présente au moins un enlèvement de matière rectangulaire (34) de sorte que la roue (340) de l’articulation inférieure (200) est agencée dans l’enlèvement de matière (34) du plateau supérieur (3) en position repliée et est agencée en dehors de l’enlèvement de matière (34) en position ouverte.
- Dispositif de déploiement (1) selon l’une des revendications précédentes caractérisé en ce que le plateau supérieur (3) comprend une face interne (310) présentant au moins une excroissance (315) s’étendant en saillie en direction du plateau inférieur (2) et configuré pour entrer en butée contre la roue (240) de l’articulation inférieure (200) lorsque le dispositif de déploiement est en position déployée.
- Dispositif de déploiement (1) selon l’une quelconques des revendications précédentes caractérisé en ce le plateau supérieur (3) comprend au moins un ajourage (36).
- Dispositif de déploiement (1) selon l’une quelconques des revendications précédentes caractérisé en ce qu’il comprend une plaque de protection (750) agencée sur le plateau supérieur (3).
- Système comprenant le dispositif de déploiement (1) selon l’une quelconques des revendications précédentes et au moins un panneau photovoltaïque inférieur (2000) fixé à l’articulation inférieure (200) et au moins un panneau photovoltaïque supérieur (3000) fixé à l’articulation supérieure (300).
- Satellite (7) caractérisé en ce qu’il comprend le dispositif de déploiement (1) selon l’une des revendications précédentes.
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Citations (4)
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2019
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