WO2010004169A2 - Mât déployable à ossature repliée déployable se verrouillant par construction à l'état déployé - Google Patents

Mât déployable à ossature repliée déployable se verrouillant par construction à l'état déployé Download PDF

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WO2010004169A2
WO2010004169A2 PCT/FR2009/051207 FR2009051207W WO2010004169A2 WO 2010004169 A2 WO2010004169 A2 WO 2010004169A2 FR 2009051207 W FR2009051207 W FR 2009051207W WO 2010004169 A2 WO2010004169 A2 WO 2010004169A2
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Christophe Casteras
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Centre National D'etudes Spatiales (C.N.E.S.)
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    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00—Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/222—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles for deploying structures between a stowed and deployed state
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    • B64G1/2221—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles for deploying structures between a stowed and deployed state characterised by the manner of deployment
    • B64G1/2227—Inflating
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H12/00—Towers; Masts or poles; Chimney stacks; Water-towers; Methods of erecting such structures
    • E04H12/18—Towers; Masts or poles; Chimney stacks; Water-towers; Methods of erecting such structures movable or with movable sections, e.g. rotatable or telescopic
    • E04H12/185—Towers; Masts or poles; Chimney stacks; Water-towers; Methods of erecting such structures movable or with movable sections, e.g. rotatable or telescopic with identical elements

Definitions

  • the invention relates to a deployable mast, and in particular to a deployable space mast intended to be embedded in a space system (for example an artificial space satellite, a space probe, a space vehicle, etc.).
  • a space system for example an artificial space satellite, a space probe, a space vehicle, etc.
  • a space mast can be used for example to carry a sensor (magnetometer, laser, camera, transmitter, receiver ...) at its distal end, so as to move it away from the main body of the space system, to make measurements on this body main and / or out of its influence (especially of electromagnetic nature (parasites), optical (masking), gravitational or inertial).
  • a space mast can also be used, for example, for the deployment of mechanical members such as: a braking sail of a satellite making it possible to adjust the orbit, or telescope baffle, or a large deployable light structure. For reasons of space, such a mast, whose length must be several meters, must be folded at launch and deployed only when the space system is in space -particularly in orbit- in position of use of the mast .
  • Such a deployable mast may also be used in terrestrial applications in which the same problems may arise: support at camera height, detector, transmitter, receiver, various sensors, etc.
  • a deployable mast may also be used in the manufacture of foldable / deployable structures, such as temporary shelters, tents, marquees etc.
  • a deployable mast according to the first known category is formed of a structure comprising a plurality of articulated rigid segments (see for example EP 0858946) and / or telescopic (see for example US 5315795), or a helically deployed strip, this structure being associated with a motorized deployment device.
  • Such a mast generally has the disadvantage of a weight and a congestion, even in the folded state, relatively important, a certain complexity and a high cost.
  • a deployable mast according to the second known category is formed of an inflatable tube (see for example FR 2876984 or US 2004/0046085).
  • Such a mast has the advantage of greater lightness, greater simplicity, low cost. It nevertheless has the disadvantage of poor control of its dimensions and its rigidity in the deployed state, and this in both flexion and axial compression.
  • the invention therefore aims to overcome all these drawbacks by proposing a deployable mast which, simultaneously, is of great lightness, has a low weight and minimum bulk in the folded state, and which, in the state deployed, that is of great rigidity in bending and in axial compression and has precisely determined dimensions.
  • the invention also aims to propose such a deployable mast which is of a low cost, easy and reliable to deploy, can be produced in materials compatible with a spatial application, but can also be the subject of terrestrial applications.
  • the invention relates to a deployable mast according to a longitudinal deployment axis comprising:
  • a framework formed of a succession of stages articulated to each other two by two in extension of each other along the axis of deployment, said frame being adapted to be placed, either in a folded state where the stages are folded over each other longitudinally and occupy a minimum axial space requirement, ie in an expanded state where they define a predetermined shape, - a deployment drive associated with said frame so as to be able to cause its longitudinal deployment to the state deployed from the folded state, characterized in that:
  • each floor of the framework comprises at least three plates articulated two by two, and extends in the general shape of a ring around the axis of deployment,
  • each plate has a cross section of curved shape around the axis of deployment
  • the framework adopts, because of its geometry and its assembly, a generally stable shape extending around the axis of deployment - in particular symmetrical about the axis of deployment - rigid in axial compression, with a buckling blocking preventing inadvertent folding of the pads and the stages relative to each other under the effect of an axial compression force.
  • Such a framework which has a stable shape and locks by construction in the deployed state by forming a buckling lock can be the subject of different embodiments.
  • a mast according to the invention is also advantageously characterized in that said deployment training device comprises an inflatable tube (or bladder) extending along the frame, and having a proximal end connected to a source of compressed gas. and a distal end connected to a distal axial end of the framework.
  • a mast according to the invention comprises in combination an expandable folded frame formed of articulated plates, and an inflatable tube for deploying this framework.
  • the inflatable tube extends within the framework, and is connected to the internal interstage hinges.
  • the inflatable tube extends outside the frame, and is connected to the external interstage hinges.
  • inter-wafer link of axis contained in a plane containing the deployment axis.
  • each plate of a stage is articulated to a plate of each adjacent stage by hinge, said inter-stage hinge, forming a pivot link axis orthogonal to the axis of deployment, each interstage hinge being adapted to be able to undergo elastic flexion along its axis during deployment.
  • inter-wafer connections of the same stage are interposed between two inter-stage hinges, one internal, the other external in the folded state.
  • the width L of each wafer taken in the theoretical direction passing through the two interplate links of this wafer is greater than or equal to the axial length II, 12 of each inter-stage hinge of this wafer.
  • the axial length 11a of each internal interstage hinge is less than or equal to the axial length 12 of each external interstage hinge.
  • the plates of each stage are adapted so that the stage has, in the deployed state, a section of generally symmetrical shape of revolution about the axis of deployment, the frame having also, in the deployed state, a symmetrical general shape of revolution around the axis of deployment.
  • the different stages all have the same number of platelets of the same dimensions, the frame having a generally cylindrical shape, in particular cylindrical of revolution, in the deployed state.
  • the framework has, in the expanded state, another shape that is generally tubular cylindrical in revolution, for example a frustoconical type of shape, the number of platelets and / or the dimensions pads of each stage may vary along the axis of deployment.
  • the wafers have a variable width, increasing or decreasing, from one stage to another -particularly each wafer has a variable width from its proximal part to its distal part.
  • the framework has a generally non-cylindrical shape - particularly frustoconical of revolution - in the deployed state.
  • each plate constitutes, in the expanded state of the frame, a constituent element of the framework which gives it its shape and its mechanical properties, especially in terms of rigidity and strength.
  • the term "wafer” includes any integral element having a dimension (thickness) substantially smaller than the others (including extending normally at least substantially in a main plane), that is, not only a full plate portion of small size, but also any equivalent structure from the point of view of its mechanical behavior, for example an assembly of several rods and / or bars and / or bands.
  • each plate is in one piece, rigid in flexion in a longitudinal direction contained in a longitudinal plane passing through the axis of deployment, but flexible in a direction, said transverse direction, orthogonal to the direction longitudinal.
  • each plate is rigid and can not be substantially flexed longitudinally, but can be flexed transversely (by bending around the longitudinal direction).
  • a mast according to the invention is also characterized in that each wafer is at least substantially flat in the folded state, and in that the axis of each interstage hinge extends in the plane of the connected wafers. by this link.
  • each wafer may be formed of a single piece or of several pieces rigidly joined to each other. It can be full or more or less hollow.
  • each inter-stage hinge is formed of a hinge selected from the group formed by hinges of the flexible film type, hinges of the flexible bridge type, hinges of the piano type and hinges. hinges formed from at least two hinges.
  • the axis of each inter-wafer link is at least substantially normal to each wafer connected by this link.
  • a mast according to the invention comprises a receptacle adapted to contain the framework in the folded state, and having a distal end forming an opening through which the frame can be deployed longitudinally, and in that distal end of the receptacle is provided with at least three flexible tongues extending radially inwards and cooperating with the folds of the frame so as to slow down the deployment and to give it a direction.
  • These elastic tabs preferably uniformly distributed around the axis of deployment and adapted to be able to exert equal and balanced radial forces, also have the function of imposing the direction of deployment of the mast (guidance function).
  • the invention also relates to a deployable mast characterized in combination by all or some of the features mentioned above or below.
  • FIG. 1 is a schematic side view of a mast according to the invention in the deployed state
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of a mast according to the invention being deployed
  • FIG. 3 is a diagrammatic cross-sectional view of a mast according to the invention in the deployed state
  • FIG. 4 is a schematic view in cross section of a mast according to the invention in the folded state
  • FIG. 5 is a diagrammatic view in axial section of a mast according to the invention in the folded state
  • FIG. 6 is a detailed diagram illustrating the kinematics of the frame of a mast according to the invention, the deployed state.
  • the deployable mast according to the invention shown in the figures is an inflatable deployable mast comprising:
  • a skeleton 1 folded accordionally and formed of a plurality of stages 2, 3 articulated to each other in pairs, succeeding one another in extension from one another two to two stacked along a longitudinal axis 4 of the frame 1 which constitutes an axis 4 of deployment of this framework 1 and the mast, each stage 2, 3 being itself formed of a plurality of plates 5 articulated in pairs,
  • the mast also comprises a receptacle 7 which contains the frame 1 and the tube 6 in the folded state.
  • This receptacle 7 is in the general shape of a cylindrical sleeve and has a base 8 fixed to a not shown frame of the apparatus which receives the mast (for example the platform of a satellite).
  • proximal and distal denote portions on the side of the receptacle 7 of the frame to which it is connected, while the term “distal” and its derivatives refer to the portions on the side of the end of the mast farthest from the receptacle 7 in the deployed state.
  • the receptacle 7 forms a generally cylindrical housing and has, opposite the base 8, a deployment opening 9 provided with flexible tongues 11 extending radially inwards from the cylindrical wall of this receptacle 7.
  • the receptacle 7 is provided at its base 8 with an inlet 10 of compressed gas adapted to be connected to a source of compressed gas, not shown.
  • This inlet 10 of compressed gas communicates with a pipe 12 extending inside the receptacle 7 and penetrating inside the tube 6, by its proximal end 13, and to which it is connected in a gastight manner, so that that the inflation of the tube 6 can be caused by a gas inlet under pressure in the inlet 10, the pipe 12, and therefore inside the tube 6.
  • the pipe 12 extends inside the tube 6 over a certain length of the latter in the folded state, especially over most of its length, without nevertheless reaching the distal end 14 of the tube 6 so as not to be plugged by the latter.
  • each inter-wafer connection 18 is oriented (also well in the folded state in the deployed state) in a normal direction to each wafer 5 connected by this link 18 in ter-wafers.
  • Each inter-wafer link 18 may be formed for example by a rivet, a bolt, an ankle ... connecting the two wafers.
  • Each plate 5 of a stage 2, 3 is articulated to a plate 5 of each stage 3, 2 adjacent by a hinge, said hinge 20, 21 inter-stages, forming a pivot connection axis 22, 23 orthogonal to the 4 deployment axis, that is to say, contained in a plane transverse to the axis 4 of deployment, and extending in the plane of each plate 5 connected by this hinge.
  • Each hinge 20, 21 inter-stages is further adapted to be able to undergo a certain elastic flexion along its axis during deployment.
  • Inter-wafers 18 of the same stage 2, 3 are contained in the same transverse plane, and for each wafer 5, are interposed between two hinges 20, 21 inter-stages connecting this wafer 5 to adjacent stages, to namely, an inner interstage hinge 20, and an outer interstage hinge 21.
  • An internal interstage hinge 20 is folded radially inward and moves radially outwardly during deployment.
  • An outer interstage hinge 21 is folded radially outward and moves radially inwardly during deployment.
  • the frame 1 is folded accordion and unfolds like an accordion.
  • each wafer is a solid flat plate portion of constant thickness made of a synthetic material, which may be advantageously a thermoplastic, thermosetting, or composite or metallic polymeric material
  • the hinges 20, 21 stages are hinges of film type or flexible bridge, that is to say each formed of a flexible strip of lesser thickness connecting the two wafers considered, this band may be derived from machining, in thickness decrease, platelets (the various plates 5 connected to each other successively by hinges 20, 21 inter-stages constituting a continuous strip extending parallel to the axis of deployment), or after molding or otherwise reported glued on each plate .
  • the hinge strip is not necessarily formed of the same material as platelets.
  • the interstage hinges 20, 21 may also each consist of at least two coaxial hinges. Other embodiments are possible.
  • the frame 1 comprises two types of floors.
  • a stage 2 according to a first type comprises an inner intermediate hinge 20 on the proximal side, and an outer interstage hinge 21 on the distal side.
  • a stage 3 according to the second type comprises an external interstage hinge 21 on the proximal side, and an inner interstage hinge 20 on the distal side.
  • the frame 1 has, at its proximal end 15, a stage which, in the embodiment shown in FIG.
  • the frame 1 is provided, at its distal end 16, with an end cover 17 connected to the distal end 14 of the tube 6.
  • the axes 22, 23 of the interstage hinges 20, 21 and the theoretical direction 24 which connects the points of intersection of the axes 19 of the links 18 interplate of a plate 5 are parallel and orthogonal to the axis 4 of deployment.
  • the two inter-plate links 18 connecting a same wafer 5 to two wafers 5 of the same stage, respectively on each side are interposed between the two interstage hinges 20, 21 respectively connecting this wafer 5 to the two adjacent stages.
  • the theoretical direction 24 passing through the links 18 inter-platelets is interposed between the two hinges 20, 21 inter-stages of the wafer 5.
  • the axes 19 inter-wafer links 18 are not perpendicular to the axis 4 of deployment, so that the various plates 5 can rotate in pairs relative to each other to adopt relative positions where they retain at least substantially their initial form at rest, without residual elastic bending stress.
  • the plates 5 remain at least substantially flat in any folded state of the frame 1.
  • a discontinuity of geometry occurs when the frame 1 passes to the deployed state.
  • the axes 19 of the inter-plate links 18 are perpendicular to the deployment axis 4, so that the different plates 5 of the same stage can no longer pivot relative to each other. two by two around these axes 19 to generate the curvature necessary for the shaping of the frame 1.
  • the various plates 5 and their hinges 20, 21 inter-stages must then undergo an elastic bending in a direction, said transverse direction orthogonal to the longitudinal direction of the wafer 5 which is contained in a longitudinal plane passing through the deployment axis 4, and which, in the deployed state, is parallel to this deployment axis 4.
  • each plate 5 is the seat of residual elastic bending stresses in the transverse direction, which gives a locking effect of the frame 1 in the deployed state, and by construction , a very high stability of this frame 1 in the deployed state.
  • the plates 5 of the different stages are aligned with each other in their longitudinal direction parallel to the axis 4 of deployment and, because of the bending curvature they present to the expanded state mentioned above, form longitudinal amounts of the frame 1, each upright thus formed having a curved transverse cross-section producing a buckling locking effect preventing inadvertent folding of the plates 5 and stages relative to each other; to others under the effect of a possible axial compression force that can be exerted parallel to the axis 4 of deployment.
  • the curvature of the plates 5 and the hinges 20, 21 in the expanded state forms a tiling effect which, combined with the geometrical discontinuity during the transition to the expanded state and the residual elastic bending stress of the plates 5, produces a very high buckling strength of the frame 1 in the deployed state and a blocking of the frame 1 in the deployed state.
  • the frame 1 in the folded state can be deployed under the effect of the inflation of the tube 6, but a return to the folded state is normally impossible, without emptying the tube 6, so that the deployment is irreversible.
  • the hydrostatic pressure forces of the surrounding atmosphere transmitted to the frame from the inflatable tube tend to fold the mast into its initial position.
  • this phenomenon does not occur and the folding of the mast does not take place spontaneously, and is therefore normally irreversible or would require specific manipulations.
  • the frame 1 adopts, in the deployed state, by the simple fact of its geometry and its construction, a stable shape (with residual stresses of elastic return within the plates 5 ensuring this stability), generally symmetrical around the deployment axis 4, in particular globally cylindrical of revolution, and is rigid in longitudinal axial compression and in flexion.
  • the frame 1 then determines the shape and dimensions of the mast.
  • Each stage comprises a number N of platelets 5, preferably constant for all stages over the entire length of the frame 1.
  • N is greater than or equal to three, and is advantageously between five and ten, for example equal to six.
  • the inner interstage hinge 20 has a length II less than the distance d between the two links 18 inter-wafers of this wafer 5
  • This length II also depends on the distance h1 which separates the internal interstage hinge 20 from the theoretical direction 24 connecting the inter-wafer connections, determining the internal radial dimensions of the framework 1 in the folded state allowing passage of the inflatable tube 6.
  • N x ll ⁇ 2 ⁇ Ri, Ri being the radius of the theoretical cylinder inscribed inside the platelets in the folded state, which depends on hl and Rd.
  • the free space materialized by the inner inscribed cylinder, can serve as a receptacle for a possible harness consisting of power cables and / or measurement extending from the proximal portion to the distal portion of the mast.
  • the buckling strength of the frame 1 in the expanded state is determined by the smallest cross section of the uprights formed by the succession of platelets 5 of the different stages along the frame 1. This smaller cross section is determined by the length II of the internal interstage hinges 20. Indeed, it is not advantageous to provide that the length 12 of the external interstage hinges 21 is smaller than the length l ⁇ interstage internal hinges 20, which unnecessarily reduce the buckling resistance. Whatever the embodiment of the plates 5, preferably, they comprise a continuity of material between the hinges 20, 21 inter-stages, at least over a width (in the transverse direction) corresponding to the length 1 1 so as to transmit the axial buckling stresses on a section corresponding to this length II.
  • a mast according to the invention preferably, 12> II.
  • 12 since the bending stresses of each wafer 5 producing a blocking in the deployed state are imparted from the inter-pack links 18, the dimensions and characteristics of each wafer 5 and the hinges 20, 21 should be selected. , in particular II, 12, d, its thickness and its modulus of elasticity so that each plate 5 effectively undergoes deformation in bending (curling).
  • a length 12 of the order of the distance d separating the two inter-wafer links (12 ⁇ d) is preferably chosen.
  • 12 may be of the same order as the width L of the wafer 5 taken in the direction 24 through the links 18 inter-wafers (12 ⁇ L).
  • the length 12 of the external interstage hinges 21 it is not generally advantageous for the length 12 of the external interstage hinges 21 to be greater than the width L of the plates 5 taken in the direction 24 passing through the two links 18 inter-platelets. Consequently, in a mast according to the invention, preferably 12 ⁇ L.
  • the width L of a wafer 5 taken in the direction 24 passing through the two links 18 interplate is greater than or equal to the axial length II, 12 of each hinge 20, 21 inter-stages.
  • N x l2 ⁇ 2 ⁇ Re Re being the radius of the theoretical cylinder circumscribing the platelets in the folded state.
  • the distance h2 separating the theoretical direction 24 connecting the inter-plate links 18 of the external interstage hinge 21 of a wafer 5 determines the overall external radial space requirement of the frame 1 in the folded state and, for a same axial length of the frame 1 in the deployed state, the total height of this frame 1 in the folded state.
  • h2 determines the general dimensions of the receptacle 7.
  • hl h2
  • this geometry makes it possible to give the receptacle 7 a compact footprint having a minimum form factor (ratio of its largest dimension to its smallest dimension).
  • the resilient tongues 11 of the receptacle 7, which brake and guide the deployment of the framework 1 during inflation so that this deployment is progressive, extend radially over a distance. such that their radial free internal ends provide an opening of radius smaller than the radius Re determining the external radial space requirement of the frame 1 in the folded state and greater than the radius Ri determining the internal radial space requirement of the frame 1 to 1 folded state.
  • a deployable mast according to the invention has the advantage in combination of being particularly simple, inexpensive, easy deployment and reliable, low mass, small footprint in the folded state, to have precisely defined dimensions and shape and mechanical properties of excellent flexural and buckling strength, and to be able to be achieved in a manner compatible with its boarding on a space system.
  • the frame extends inside the inflation tube; that the various plates are formed not portions of solid plates, but of several pieces rigidly joined to each other, for example strips, rods, bars ...

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Abstract

L'invention concerne un mât déployable comprenant une ossature repliée déployable formée d'une succession d'étages articulés comprenant chacun au moins trois plaquettes (5) articulées deux à deux, et adaptées pour pouvoir être placées, soit dans un état replié où les étages sont repliés les uns sur les autres en accordéon, soit dans un état déployé où chaque plaquette (5) est courbée, l'ossature adoptant, du fait de sa géométrie et de son assemblage, une forme stable s'étendant autour de l'axe de déploiement, rigide en compression axiale, avec un effet de blocage en flambage interdisant tout repliage intempestif des plaquettes (5) et des étages les uns par rapport aux autres sous l'effet d'un effort de compression axiale exercé selon l'axe de déploiement.

Description

MÂT DÉPLOYABLE À OSSATURE REPLIÉE DÉPLOYABLE SE VERROUILLANT PAR CONSTRUCTION À L'ÉTAT DÉPLOYÉ
L'invention concerne un mât déployable, et en particulier un mât spatial déployable destiné à être embarqué sur un système spatial (par exemple satellite spatial artificiel, sonde spatiale, véhicule spatial...).
Un mât spatial peut servir par exemple à porter un capteur (magnétomètre, laser, caméra, émetteur, récepteur...) à son extrémité distale, de façon à l'éloigner du corps principal du système spatial, pour effectuer des mesures sur ce corps principal et/ou être hors de son influence (notamment de nature électromagnétique (parasites), optique (masquage), gravitationnelle ou inertielle). Un mât spatial peut également être utilisé par exemple pour le déploiement d'organes mécaniques tels que : voile de freinage d'un satellite permettant d'en ajuster l'orbite, ou baffle de télescope, ou structure légère déployable de grandes dimensions. Pour des raisons d'encombrement, un tel mât, dont la longueur doit pouvoir être de plusieurs mètres, doit être replié au lancement et déployé uniquement lorsque le système spatial est dans l'espace -notamment en orbite- en position d'utilisation du mât.
Un tel mât déployable peut également être utilisé dans des applications terrestres dans lesquelles les mêmes problèmes peuvent se poser : support en hauteur de caméra, détecteur, émetteur, récepteur, capteurs divers etc.. Par exemple, un tel mât déployable peut aussi être utilisé dans la fabrication de structures pliables/ déployables, par exemple des abris provisoires, des tentes, des chapiteaux etc..
On connaît principalement deux catégories distinctes de mâts déployables. Un mât déployable selon la première catégorie connue est formé d'une structure comprenant une pluralité de segments rigides articulés (cf. par exemple EP 0858946) et/ou télescopiques (cf. par exemple US 5315795), ou une bande déployée de façon hélicoïdale, cette structure étant associée à un dispositif motorisé de déploiement. Un tel mât présente en général l'inconvénient d'un poids et d'un encombrement, même à l'état replié, relativement importants, d'une certaine complexité et d'un coût élevé.
Un mât déployable selon la deuxième catégorie connue est formé d'un tube gonflable (cf. par exemple FR 2876984 ou US 2004/0046085). Un tel mât présente l'avantage d'une plus grande légèreté, d'une plus grande simplicité, d'un faible coût. Il présente néanmoins l'inconvénient d'une mauvaise maîtrise de ses dimensions et de sa rigidité à l'état déployé, et ce aussi bien en flexion qu'en compression axiale.
L'invention vise donc à pallier l'ensemble de ces inconvénients en proposant un mât déployable qui, simultanément, soit d'une grande légèreté, présente un faible poids et un encombrement minimum à l'état replié, et qui, à l'état déployé, soit d'une grande rigidité en flexion et en compression axiale et présente des dimensions précisément déterminées.
L'invention vise également à proposer un tel mât déployable qui soit d'un faible coût, facile et fiable à déployer, puisse être réalisé dans des matériaux compatibles avec une application spatiale, mais puisse aussi faire l'objet d'applications terrestres.
Pour ce faire, l'invention concerne un mât déployable selon un axe de déploiement longitudinal comprenant :
- une ossature formée d'une succession d'étages articulés les uns aux autres deux à deux en prolongement les uns des autres selon l'axe de déploiement, ladite ossature étant adaptée pour pouvoir être placée, soit dans un état replié où les étages sont repliés les uns sur les autres longitudinalement et occupent un encombrement axial minimum, soit dans un état déployé où ils définissent une forme prédéterminée, - un dispositif d'entraînement du déploiement associé à ladite ossature de façon à pouvoir entraîner son déploiement longitudinal à l'état déployé à partir de l'état replié, caractérisé en ce que :
- les étages sont articulés les uns aux autres et adaptés pour que, dans l'état replié, l'ossature soit repliée en accordéon, - chaque étage de l'ossature comprend au moins trois plaquettes articulées deux à deux, et s'étend en forme générale de couronne autour de l'axe de déploiement,
- les plaquettes de chaque étage de l'ossature et les liaisons d'articulation des plaquettes entre elles et entre les étages sont adaptées pour que, dans l'état déployé de l'ossature :
- chaque plaquette présente une section droite transversale de forme courbe autour de l'axe de déploiement,
- l'ossature adopte du fait de sa géométrie et de son assemblage, une forme stable globalement s'étendant autour de l'axe de déploiement - notamment symétrique autour de l'axe de déploiement -, rigide en compression axiale, avec un effet de blocage en flambage interdisant tout repliage intempestif des plaquettes et des étages les uns par rapport aux autres sous l'effet d'un effort de compression axiale.
Une telle ossature qui présente une forme stable et se verrouillant par construction à l'état déployé en formant un blocage en flambage peut faire l'objet de différents modes de réalisation.
Un mât selon l'invention est aussi avantageusement caractérisé en ce que ledit dispositif d'entraînement du déploiement comprend un tube gonflable (ou vessie) s'étendant le long de l'ossature, et présentant une extrémité proximale reliée à une source de gaz comprimé, et une extrémité distale reliée à une extrémité axiale distale de l'ossature. Ainsi, un mât selon l'invention comprend en combinaison une ossature repliée déployable formée de plaquettes articulées, et un tube gonflable permettant de déployer cette ossature. De préférence, le tube gonflable s'étend à l'intérieur de l'ossature, et est relié aux charnières inter-étages internes. En variante et selon l'invention, le tube gonflable s'étend à l'extérieur de l'ossature, et est relié aux charnières inter-étages externes.
Dans un mode de réalisation préférentiel et selon l'invention, deux plaquettes adjacentes d'un même étage sont articulées l'une à l'autre par une liaison pivot, dite liaison inter-plaquettes, d'axe contenu dans un plan contenant l'axe de déploiement. En outre, chaque plaquette d'un étage est articulée à une plaquette de chaque étage adjacent par charnière, dite charnière inter-étages, formant une liaison pivot d'axe orthogonal à l'axe de déploiement, chaque charnière inter-étages étant adaptée pour pouvoir subir une flexion élastique selon son axe au cours du déploiement. Avantageusement et selon l'invention, les liaisons inter-plaquettes d'un même étage sont interposées entre deux charnières inter-étages, l'une interne, l'autre externe à l'état replié.
Dans ce mode de réalisation, avantageusement, la largeur L de chaque plaquette prise selon la direction théorique passant par les deux liaisons interplaquettes de cette plaquette est supérieure ou égale à la longueur axiale II , 12 de chaque charnière inter-étages de cette plaquette. Avantageusement et selon l'invention, la longueur axiale il de chaque charnière inter-étages interne est inférieure ou égale à la longueur axiale 12 de chaque charnière inter-étages externe.
Par ailleurs, avantageusement et selon l'invention, les plaquettes de chaque étage sont adaptées pour que l'étage présente, à l'état déployé, une section de forme globalement symétrique de révolution autour de l'axe de déploiement, l'ossature présentant également, à l'état déployé, une forme générale symétrique de révolution autour de l'axe de déploiement. De préférence, les différents étages comportent tous un même nombre de plaquettes de mêmes dimensions, l'ossature présentant une forme générale cylindrique, notamment cylindrique de révolution, à l'état déployé. Rien n'empêche, en variante, cependant de prévoir que l'ossature présente, à l'état déployé, une autre forme que globalement tubulaire cylindrique de révolution, par exemple une forme de type tronconique, le nombre des plaquettes et/ou les dimensions des plaquettes de chaque étage pouvant varier le long de l'axe de déploiement. En particulier, dans une variante conforme à l'invention, les plaquettes présentent une largeur variable, croissante ou décroissante, d'un étage à l'autre -notamment chaque plaquette a une largeur variable depuis sa partie proximale jusqu'à sa partie- distale, de sorte que l'ossature présente une forme générale non cylindrique -notamment tronconique de révolution- à l'état déployé.
Chaque plaquette constitue, à l'état déployé de l'ossature, un élément constitutif de l'ossature qui lui confère sa forme et ses propriétés mécaniques, notamment en termes de rigidité et de résistance. Dans tout le texte, le terme « plaquette » englobe tout élément d'un seul tenant présentant une dimension (épaisseur) sensiblement plus faible que les autres (notamment s'étendant normalement au moins sensiblement dans un plan principal), c'est-à-dire non seulement une portion de plaque pleine de petite dimension, mais également toute structure équivalente du point de vue de son comportement mécanique, par exemple un assemblage de plusieurs tiges et/ou barres et/ou bandes. Avantageusement et selon l'invention, chaque plaquette est d'un seul tenant, rigide en flexion selon une direction longitudinale contenue dans un plan longitudinal passant par l'axe de déploiement, mais flexible selon une direction, dite direction transversale, orthogonale à la direction longitudinale. Autrement dit, chaque plaquette est rigide et ne peut pas être sensiblement fléchie longitudinalement, mais peut être fléchie transversalement (par cintrage autour de la direction longitudinale). De préférence, un mât selon l'invention est aussi caractérisé en ce que chaque plaquette est au moins sensiblement plane à l'état replié, et en ce que l'axe de chaque charnière inter-étages s'étend dans le plan des plaquettes reliées par cette liaison.
Chaque plaquette peut être formée d'une seule pièce ou de plusieurs pièces assemblées rigidement les unes aux autres. Elle peut être pleine ou plus ou moins évidée. Dans un mode de réalisation avantageux et selon l'invention, chaque charnière inter-étages est formée d'une charnière choisie dans le groupe formé des charnières du type à film flexible, des charnières du type pont flexible, des charnières du type piano et des charnières formées d'au moins deux gonds.. Par ailleurs, avantageusement et selon l'invention, l'axe de chaque liaison inter-plaquettes est au moins sensiblement normal à chaque plaquette reliée par cette liaison.
Par ailleurs, avantageusement, un mât selon l'invention comprend un réceptacle apte à contenir l'ossature à l'état replié, et présentant une extrémité distale formant une ouverture à travers laquelle l'ossature peut être déployée longitudinalement, et en ce que l'extrémité distale du réceptacle est pourvue d'au moins trois languettes flexibles s'étendant radialement vers l'intérieur et venant coopérer avec les plis de l'ossature de façon à en freiner le déploiement et à lui donner une direction . Ces languettes élastiques, de préférence uniformément réparties autour de l'axe de déploiement et adaptées pour pouvoir exercer des efforts radiaux égaux et équilibrés, ont également pour fonction d'imposer la direction de déploiement du mât (fonction de guidage).
L'invention concerne également un mât déployable caractérisé en combinaison par tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci-dessus ou ci-après.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante qui se réfère aux figures annexées, représentant, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation préférentiel de l'invention, et dans lesquelles : - la figure 1 est une vue schématique de profil d'un mât selon l'invention à l'état déployé,
- la figure 2 est une vue schématique en perspective d'un mât selon l'invention en cours de déploiement,
- la figure 3 est une vue schématique en coupe transversale d'un mât selon l'invention à l'état déployé,
- la figure 4 est une vue schématique en coupe transversale d'un mât selon l'invention à l'état replié,
- la figure 5 est une vue schématique en coupe axiale d'un mât selon l'invention à l'état replié, - la figure 6 est un schéma de détail illustrant la cinématique de l'ossature d'un mât selon l'invention à l'état déployé.
Le mât déployable selon l'invention représenté sur les figures est un mât déployable gonflable comprenant :
- une ossature 1 repliée en accordéon et formée d'une pluralité d'étages 2, 3 articulés les uns aux autres deux à deux, se succédant en prolongement les uns des autres deux à deux empilés selon un axe 4 longitudinal de l'ossature 1 qui constitue un axe 4 de déploiement de cette ossature 1 et du mât, chaque étage 2, 3 étant lui-même formé d'une pluralité de plaquettes 5 articulées deux à deux,
- et un dispositif d'entraînement de déploiement comprenant un tube 6 gonflable se déployant selon l'axe 4 de déploiement et s'étendant le long de l'ossature 1. Le tube 6 gonflable est formé d'une poche tubulaire d'un film étanche aux gaz de dimensions similaires à celles de l'ossature 1 de façon à pouvoir être déployé avec cette ossature 1 et entraîner le déploiement de cette dernière. Le tube 6 gonflable s'étend à l'intérieur de l'ossature 1. Le mât comprend également un réceptacle 7 qui contient l'ossature 1 et le tube 6 à l'état replié. Ce réceptacle 7 est en forme générale de manchon cylindrique et présente une base 8 fixée sur un châssis non représenté de l'appareil qui reçoit le mât (par exemple la plateforme d'un satellite). Dans tout le texte, le terme « proximal » et ses dérivés désignent des portions situées du côté du réceptacle 7 du châssis auxquelles il est relié, tandis que le terme « distal » et ses dérivés désignent au contraire des portions situées du côté de l'extrémité du mât la plus éloignée du réceptacle 7 à l'état déployé.
Le réceptacle 7 forme un boîtier globalement cylindrique et présente, à l'opposé de la base 8, une ouverture 9 de déploiement dotée de languettes 11 flexibles s'étendant radialement vers l'intérieur à partir de la paroi cylindrique de ce réceptacle 7.
Le réceptacle 7 est doté, à sa base 8, d'une entrée 10 de gaz comprimé adaptée pour pouvoir être reliée à une source de gaz comprimé non représentée. Cette entrée 10 de gaz comprimé communique avec un tuyau 12 s'étendant à l'intérieur du réceptacle 7 et pénétrant à l'intérieur du tube 6, par son extrémité proximale 13, et auquel il est relié de façon étanche aux gaz, de sorte que le gonflage du tube 6 peut être provoqué par une entrée de gaz sous pression dans l'entrée 10, le tuyau 12, et donc à l'intérieur du tube 6. De préférence, le tuyau 12 s'étend à l'intérieur du tube 6 sur une certaine longueur de ce dernier à l'état replié, notamment sur la majorité de sa longueur, sans atteindre néanmoins l'extrémité distale 14 du tube 6 afin de ne pas être bouché par cette dernière.
Pour chaque étage 2, 3 de l'ossature 1, les plaquettes 5 sont reliées deux à deux, deux plaquettes 5 adjacentes étant articulées l'une à l'autre par une liaison pivot, dite liaison 18 inter-plaquettes, d'axe 19 contenu dans un plan contenant l'axe 4 de déploiement. L'axe 19 de chaque liaison 18 inter-plaquettes est orienté (aussi bien à l'état replié qu'à l'état déployé) selon une direction normale à chaque plaquette 5 reliée par cette liaison 18 in ter-plaquettes. Chaque liaison 18 inter-plaquettes peut être formée par exemple par un rivet, un boulon, une cheville... reliant les deux plaquettes.
Chaque plaquette 5 d'un étage 2, 3 est articulée à une plaquette 5 de chaque étage 3, 2 adjacent par une charnière, dite charnière 20, 21 inter-étages, formant une liaison pivot d'axe 22, 23 orthogonal à l'axe 4 de déploiement, c'est-à-dire contenu dans un plan transversal à l'axe 4 de déploiement, et s'étendant dans le plan de chaque plaquette 5 reliée par cette charnière. Chaque charnière 20, 21 inter-étages est en outre adaptée pour pouvoir subir une certaine flexion élastique selon son axe au cours du déploiement.
Les liaisons 18 inter-plaquettes d'un même étage 2, 3 sont contenues dans un même plan transversal, et, pour chaque plaquette 5, sont interposées entre deux charnières 20, 21 inter-étages reliant cette plaquette 5 à des étages adjacents, à savoir une charnière 20 inter-étages interne, et une charnière 21 inter-étages externe. Une charnière 20 inter-étages interne est repliée radialement vers l'intérieur et se déplace radialement vers l'extérieur au cours du déploiement. Une charnière 21 interétages externe est repliée radialement vers l'extérieur et se déplace radialement vers l'intérieur au cours du déploiement. Ainsi, l'ossature 1 est repliée en accordéon et se déploie comme un accordéon. Dans le mode de réalisation représenté, chaque plaquette est une portion de plaque plane pleine d'épaisseur constante réalisée en un matériau synthétique, qui peut être avantageusement un matériau polymérique thermoplastique, thermodurcissable, ou composite ou métallique, et les charnières 20, 21 inter-étages sont des charnières de type film ou pont flexible, c'est-à-dire formées chacune d'une bande souple de moindre épaisseur reliant les deux plaquettes considérées, cette bande pouvant être issue de l'usinage, en diminution d'épaisseur, des plaquettes (les différentes plaquettes 5 reliées les unes aux autres successivement par les charnières 20, 21 inter-étages constituant une bande continue s'étendant parallèlement à l'axe de déploiement), ou issue de moulage ou au contraire rapportée collée sur chaque plaquette. Dans ce dernier cas, la bande formant charnière n'est pas nécessairement formée de la même matière que les plaquettes. Elle peut notamment être formée d'une portion de feuille ou d'un film métallique, par exemple de feuille d'aluminium. Les charnières 20, 21 inter-étages peuvent également être constituées chacune d'au moins deux gonds coaxiaux. D'autres formes de réalisation sont possibles. L'ossature 1 comprend deux types d'étages. Un étage 2 selon un premier type comprend une charnière 20 inter-étages interne du côté proximal, et une charnière 21 inter-étages externe du côté distal. Un étage 3 selon le deuxième type comprend une charnière 21 inter-étages externe du côté proximal, et une charnière 20 inter-étages interne du côté distal. L'ossature 1 présente, à son extrémité proximale 15, un étage qui, dans l'exemple de réalisation représentée figure 5, est un étage 3 du deuxième type (mais avec h2 = 0, h2 étant la distance séparant la direction théorique 24 reliant les liaisons 18 inter-plaquettes de la charnière 21 inter-étages externe d'une plaquette 5), solidaire de la base 8. L'ossature 1 est dotée, à son extrémité distale 16, d'un couvercle 17 d'extrémité relié à l'extrémité distale 14 du tube 6.
Les axes 22, 23 des charnières 20, 21 inter-étages et la direction théorique 24 qui relie les points d'intersection des axes 19 des liaisons 18 interplaquettes d'une plaquette 5 sont parallèles et orthogonaux à l'axe 4 de déploiement. En outre, les deux liaisons 18 inter-plaquettes reliant une même plaquette 5 à deux plaquettes 5 du même étage, respectivement de chaque côté, sont interposées entre les deux charnières 20, 21 inter-étages reliant respectivement cette plaquette 5 aux deux étages adjacents. Autrement dit, la direction théorique 24 passant par les liaisons 18 inter-plaquettes est interposée entre les deux charnières 20, 21 inter-étages de la plaquette 5. Dans toute position de l'ossature 1 correspondant à un état replié ou partiellement replié, les axes 19 des liaisons 18 inter-plaquettes ne sont pas perpendiculaires à l'axe 4 de déploiement, de sorte que les différentes plaquettes 5 peuvent pivoter deux à deux les unes par rapport aux autres pour adopter des positions relatives où elles conservent au moins sensiblement leur forme initiale au repos, sans contrainte élastique résiduelle de flexion. En particulier, dans le mode de réalisation représenté où les plaquettes 5 sont toutes planes, les plaquettes 5 restent au moins sensiblement planes dans tout état replié de l'ossature 1.
Par contre, une discontinuité de géométrie se produit lorsque l'ossature 1 passe à l'état déployé. En effet, à l'état déployé, les axes 19 des liaisons 18 inter-plaquettes sont perpendiculaires à l'axe 4 de déploiement, de sorte que les différentes plaquettes 5 d'un même étage ne peuvent plus pivoter les unes par rapport aux autres deux à deux autour de ces axes 19 pour générer la courbure nécessaire à la mise en forme de l'ossature 1. Les différentes plaquettes 5 et leurs charnières 20, 21 inter-étages doivent alors subir une flexion élastique dans une direction, dite direction transversale, orthogonale à la direction longitudinale de la plaquette 5 qui est contenue dans un plan longitudinal passant par l'axe 4 de déploiement, et qui, à l'état déployé, est parallèle à cet axe 4 de déploiement. Il en résulte que, à l'état déployé, chaque plaquette 5 est le siège de contraintes de flexion élastique résiduelles selon la direction transversale, ce qui confère un effet de verrouillage de l'ossature 1 à l'état déployé, et, par construction, une très grande stabilité de cette ossature 1 à l'état déployé.
En outre, à l'état déployé, les plaquettes 5 des différents étages se trouvent alignées les unes par rapport aux autres selon leur direction longitudinale parallèle à l'axe 4 de déploiement et, du fait de la courbure en flexion qu'elles présentent à l'état déployé mentionnée ci-dessus, forment des montants longitudinaux de l'ossature 1, chaque montant ainsi formé présentant une section droite transversale courbée produisant un effet de blocage en flambage interdisant tout repliage intempestif des plaquettes 5 et des étages les uns par rapport aux autres sous l'effet d'un éventuel effort de compression axiale pouvant être exercé parallèlement à l'axe 4 de déploiement. Ainsi, la courbure des plaquettes 5 et des charnières 20, 21 à l'état déployé forme un effet de tuilage qui, combiné à la discontinuité géométrique lors du passage à l'état déployé et à la contrainte élastique résiduelle en flexion des plaquettes 5, produit une très grande résistance en flambage de l'ossature 1 à l'état déployé et un blocage de l'ossature 1 à l'état déployé.
Ainsi, dans un mât selon l'invention, l'ossature 1 à l'état replié peut-être déployée sous l'effet du gonflage du tube 6, mais un retour à l'état replié est normalement impossible, sans vidange du tube 6, de sorte que le déploiement est irréversible. Dans un environnement atmosphérique, après vidange du tube 6, les efforts de pression hydrostatique de l'atmosphère environnante transmis à l'ossature depuis le tube gonflable tendent à plier le mât dans sa position initiale. Par contre, dans le vide spatial, ce phénomène ne se produit pas et le repliage du mât ne s'effectue pas spontanément, et est donc normalement irréversible ou nécessiterait des manipulations spécifiques. L'ossature 1 adopte, à l'état déployé, du simple fait de sa géométrie et de sa construction, une forme stable (avec des contraintes résiduelles de rappel élastique au sein des plaquettes 5 assurant cette stabilité), globalement symétrique autour de l'axe 4 de déploiement, notamment globalement cylindrique de révolution, et est rigide en compression axiale longitudinale et en flexion. L'ossature 1 détermine alors la forme et les dimensions du mât.
Chaque étage comprend un nombre N de plaquettes 5, de préférence constant pour tous les étages sur toute la longueur de l'ossature 1. N est supérieur ou égal à trois, et est avantageusement compris entre cinq et dix, par exemple égal à six. Ce nombre N et la distance d séparant les liaisons 18 inter-plaquettes de chaque plaquette 5, qui est également de préférence constante, c'est-à-dire la même pour toutes les plaquettes 5, au moins au sein d'un étage, et de préférence pour tous les étages, déterminent la dimension radiale de l'ossature 1 à l'état déployé. Ainsi, dans le cas de plaquettes 5 normalement planes qui sont élastiquement flexibles selon la direction transversale orthogonale à la direction longitudinale de façon à pouvoir se courber élastiquement selon la direction transversale en forme générale de tuile lorsque l'ossature 1 arrive à l'état déployé, on a : d x N=2πRd, Rd étant le rayon de l'ossature 1 cylindrique de révolution à l'état déployé. Par ailleurs, pour permettre le conditionnement initial de l'ossature 1 repliée en accordéon, pour chaque plaquette 5, la charnière 20 inter-étages interne présente une longueur II inférieure à la distance d séparant les deux liaisons 18 inter-plaquettes de cette plaquette 5. Cette longueur II dépend aussi de la distance hl qui sépare la charnière 20 inter-étages interne de la direction théorique 24 reliant les liaisons 18 inter-plaquettes, déterminant les dimensions radiales internes de l'ossature 1 à l'état replié permettant le passage du tube gonflable 6. On doit avoir N x ll < 2πRi, Ri étant le rayon du cylindre théorique inscrit à l'intérieur des plaquettes à l'état replié, qui dépend de hl et de Rd.
L'espace libre, matérialisé par ce cylindre inscrit intérieur, peut servir de réceptacle à un éventuel harnais composé de câbles d'alimentation et/ou de mesure s'étendant de la partie proximale à la partie distale du mât.
La résistance en flambage de l'ossature 1 à l'état déployé est déterminée par la plus petite section transversale des montants formés par la succession des plaquettes 5 des différents étages le long de l'ossature 1. Cette plus petite section transversale est déterminée par la longueur II des charnières 20 inter-étages internes. En effet, il n'y a pas d'intérêt à prévoir que la longueur 12 des charnières 21 interétages externes soit plus petite que la longueur l\ des charnières 20 inter-étages internes, ce qui diminuerait inutilement la résistance en flambage. Quelle que soit la forme de réalisation des plaquettes 5, de préférence, elles comprennent une continuité de matière entre les charnières 20, 21 inter-étages, au moins sur une largeur (selon la direction transversale) correspondant à la longueur £1 de façon à transmettre les contraintes axiales en flambage sur une section correspondant à cette longueur II .
En conséquence, dans un mât selon l'invention, de préférence, 12 > II . Compte tenu de ce qui précède, les contraintes en flexion de chaque plaquette 5 produisant un blocage à l'état déployé étant imparties à partir des liaisons 18 interplaquettes, il convient de choisir les dimensions et caractéristiques de chaque plaquette 5 et des charnières 20, 21, notamment II, 12, d, son épaisseur et son module d'élasticité pour que chaque plaquette 5 subisse effectivement une déformation en flexion (tuilage). Pour ce faire, on choisit de préférence une longueur 12 de l'ordre de la distance d séparant les deux liaisons 18 inter-plaquettes (12 ≈ d). Dans un mode de réalisation non représenté, 12 peut être du même ordre que la largeur L de la plaquette 5 prise selon la direction 24 passant par les liaisons 18 inter-plaquettes (12 ≈ L). Dans le mode de réalisation représenté, 12 < L et 12 ≈ à. Quoiqu'il en soit, il n'y a pas en général d'intérêt à ce que la longueur 12 des charnières 21 inter-étages externes soit supérieure à la largeur L des plaquettes 5 prise selon la direction 24 passant par les deux liaisons 18 inter-plaquettes. En conséquence, dans un mât selon l'invention, de préférence, 12 < L. Ainsi, la largeur L d'une plaquette 5 prise selon la direction 24 passant par les deux liaisons 18 interplaquettes est supérieure ou égale à la longueur axiale II, 12 de chaque charnière 20, 21 inter-étages. En tout état de cause, on doit avoir N x l2 < 2πRe, Re étant le rayon du cylindre théorique circonscrivant les plaquettes à l'état replié.
La distance h2 séparant la direction théorique 24 reliant les liaisons 18 inter-plaquettes de la charnière 21 inter-étages externe d'une plaquette 5 détermine l'encombrement radial externe hors tout de l'ossature 1 à l'état replié et, pour une même longueur axiale de l'ossature 1 à l'état déployé, la hauteur totale de cette ossature 1 à l'état replié. Plus h2 est grande, plus l'encombrement radial externe hors tout de l'ossature 1 à l'état replié (c'est-à-dire le rayon Re) est grand et plus sa hauteur à l'état replié est faible. Ainsi, h2 détermine les dimensions générales du réceptacle 7.
De préférence, on choisit hl = h2, c'est-à-dire que la direction théorique 24 passant par les liaisons 18 inter-plaquettes est à mi-distance des deux charnières 20, 21 inter-étages. En effet, cette géométrie permet de conférer au réceptacle 7 un encombrement compact présentant un facteur de forme minimum (rapport de sa plus grande dimension sur sa plus petite dimension).
De préférence, le dernier étage distal de l'ossature 1 formant son extrémité distale 16, est un étage 2 du premier type, mais pour lequel h2 = 0, c'est-à- dire qui se termine au niveau des liaisons 18 inter-plaquettes où il est refermé par le couvercle 17. Par ailleurs, les languettes élastiques 11 du réceptacle 7 qui freinent et guident le déploiement de l'ossature 1 lors du gonflage de telle sorte que ce déploiement soit progressif, s'étendent radialement sur une distance telle que leurs extrémités internes libres radiales ménagent une ouverture de rayon inférieur au rayon Re déterminant l'encombrement radial externe de l'ossature 1 à l'état replié et supérieur au rayon Ri déterminant l'encombrement radial interne de l'ossature 1 à l'état replié. Un mât déployable selon l'invention présente l'avantage en combinaison d'être particulièrement simple, peu coûteux, de déploiement facile et fiable, de faible masse, de faible encombrement à l'état replié, de présenter des dimensions et une forme précisément déterminées, et des propriétés mécaniques de résistance en flexion et en flambage excellentes, et de pouvoir être réalisé de façon compatible avec son embarquement sur un système spatial.
L'invention peut faire l'objet de nombreuses variantes de réalisation par rapport au mode de réalisation préférentiel représenté sur les figures et décrit ci-dessus. En particulier, il est possible de prévoir que l'ossature s'étende à l'intérieur du tube de gonflage ; que les différentes plaquettes soient formées non pas de portions de plaques pleines, mais de plusieurs pièces assemblées rigidement les unes aux autres, par exemple des bandes, des tiges, des barres...

Claims

REVENDICATIONS
1/ - Mât déployable selon un axe de déploiement longitudinal (4) comprenant : - une ossature (1) formée d'une succession d'étages (2, 3) articulés les uns aux autres deux à deux en prolongement les uns des autres selon l'axe de déploiement, ladite ossature (1) étant adaptée pour pouvoir être placée, soit dans un état replié où les étages (2, 3) sont repliés les uns sur les autres longitudinalement et occupent un encombrement axial minimum, soit dans un état déployé où ils définissent une forme prédéterminée,
- un dispositif d'entraînement du déploiement associé à ladite ossature (1) de façon à pouvoir entraîner son déploiement longitudinal à l'état déployé à partir de l'état replié, caractérisé en ce que : - les étages (2, 3) sont articulés les uns aux autres et adaptés pour que, dans l'état replié, l'ossature (1) soit repliée en accordéon,
- chaque étage de l'ossature (1) comprend au moins trois plaquettes (5) articulées deux à deux, et s'étend en forme générale de couronne autour de l'axe de déploiement, - les plaquettes (5) de chaque étage (2,3) de l'ossature (1) et les liaisons (18, 20,
21) d'articulation des plaquettes (5) entre elles et entre les étages (2, 3) sont adaptées pour que, dans l'état déployé de l'ossature (1) :
- chaque plaquette (5) présente une section droite transversale de forme courbe autour de l'axe (4) de déploiement, - l'ossature (1) adopte du fait de sa géométrie et de son assemblage, une forme stable s'étendant autour de l'axe (4) de déploiement, rigide en compression axiale, avec un effet de blocage en flambage interdisant tout repliage intempestif des plaquettes (5) et des étages (2, 3) les uns par rapport aux autres selon l'axe de déploiement. 2/ - Mât selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ledit dispositif d'entraînement du déploiement comprend un tube (6) gonflable s'étendant le long de l'ossature (1), et présentant une extrémité proximale (13) reliée à une source de gaz comprimé, et une extrémité distale (14) reliée à une extrémité axiale distale (16) de l'ossature (1).
3/ - Mât selon la revendication 2, caractérisé en ce que le tube (6) gonflable s'étend à l'intérieur de l'ossature (1), et est relié aux charnières 20 interétages internes.
4/ - Mât selon la revendication 2, caractérisé en ce que le tube (6) gonflable s'étend à l'extérieur de l'ossature (1), et est relié aux charnières 21 interétages externes.
5/ - Mât selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que deux plaquettes (5) adjacentes d'un même étage sont articulées l'une à l'autre par une liaison pivot, dite liaison (18) in ter-plaquettes, d'axe (19) contenu dans un plan contenant l'axe (4) de déploiement.
6/ - Mât selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque plaquette (5) d'un étage (2, 3) est articulée à une plaquette (5) de chaque étage adjacent par une charnière, dite charnière (20, 21) inter-étages, formant une liaison pivot d'axe
(22, 23) orthogonal à l'axe de déploiement, chaque charnière inter-étages étant adaptée pour pouvoir subir une flexion élastique selon son axe au cours du déploiement.
Il - Mât selon les revendications 5 et 6, caractérisé en ce que les liaisons (18) in ter-plaquettes d'un même étage sont interposées entre deux charnières (20, 21) inter-étages, l'une (20) interne, l'autre (21) externe à l'état replié.
8/ - Mât selon la revendication 7, caractérisé en ce que la largeur (L) de chaque plaquette (5) prise selon la direction théorique (24) passant par les deux liaisons (18) inter-plaquettes de cette plaquette (5) est supérieure ou égale à la longueur axiale (II , 12) de chaque charnière (20, 21) inter-étages de cette plaquette (5).
9/ - Mât selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les plaquettes (5) de chaque étage (2, 3) sont adaptées pour que l'étage présente, à l'état déployé, une section de forme globalement symétrique de révolution autour de l'axe (4) de déploiement, l'ossature (1) présentant également, à l'état déployé, une forme générale symétrique de révolution autour de l'axe (4) de déploiement.
10/ - Mât selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les différents étages (2, 3) comportent tous un même nombre de plaquettes (5) de mêmes dimensions, l'ossature (1) présentant une forme générale cylindrique de révolution à l'état déployé.
11/ - Mât selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les plaquettes (5) présentent une largeur variable d'un étage à l'autre, l'ossature (1) présentant une forme générale non cylindrique à l'état déployé.
12/ - Mât selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que chaque plaquette (5) est d'un seul tenant, rigide en flexion selon une direction longitudinale contenue dans un plan longitudinal passant par l'axe (4) de déploiement, mais flexible selon une direction, dite direction transversale, orthogonale à la direction longitudinale.
13/ - Mât selon la revendication 12, caractérisé en ce que chaque plaquette (5) est au moins sensiblement plane à l'état replié, et en ce que l'axe (22, 23) de chaque charnière (20, 21) inter-étages s'étend dans le plan des plaquettes (5) reliées par cette liaison. 14/ - Mât selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que chaque charnière (20, 21) inter-étages est formée d'une charnière choisie dans le groupe formé des charnières du type à film flexible, des charnières du type pont flexible, des charnières du type piano et des charnières formées d'au moins deux gonds.. 15/ - Mât selon la revendication 4 et l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que l'axe (19) de chaque liaison (18) inter-plaquettes est au moins sensiblement normal à chaque plaquette (5) reliée par cette liaison (18).
16/ - Mât selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu'il comprend un réceptacle (7) apte à contenir l'ossature (1) à l'état replié, et présentant une extrémité distale formant une ouverture à travers laquelle l'ossature (1) peut être déployée longitudinalement, et en ce que l'extrémité distale du réceptacle (7) est pourvue d'au moins trois languettes (11) flexibles s'étendant radialement vers l'intérieur et venant coopérer avec les plis de l'ossature (1) de façon à guider et en freiner le déploiement.
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