WO2019145663A1 - Dispositif pliable/déployable comprenant au moins quatre secteurs gauches reliés par des charnières - Google Patents

Dispositif pliable/déployable comprenant au moins quatre secteurs gauches reliés par des charnières Download PDF

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WO2019145663A1
WO2019145663A1 PCT/FR2019/050202 FR2019050202W WO2019145663A1 WO 2019145663 A1 WO2019145663 A1 WO 2019145663A1 FR 2019050202 W FR2019050202 W FR 2019050202W WO 2019145663 A1 WO2019145663 A1 WO 2019145663A1
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WO
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central
hinge
sectors
sector
radial
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PCT/FR2019/050202
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English (en)
Inventor
Christophe Casteras
Original Assignee
Centre National d'Études Spatiales
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64GCOSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/222Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles for deploying structures between a stowed and deployed state
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64GCOSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/66Arrangements or adaptations of apparatus or instruments, not otherwise provided for
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/27Adaptation for use in or on movable bodies
    • H01Q1/28Adaptation for use in or on aircraft, missiles, satellites, or balloons
    • H01Q1/288Satellite antennas
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/14Reflecting surfaces; Equivalent structures
    • H01Q15/16Reflecting surfaces; Equivalent structures curved in two dimensions, e.g. paraboloidal
    • H01Q15/161Collapsible reflectors

Definitions

  • the invention relates to a foldable / deployable device comprising at least four left sectors and interconnected by hinges. More particularly.
  • the invention relates to a foldable / deployable device whose sectors form, in an expanded state of said device, an unregulated left surface.
  • such a device may for example form the reflecting surface of a solar mirror or the reflector of an antenna.
  • the terms “left”, “warped” or “warping” refer to any non-planar surface.
  • Spontaneous deployment devices are used in various fields and in particular have applications in the space field.
  • the invention aims to overcome the disadvantages of known devices.
  • the invention also aims to provide a foldable / deployable device that can be deployed or folded reliably while having a form in the unfolded state not limited to a truncated cone.
  • the invention also aims to propose such a device that can be the subject of numerous variants, and compatible with many applications, including in the space and aeronautics. More particularly, the invention aims to provide such a device which has a compactness in the folded state superior to that of folding and self-deployable known devices.
  • the invention also aims at providing such a device allowing a saving in mass compared to known foldable and self-expanding devices.
  • the invention also aims to provide such a device for deployment without actuator.
  • the invention also aims at providing a foldable / deployable device adapted to be able to present a spontaneous locking in the deployed position, without locking mechanism.
  • the invention also aims to provide such a device with a simplicity of manufacture and a manufacturing cost lower than the cost of manufacture of foldable devices and self-deployable known.
  • the invention also aims to provide such a device having excellent fatigue resistance to bending and repeated deployments.
  • the invention thus relates to a foldable / deployable device comprising at least four central sectors each extending from a central portion and forming, in an expanded state of said device, a surface, said main surface, whose geometric shape has a peripheral contour circumscribing said central sectors, in which device:
  • each central sector is. connected laterally to two other central sectors,
  • each central sector is connected to another central sector by a hinge, said radial hinge, each radial hinge extending in a radial direction joining said central portion at a point of said peripheral contour of said main surface and each radial hinge permitting a pivoting of said central sectors to each other,
  • said main surface is an unregulated left surface, the shape of each central sector presents a double warping such that:
  • radial curvature o the cross section of said main surface by any radial plane comprising a radial direction of the device is curved according to a first curvature, called radial curvature
  • the latitudinal plane comprising a direction
  • said latitudinal direction is curved according to a second curvature, said latitudinal curvature, said latitudinal direction designating any direction passing through two distinct radial hinges, where said curvature radial and said latitudinal curvature are of the same sign
  • each central sector is elastic in flexion
  • each central sector is more elastically flattened in flexion than the warping it has in said expanded state, the device being recalled in the deployed state by elastic deformation in flexion of each central sector .
  • the invention makes it possible, for the first time, to obtain a foldable / deployable device whose central sectors have a double curvature.
  • the inventor has found that it is not necessary to be able to flatten a curved surface to allow folding a device according to the invention in a state in which it has a small footprint while allowing a spontaneous deployment of the device according to the invention since this folded state, without actuator, by spring effect.
  • the central sectors and the hinges are therefore adapted to allow the device to be placed in a folded state in which said device has a smaller footprint than the bulk it has in the deployed state, several folded states being able to be
  • Such a device according to the invention also has the advantage of allowing a deployment not only spontaneous but also very fast from a folded state. In addition, im such device according to the invention does not require stiffeners or whales between said central sectors.
  • the invention also has the advantage of allowing the use of central sectors having a high stiffness, in particular due to their conformation having radial and latitudinal curvatures of the same sign, which makes it possible to limit the thickness and thus the mass of the sectors. central and therefore limit the mass of the device.
  • Each central sector being connected laterally to two other central sectors with at least one hinge connecting each sector two by two between them, the central sectors are comparable to petals thus forming a corolla, like a flower, whose center corresponds at said central portion.
  • a device according to the invention comprising at least four central sectors, it therefore also comprises at least four hinges that is to say an identical number of central sectors and hinges.
  • All of said central sectors form an unregulated left surface, that is to say either globally concave, or globally, convex, each sector being either globally concave or globally convex but possibly having surface defects forming reliefs concave and / or convex punctures.
  • the sides that is to say the lateral edges of the central sectors which are connected to another central sector, are curved in the deployed state of said device and have a radial curvature. substantially identical to the radial curvature of the surface of said central sector.
  • each hinge allows a pivoting of said central sectors relative to each other means that two neighboring (adjacent) central sectors can fold towards one another at least in one direction from the deployed state of the device.
  • Various embodiments can be envisaged with regard to the directions of folding of the hinges of the same device.
  • a same device can for example include hinges that can fold only in one direction and other hinges that can fold only in a second direction (distinct from said first direction), these hinges having distinct folds that can be alternately regular or not.
  • the same device can also include hinges that can fold only in one direction and hinges that can fold in both directions (in the first direction and in the second direction).
  • the same device may also comprise hinges that can fold in both directions (in the first direction and in the second direction).
  • each hinge can be folded, at least partially, in two distinct directions (a first direction of refolding can for example be designated “inside” direction and a second direction of refolding can be designated sense " outside "as the central sectors fold back on the other by a movement of the hinge inward, that is to say towards the central portion of the device, or not).
  • radial plane means any axial radial plane which comprises a radial direction of the device.
  • any yaw which comprises a latitudinal direction of the device, said latitudinal direction designating any direction passing through two separate hinges, that is to say cutting two separate hinges of the device according to the invention.
  • a latitudinal direction is secant with respect to at least one radial direction of the device according to the invention.
  • a device according to the invention is adapted to be able to be moved between at least one folded state and at least one deployed state, and vice versa, via a hinge connecting at least a first central sector and at least a second sector. central.
  • the “deployed state” or the “deployed” position (or “unfolded") of the device may correspond to the state of the device at rest ("resting form” or “resting status", or “resting position”). ), that is to say the state in which the device is located when a solicitation tending to bring sectors closer to each other is applied and to which the device is spontaneously recalled.
  • the state or position "replic (c)" of the device may correspond to a plurality of states (i.e., a plurality of conformations or configurations) in which the device may be located and which correspond at a state distinct from its resting form to which it is spontaneously recalled elastically from any folded state,
  • the central portion of a device according to the invention can take different forms, in particular depending on the end of the central sectors themselves.
  • the central sectors may be interconnected or not at the central portion of a device according to the invention, so that it may be full or hollow.
  • the central portion may for example take the form of a hollow circle or any polygon formed by the edges or edges of the central sectors at said level. central portion of the device.
  • a device has numerous applications in the spatial field and can for example make it possible to produce antennas (for example antennas adapted to transmit and receive in the frequency domains S bands (of the order of 2 GHz to 4 GHz) and L bands (of the order of 1.4 GHz to 1.5 GHz) for any satellite, especially for nanosatellites, or for any probe or instrument, solar mirrors, sun visors, shields or solar generators.
  • antennas for example antennas adapted to transmit and receive in the frequency domains S bands (of the order of 2 GHz to 4 GHz) and L bands (of the order of 1.4 GHz to 1.5 GHz) for any satellite, especially for nanosatellites, or for any probe or instrument, solar mirrors, sun visors, shields or solar generators.
  • the hinges connecting each central sector two by two between them can be composed of any type of hinge for connecting a sector (including a central sector) to another sector (including a central sector) of the device according to the invention while allowing a refolding, least in one direction from an expanded state of the device, central sectors to each other,
  • the hinges may extend the entire length of the sides of the central sectors connected to another central sector or only part of this length, continuously or discontinuously.
  • the hinge may be formed of a mechanical connection making it possible to connect said central sectors to one another while allowing pivoting of the central sectors with respect to each other.
  • each hinge is a flexible hinge.
  • the fact that the hinge is said to be flexible means that it is less rigid than the central sectors, that is to say that the hinge is formed of a material that is more flexible in bending than the material forming the central sectors or that it is adapted to be more flexible than said central sectors. It may be hinges formed of flexible material (polymer or composite polymer matrix for example, more flexible than the material forming said central sectors) extending radially on the sides of each central sector, hinges films formed by a thinning material forming the central sectors and connecting them, hinges (and conjugate hinges) or hinges called “piano" flexible.
  • the hinges of the same folding / unfolding device according to the invention are not all of the same nature (a device that can for example comprise part of the hinges formed of flexible composite material and another part hinges of the film hinge type or flexible hinges or hinges called "piano").
  • a film hinge has a thickness less than the thickness of said central sectors.
  • the film hinges generally consist of a local reduction in thickness of an elastic material in flexion making it possible to form a softer portion between two more rigid portions of this material.
  • the hinges of a device according to the invention can be formed by a local thinning of the thickness of the material forming the central sectors. the hinges being formed of a portion of the same material as that of the central sectors, but in a smaller thickness.
  • each hinge is a composite hinge. It is not excluded that each hinge can be both a film hinge and a composite hinge, that is to say a hinge formed of at least one composite material.
  • each hinge is curved in the deployed state of said device.
  • each hinge is formed of at least one flexible material or that it comprises mechanical links such as hinges or clevises
  • the area between each pair of central sectors connected in pairs is curved at least in the deployed state. of the device as well as the sides (i.e., the lateral edges of the central sectors which are connected to another central sector) of the central sectors.
  • the hinges are formed of flexible material, that is to say in particular more flexible than the material forming said central sectors of the device according to the invention, they can follow and follow the curvature of the central sectors, that is to say say at least the radial curvature of the central sectors.
  • the hinges being flexible they tend to have a curvature close to the radial curvature of the central sectors that are adjacent thereto.
  • the material forming the hinge is curved at least in the rest position of the device.
  • the curvature of the hinge is greater than the curvature of the hinge when the central sectors are folded over each other, in a folded state of the device, the curvature of each hinge being in particular be zero in the folded state of the device (rectilinear hinge).
  • Each sector and each hinge can be forged from at least one material selected from the group consisting of metallic materials, polymers (in particular thermoplastic or thermosetting polymers) and materials composites (with a polymer matrix in particular).
  • the material forming each sector may for example be chosen from thermoplastic polymers: polyethylenes, polypropylenes, polyethylene terephthalates (PET), polystyrenes, polycarbonates, polyethers, polyether ketones; or thermosetting: polyester resins, epoxy resins, phenolic resins, polyimide resins, cyanate ester resins and melamine resins.
  • each sector may also be chosen from composite materials, in particular composite materials with a polymer matrix (thermoplastic or thermosetting) within which at least one reinforcement such as particles (mineral, ceramic or metal) extends, synthetic fiber fabrics (carbon fiber, glass fiber, aramid fiber, boron fiber, etc.), synthetic fiber yarn (polyamide fiber, polyester fiber, polyethylene fiber, chlorofibre, acrylic fiber, polyester fiber) polypropylene, polyurethane fibers, etc.), metal fibers, beryllium fibers, ceramic fibers, cellulosic fibers, and mixtures thereof.
  • a polymer matrix thermoplastic or thermosetting
  • synthetic fiber fabrics carbon fiber, glass fiber, aramid fiber, boron fiber, etc.
  • synthetic fiber yarn polyamide fiber, polyester fiber, polyethylene fiber, chlorofibre, acrylic fiber, polyester fiber) polypropylene, polyurethane fibers, etc.
  • metal fibers beryllium fibers, ceramic fibers, cellulosic fibers, and mixtures thereof.
  • each hinge thus extends diametrically in the same plane as another hinge of said device. This has the advantage of facilitating the folding of the device according to the invention and in particular to further reduce the size of the device according to the invention in a folded state.
  • said foldable / movable device comprises an even number of central sectors. Many variants can be envisaged with regard to the number of central sectors that comprises a device according to the invention. In some embodiments according to the invention, said foldable / deployable device comprises a number of central sectors less than or equal to 10, and in particular a number of central sectors less than or equal to 8.
  • said foldable / deployable device comprises an identical number of sectors. central and hinges.
  • said pliahle / pitiful device comprises an identical number of central sectors and hinges, each hinge extending diametrically in the same (radial) plane as another hinge of said device.
  • the central sectors may have identical dimensions or not.
  • said foldable / deployable device comprises at least two central sectors having substantially identical dimensions.
  • Each sector has an unregulated left surface having a double curvature and the main surface comprises at least the surface of each of said central sectors, the main surface thus also being an unregulated left surface.
  • the main surface may also comprise the surface formed by each of the hinges of the device according to the invention, when the hinges extend in the extension of the central sectors and follow the double curvature of the central sectors, in the expanded state of said device.
  • said main surface has a general shape selected from the group consisting of paraboloids, hyperboloids and ellipsoids.
  • said main surface has a center of symmetry.
  • each hinge is formed of a more flexible material than the material forming said central sectors.
  • each of the parts of the device can be formed of any material.
  • the materials forming said central sectors are chosen to be more rigid than the material forming the hinge.
  • Said central sectors may for example be formed of a polymeric material while that the hinge is formed of another polymeric material, more flexible than that forming said central sectors.
  • the hinge may also for example be formed of at least one strip of at least one material chosen from the group formed of flexible polymer materials, flexible composite materials, synthetic fiber fabrics (carbon fibers, glass fibers, aramid fibers, boron fibers ...), synthetic fiber yarns (polyamide fibers, polyester fibers , polyethylene fibers, chlorofibers, acrylic fibers, polypropylene fibers, polyurethane fibers, etc.), metal fibers, beryllium fibers, ceramic fibers, cellulosic fibers, and mixtures thereof.
  • the device according to the invention is integrally formed of composite material. In other words, each sector and / or each hinge is / are formed (s) of composite material.
  • each hinge is designed to withstand the stresses experienced during each deployment and each folding of the device.
  • the material forming each hinge is thus chosen so that it can be sufficiently flexible to allow the displacement of the central sectors connected to the hinge, in particular without reaching the plastic deformation range of this material, nor its breaking,
  • said central sectors may be identical or not, formed of the same material, or on the contrary each in a material, the two materials being different.
  • these hinges can be formed of the same material - in particular the same flexible composite material, in particular with the same flexible matrix - or on the contrary, with different materials - in particular with materials different flexible composites, in particular different flexible matrices.
  • composite material designates any heterogeneous synthetic solid material comprising at least one reinforcing structure, formed of at least one first material, and adapted to give mainly mechanical strength properties to said composite material, this structure reinforcement being embedded in a matrix, formed in at least one second material (polymer, metal or ceramic) having mechanical properties different from those of the reinforcing structure.
  • each sector is formed of at least one composite material comprising at least one reinforcing reinforcement extending within at least one matrix.
  • said hinge is formed of at least one bonding layer of a reinforcing structure extending continuously and in common between at least two central sectors.
  • said bonding layer extends within a matrix formed of a material that is more flexible in flexion than the material constituting a matrix of composite material forming said central sectors.
  • the central sectors and each hinge are formed of the same polymeric material, each hinge being a film hinge having a thickness less than the thickness of said central sectors.
  • said device comprises a support to which is fixed at least one central sector or at least one hinge of the device. Such a support may then be itself attached to a satellite, a solar generator or any other system.
  • the device comprises at least one material adapted to reflect, at least in part, the electromagnetic waves, so that the main surface reflects, at least in part, the electromagnetic waves.
  • the device according to the invention may comprise an electrically conductive coating reflecting the electromagnetic waves, for example in the form of an adhesive film to be disposed on the surface of the central sectors or a paint to be applied on the surface of said central sectors and possibly hinges.
  • the device comprises a membrane in material adapted to reflect at least in part the electromagnetic waves, said membrane being disposed at least partly in contact with said central sectors.
  • the device further comprises peripheral sectors, each peripheral sector being connected to a central sector by a peripheral hinge, each peripheral hinge extending in said latitudinal direction, in particular in certain Embodiments according to the invention, each peripheral sector is connected to another peripheral sector by a radial hinge, each peripheral sector comprising a main portion and a secondary portion interconnected by a secondary hinge.
  • a device according to the invention can be integrated in a mechanical structure or a more complex assembly. It may be for example a space system mast; or a structural part of a land, sea, air or space vehicle, furniture or other domestic, sports or leisure equipment or machinery; or else a packaging made of composite material; or any other structure.
  • the central sectors can be integrated into any more complex structure or assembly (composite sandwich materials comprising a honeycomb-like honeycomb core, ribbed panels, etc.).
  • the invention also relates to a foldable / unstoppable device characterized, in combination or not, by all or part of the characteristics mentioned above or below.
  • the various features mentioned above or below must not be considered as closely or inextricably linked together, the invention may relate to only one of those structural or functional features, or only some of these structural or functional features, or only part of one of these structural or functional features, or any grouping, combination or juxtaposition of all or part of these structural or functional features .
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a device according to the invention in a deployed state according to a first embodiment
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of a device according to the invention in a folded state according to the first embodiment
  • FIG. 3 is a schematic perspective view of a device according to the invention in a deployed state according to a second embodiment
  • FIG. 4 is a schematic perspective view of a device according to the invention in a folded state according to the second embodiment
  • FIG. 5 is a schematic perspective view of a device according to the invention in a folded state according to the second embodiment
  • FIG. 6 is a schematic perspective view of a device according to the invention in a deployed state according to a third embodiment
  • Figure 7 is a schematic perspective view of a device according to the invention in a folded state according to the third embodiment
  • Figure 8 is a schematic top view of a device according to the invention in a folded state according to the third embodiment
  • FIG. 9 is a schematic perspective view of a device according to the invention in a deployed state according to a fourth embodiment
  • FIG. 10 is a schematic perspective view of a device according to the invention in a folded state according to the fourth embodiment
  • Figure 11 is.
  • a device in a first embodiment according to the invention shown in Figures 1 and 2, comprises eight central sectors interconnected by hinges 10, 11.
  • Each central sector 4 extends from a central portion 5 forming, in an expanded state of the device, a main surface 20 whose geometric shape has a peripheral contour 6 circumscribing said central sectors, each central sector 4 is connected laterally to two other central sectors and each central sector 4 is connected to another central sector by a hinge 10, 1 1 each hinge 10, 1 1 for pivoting said central sectors relative to each other.
  • Each hinge 10, 1 1 extends in a radial direction joining said central portion at a point of said peripheral contour of the main surface 20.
  • Each central sector 4 is resilient in bending with a rest form corresponding to a warping of this central sector .
  • the central sectors 4 In an expanded state of the device shown in Figure 1, the central sectors 4 have a double warping such that the main surface 20 is paraboloidal.
  • the fact that the main surface 20, and in particular each central sector, has a double curvature means that each central sector has a radial curvature 2 and a latitudinal curvature 3 symbolized on one of the central sectors of the device shown in FIG. 1.
  • the curvature radial and the latitudinal curvature of the main surface 20 (and each central sector) are of the same sign.
  • Each central sector 4 has a peripheral end edge 12 and a central end edge 14.
  • Each peripheral end edge 12 is curved and follows the latitudinal curvature of each central sector.
  • Each central end edge 14 is also curved and follows the latitudinal curvature of each central sector, the central portion of the device shown corresponding to a circular recess.
  • the device according to the first variant embodiment comprises a support 25 fixed at a point of im central sector of the device disposed on the convex face opposite the concave main surface 20 of the device.
  • the support 25 comprises a plate 27 and a plate 26 orthogonal to said plate 27.
  • the central sectors 4 may be spaced apart or brought together by the other, by pivoting around the hinges 10, 1 1.
  • each central sector is more elastically flattened in flexion than the warping it presents to the deployed metal, so that the device is biased to the deployed metal by elastic deformation in flexion of each central sector. 4.
  • Each central sector may be formed of at least one material selected from the group consisting of metallic materials, polymers (in particular thermoplastic or thermosetting polymers) and composite materials (in particular with a polymer matrix).
  • the material forming each central sector may for example be chosen from thermoplastic polymers: polyethylenes, polypropylenes, polyethylene terephthalates (PET), polystyrenes, polycarbonates, polyethers, polyether ketones; or thermosetting: polyester resins, epoxy resins, phenolic resins, polyimide resins, cyanate ester resins and melamine resins.
  • each central sector may also be chosen from composite materials, in particular composite materials with a polymer matrix (thermoplastic or thermosetting) within which at least one reinforcement such as particles (mineral, ceramic or metallic) extends , synthetic fiber fabrics (carbon fibers, glass fibers, aramid fibers, boron fibers, etc.), synthetic fiber yarns (polyamide fibers, polyester fibers, polyethylene fibers, chlorofibres, acrylic fibers, fibers polypropylene, polyurethane fibers, etc.), metal fibers, beryllium fibers, ceramic fibers, cellulosic fibers, and mixtures thereof.
  • a polymer matrix thermoplastic or thermosetting
  • synthetic fiber fabrics carbon fibers, glass fibers, aramid fibers, boron fibers, etc.
  • synthetic fiber yarns polyamide fibers, polyester fibers, polyethylene fibers, chlorofibres, acrylic fibers, fibers polypropylene, polyurethane fibers, etc.
  • metal fibers beryllium fibers, ceramic fibers, cell
  • Each hinge may for example be formed of at least one strip of at least one material selected from the group formed of the materials flexible polymers (including natural rubbers, silicone elastomers, polyurethane elastomers, polychloroprene elastomers, polyethylenes, polystyrenes ...), flexible composite materials, flexible metal materials, synthetic fiber fabrics (fibers carbon fiber, glass fibers, aramid fibers (aromatic polyamides), boron fibers, synthetic fiber yarns (polyamide fibers, polyester fibers, polyethylene fibers, polyvinyl chloride (PVC) fibers (chlorofibers), acrylic fibers polypropylene fibers, polyurethane fibers, etc.), metal fibers, beryllium fibers, ceramic fibers, cellulosic fibers, and mixtures thereof.
  • the materials flexible polymers including natural rubbers, silicone elastomers, polyurethane elastomers, polychloroprene elastomers, polyethylenes, polysty
  • the central sectors are extended towards each other, above each hinge 10, said inner hinge, on a part of the thickness of the device.
  • the central sectors are extended so as to form edges coming into contact with each other in the deployed position so as to act as a stop.
  • the central sectors are extended towards each other, below each hinge I 1, so-called outer hinge, over a part of the thickness of the device. The edges at the contact also contribute to maintaining the device in the deployed position by prohibiting the folding of the hinge in one direction, while allowing the folding of the hinge only in the other direction.
  • the central sectors 4 of the device are formed of a composite material with a polymer matrix, fibers such as carbon fibers extending within said polymer matrix of the central sectors 4
  • the device comprises aramid fiber fabric webs (aromatic polyamide) disposed at each hinge between upper and lower lamellae.
  • the lower lamellae are not in contact with each other (in the deployed state) but are spaced apart sufficiently to allow the device to be folded while the upper lamellae are juxtaposed one by one. in the extension of the other of way to present songs to the contact in the deployed position of the device.
  • the upper lamellae are not in contact with one another (in the expanded state), but are spaced apart sufficiently to allow the device to fold while the lower lamellae are juxtaposed with one another. one in the extension of the other so as to present songs to the contact in the deployed position of the device.
  • the upper and lower lamellae may be formed of any polymer or composite polymer matrix material as defined above with respect to the central sectors.
  • the strip of fabric is bonded (by gluing or by copolymerization or prior melting of the lamellae) to the upper lamellae and the lower lamellae, the band is not open to the upper lamellae in the region of the hinge band.
  • the strip of tissue is only bound to the upper lamellae than to the lower lamellae.
  • Figure 2 illustrates a folded state of the device.
  • a spontaneous deployment of the device to the deployed state as shown in Figure 1 can be achieved very quickly from the state shown in Figure 2.
  • Other forms of bending than that shown are also conceivable.
  • the device according to the invention further comprises a membrane 8 disposed under the central sectors, the side of the convex surface (in the deployed state) of the device .
  • the membrane 8 is flexible and electrically conductive and adapted to reflect the electromagnetic waves (at least in a predetermined frequency band).
  • the central sectors and the hinges may be formed of materials transparent to said electromagnetic waves (for example made of epoxy matrix composite material comprising reinforcements in the form of aramid or glass fibers), the electromagnetic waves being reflected by said membrane 8 in the case where the device according to the invention is used as an antenna.
  • Said membrane 8 may be formed of at least one material selected from the group consisting of materials comprising particles, fibers or masts of metal fibers, materials comprising carbon fibers, polyesters, their composites and their mixtures.
  • Said membrane 8 can be fixed to the device by gluing with the aid of an adhesive material (arranged for example at certain points of the device, hinges or central sectors, or all or part of the convex lower surface of the central sectors), by fusion with the polymer matrix of the central sectors, by sewing, ..
  • a device according to the invention comprises four central sectors 30 interconnected by hinges 31.
  • Each central sector! 30, extends from a central portion 35 by thundering, in an expanded state of the device, a main surface 40 whose geometric shape has a peripheral contour 6 circumscribing said central sectors.
  • Each central sector 30 is laterally connected to two other central sectors and each central sector 30 is connected to another central sector by a hinge 31, each hinge 31 for pivoting said central sectors relative to each other.
  • Each hinge 31 extends in a radial direction joining said central portion at a point of said peripheral contour of the main surface 40.
  • Each central sector 30 is resilient in bending with a rest form corresponding to a warping of this central sector.
  • the central sectors 30 In an expanded state of the device shown in Figure 5, the central sectors 30 have a double warp such that the main surface 40 is paraboloidal.
  • the fact that the main surface 40, and in particular each central sector, has a double curvature means that each central sector presents a radial curvature and a latitudinal curvature, the radial curvature and the latitudinal curvature of the main surface 40 (and of each sector central) are of the same sign.
  • Each central sector 30 has a peripheral end edge 22 and a central end edge 24.
  • Each peripheral end edge 22 is curved and follows the latitudinal curvature of each central sector.
  • Each central end edge 24 is also curved and follows the latitudinal curvature of each central sector, the central portion of the device shown corresponding to a circular recess.
  • the four central sectors of the device shown in Figures 3 to 5 are identical and have the same dimensions.
  • the device according to the first embodiment comprises a support 28 which is fixed at a point of a central sector of the device disposed on the convex face opposite to the concave main surface 40 of the device.
  • the support is formed of a rod 28 may be attached to another element.
  • the central sectors 30 may be spaced apart or brought closer to each other by pivotally around the hinges.
  • each central sector is more elastically flattened in flexion than the warping it has in the deployed state, so that the device is recalled in the deployed state by elastic deformation in flexion of each central sector 30.
  • the central sectors 30 of the device are formed of a polymer matrix composite material, fibers such as carbon fibers extending within said central sector polymer matrix.
  • the fibers extending within the polymer matrix of the central sectors can also extend within the hinges 31 whose polymer matrix is distinct and more flexible in flexion than the polymer matrix of the central sectors, for example as described in FIG. WO 2010/034946 with regard to the materials forming the flexible hinge and the rigid plates of a device according to WO 2010/034946.
  • each central sector may for example be chosen from thermoplastic polymers: polyethylenes, polypropylenes, polyethylene terephthalates (PET), polystyrenes, polycarbonates, polyethers, polyethersketone; or thermosetting: polyester resins, epoxy resins, phenolic resins, polyimide resins, cyanate ester resins and melamine resins.
  • the material forming each central sector may also be chosen from composite materials, in particular composite materials with a polymer matrix (thermoplastic or thermosetting) within which at least one reinforcement such as particles (mineral, ceramic or metal) extends.
  • synthetic fiber fabrics carbon fibers, glass fibers, aramid fibers, boron fibers Certainly, synthetic fiber yarns (polyamide fibers, polyester fibers, polyethylene fibers, chlorofibers, acrylic fibers, polypropylene fibers, polyurethane fibers, etc.), metal fibers, beryllium, ceramic fibers, cellulosic fibers and mixtures thereof.
  • Figures 4 and 5 illustrate different folded states of the device.
  • a spontaneous deployment of the device to the deployed state as shown in Figure 3 can be achieved very quickly from each of the states shown in Figures 4 and 5.
  • Other forms of bending than those shown are also conceivable.
  • a device in a third embodiment according to the invention shown in FIGS. 6 to 8, comprises six central sectors 52 interconnected by hinges formed of links 50, 54, 56.
  • Each central sector 52 extends from a central portion 35 forming, in an expanded state of the device, a main surface 59 whose geometric shape has a peripheral contour 6 circumscribing said central sectors.
  • Each central sector 52 is laterally connected to two other central sectors and each central sector 52 is connected to another central sector by a hinge comprising links 50, 54, 56, each hinge permitting pivoting of said central sectors relative to each other. other.
  • Each hinge comprises at least three groups of links: the compression links 50, the traction links 54 and the alignment links 56.
  • Each compression link 50 is adapted to be plated on the faces of the central sectors disposed outside the hinge in the folded position.
  • Each link 54 of traction is adapted to connect in at least one point the faces of the central sectors disposed inside the hinge in the folded position.
  • Each alignment link 56 comprises two juxtaposed non-extensible flexible strips (rigid tensile) fixed respectively and alternately between the concave surface and the convex surface of two adjacent central sectors.
  • Each of these links is formed of a strip.
  • the material used for the strips is chosen to be relatively inextensible, that is to say that the Y oung module of the material is such that the elongation, strips are negligible compared to their length under the effect of the forces applied, Similarly, this material is chosen to be flexible enough flexion to allow the folding and deployment of the central sectors.
  • These strips can be fixed on the faces of the central sectors by gluing, bolting or riveting or any other means of attachment.
  • Figure 8 is a schematic top view of a device according to the invention in an expanded state, that is to say the device seen from the side of the concave main face of the device.
  • a device in a fourth embodiment according to the invention shown in Figures 9 to 1 1, comprises eight central sectors 62 interconnected by radial hinges 60. Each central sector extends from a portion central 35. Each central sector 62 is extended in a radial direction by a peripheral sector 65, each peripheral sector 65 being connected to a central sector 62 by a peripheral hinge 61, each peripheral hinge 61 extending in the latitudinal direction, the sectors central 62 and peripheral sectors 65 extend forming, in an expanded state of the device, a surface 69 whose geometric shape has a peripheral contour circumscribing said central sectors 62 and said peripheral sectors 65. Each central sector 62 is connected laterally to two other central sectors and each central sector 62 is connected at a peripheral sector 65 by a peripheral hinge 61, each peripheral hinge 61 allowing pivoting of said peripheral sectors 65 with respect to the central sectors 62,
  • Each hinge 61 extends in a radial direction joining said central portion 35 at a point of said peripheral contour of the surface 69.
  • Each central sector 62 and each peripheral sector 65 is resilient in flexion with a rest shape corresponding to a warp of this central or peripheral sector.
  • the central sectors 62 and the peripheral sectors 65 have a double warping such that the surface 69 is paraboloidal.
  • the fact that the surface 69, and in particular each central sector, has a double curvature means that each central sector and each peripheral sector has a curvature radial and a latitudinal curvature.
  • the radial curvature and the latitudinal curvature of the surface 69 (and of each central sector and of each peripheral sector) are of the same sign,
  • Each peripheral sector 65 has a peripheral end edge and a central end edge. Each peripheral end edge is curved and follows the latitudinal curvature of each peripheral sector. Each central end edge is also curved and follows the latitudinal curvature of each central sector, the central portion 35 of the device shown corresponding to a circular recess,
  • central sectors 62 may be spaced apart or brought closer to each other, by pivoting around the radial hinges 60.
  • each central sector is flatter and more elastic in flexion than the warping it is in the deployed state, so that the device is recalled in the deployed state by elastic deformation in flexion of each central sector 62 (and each peripheral sector 65).
  • Each peripheral sector 65 comprises a main portion 68 and a secondary portion 67 interconnected by a secondary hinge 63.
  • the central sectors 62 are folded by folding a hinge alternately two radial radial inward (or center) of the concave surface 69 (in the expanded state shown in Figure 9) -in forming an "inner” hinge - and a radial hinge 60 on two remaining to the outside and forming an "external" hinge, and the peripheral sectors 65 can be folded towards the convex faces of the central sectors 62 by pivoting around peripheral hinges 61.
  • the secondary portions 67, adjacent to each other on either side of four of the eight radial hinges 60, can be folded relative to each other by pivoting around the radial hinges 60 as can be see it in Figures 10 and 1 1.
  • a folded position (not shown) yet more compact than that shown in Figure 1 1 can also be obtained by bringing the sectors folded closer to each other.
  • the peripheral hinges 61 When folding the crown formed by the peripheral sectors 65, the peripheral hinges 61, curved in the deployed position of the device, become straight. When the central sectors 62 are then folded relative to each other, the central sectors 62 are more elastically flattened in flexion than the warp they have in the deployed state.
  • each central sector and each peripheral sector may also be chosen from thermoplastic polymers: polyethylenes, polypro pylenes, polyethylene terephthalates (PET), polystyrenes, polycarbonates, polyethers, polyether ketones; or thermosetting: polyester resins, epoxy resins, phenolic resins, polymeric resins, cyanate ester resins and melamine resins.
  • thermoplastic polymers polyethylenes, polypro pylenes, polyethylene terephthalates (PET), polystyrenes, polycarbonates, polyethers, polyether ketones
  • thermosetting polyester resins, epoxy resins, phenolic resins, polymeric resins, cyanate ester resins and melamine resins.
  • each sector may also be chosen from composite materials, in particular composite materials with a polymer matrix (thermoplastic or thermosetting) within which at least one reinforcement such as particles (mineral, ceramic or metal) extends, synthetic fiber fabrics (carbon fibers, glass fibers, aramid fibers, boron fibers, etc.), synthetic fiber yarns (polyamide fibers, polyester fibers, polyethylene fibers, chlorofibres, acrylic fibers, polypropylene, polyurethane fibers ...), metal fibers, beryllium fibers, ceramic fibers, cellulosic fibers and. their mixtures.
  • a polymer matrix thermoplastic or thermosetting
  • synthetic fiber fabrics carbon fibers, glass fibers, aramid fibers, boron fibers, etc.
  • synthetic fiber yarns polyamide fibers, polyester fibers, polyethylene fibers, chlorofibres, acrylic fibers, polypropylene, polyurethane fibers
  • metal fibers beryllium fibers
  • ceramic fibers cellulosic fibers and. their mixture
  • the central sectors 62 and the peripheral sectors 65 of the device are formed of a polymeric matrix composite material, fibers such as carbon fibers extending within said polymer matrix of sectors.
  • the fibers extending within the polymer matrix of the sectors may also extend within the hinges 60, 61, 63, the polymer matrix of which is distinct and more flexible in flexion than the polymer matrix of the sectors, for example as described in WO 2010/034946 with regard to the materials forming the flexible hinge and the rigid plates of a device according to WC) 2010/034946.
  • each sector of the device has a paraboloidal shape with identical external dimensions from one sector to another.
  • the devices thus formed have a minimum space requirement in the folded position.
  • the invention can be the subject of many variants and applications other than those described above.
  • the various structural and functional characteristics of each of the embodiments described above should not be considered as combined and / or closely and / or inextricably linked to each other, but to contrary as mere juxtapositions.
  • the structural and / or functional characteristics of the various embodiments described above may be wholly or partly the subject of any different juxtaposition or any different combination.
  • a pliahle / deployable device comprising six central sectors connected in pairs by two flexible hinges, each radial hinge comprising for example two or three flexible hinges distributed between the central portion and the peripheral contour of said main surface.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif pliable/déployable comprenant au moins quatre secteurs (4) centraux s 'étendant chacun à partir d'une portion centrale (5) et en formant, dans un état déployé dudit dispositif, une surface (20) principale, dans lequel : - chaque secteur est élastique en flexion et est relié latéralement à deux autres secteurs centraux, chaque secteur étant relié à un autre secteur par une charnière, chaque charnière (10, 11) s'étend selon une direction radiale, à l'état déployé dudit dispositif ladite surface principale est une surface gauche non réglée et la forme de chaque secteur présente un gauchissement double tel qu'il présente une courbure radiale et une courbure latitudinale, ladite courbure radiale et ladite courbure latitudinale étant de même signe, le dispositif étant rappelé à l'état déployé par déformation élastique en flexion de chaque secteur.

Description

DISPOSITIF PLIABLE/DEPLOYABLE COMPRENANT AU MOINS QUATRE SECTEURS GAUCHES RELIÉS PAR DES CHARNIÈRES
L’invention concerne un dispositif pliable/déployable comprenant au moins quatre secteurs gauches et reliés entre eux par des charnières. Plus particulièrement. G invention concerne un dispositif pliable/déployable dont les secteurs forment, dans un état déployé dudit dispositif, une surface gauche non réglée.
En particulier, un tel dispositif peut par exemple former la surface réfléchissante d’un miroir solaire ou le réflecteur d’une antenne.
Dans tout le texte, les termes « gauche », « gauchie » ou « gauchissement » désignent toute surface non plane.
Les dispositifs à déploiement spontané sont utilisés dans divers domaines et présentent notamment des applications dans le domaine spatial.
La publication scientifique “ Dual- Matrix Composite Wideband Antenna Structures for CubeSats” M, Sakovsky, Ignacio Maqueda Jimenez, C. Karl, Sergio Peliegrîno, et Joseph Costantme, 2nd AI AA Spacecraft Structures Conférence, AIAA SciTech Forum, (AIAA 2015-0944) décrit une antenne déployable comprenant une coque composite formée d’une pluralité de bandes liées latéralement les unes aux autres par des charnières souples.
Cependant, le déploiement spontané d’une telle antenne déployable n’est pas satisfaisant et son procédé de fabrication est excessivement complexe. En outre, il est limité à une forme spécifique à une seule courbure (cône).
L’invention vise à pallier les inconvénients des dispositifs connus.
L'invention vise également à proposer un dispositif pliable/déployable qui puisse être déployé ou replié de façon fiable tout en présentant une forme à l’état déployé non limitée à un tronc de cône.
L’invention vise également à proposer un tel dispositif pouvant faire l’objet de nombreuses variantes de réalisation, et compatible avec de nombreuses applications, y compris dans le domaine spatial et aéronautique. Plus particulièrement, l’invention vise à proposer un tel dispositif qui présente une compacité à l’état replié supérieure à celle des dispositifs pliables et autodéployables connus.
L’invention vise également à proposer un tel dispositif permettant un gain de masse par rapport aux dispositifs pliables et autodéployables connus.
L’invention vise également à proposer un tel dispositif permettant un déploiement sans actionneur.
L’invention vise également à proposer un dispositif pliable/déployable adapté pour pouvoir présenter un verrouillage spontané en position déployée, sans mécanisme de blocage.
L’invention vise également à proposer un tel dispositif présentant une simplicité de fabrication et un coût de fabrication inférieur au coût de fabrication des dispositifs pliables et autodéployables connus.
L’invention vise également à proposer un tel dispositif présentant une excellente tenue en fatigue aux pliages et aux déploiements répétés.
L’ invention concerne donc un dispositif pliable/déployable comprenant au moins quatre secteurs centraux s’étendant chacun à partir d’une portion centrale et en formant, dans un état déployé dudit dispositif, une surface, dite surface principale, dont la forme géométrique présente un contour périphérique circonscrivant lesdits secteurs centraux, dispositif dans lequel :
chaque secteur central est. relié latéralement à deux autres secteurs centraux,
chaque secteur central est relié à un autre secteur central par une charnière, dite charnière radiaie, chaque charnière radiale s’étendant selon une direction radiale joignant ladite portion centrale à un point dudit contour périphérique de ladite surface principale et chaque charnière radiale permettant un pivotement desdits secteurs centraux les uns par rapport aux autres,
caractérisé en ce qu’à l’état déployé dudit dispositif :
ladite surface principale est une surface gauche non réglée, îa forme de chaque secteur central présente un gauchissement double tel que :
o la section droite de ladite surface principale par tout plan radial comprenant une direction radiale du dispositif est courbée selon une première courbure, dite courbure radiale,
o la section droite de ladite surface principale par tout plan, dit plan latitudinal, comprenant une direction, dite direction latitudinale est courbée selon une deuxième courbure, dite courbure latitudinale, ladite direction latitudinale désignant toute direction passant par deux charnières radiales distinctes, o ladite courbure radiale et ladite courbure latitudinale sont de même signe,
chaque secteur central est élastique en flexion,
de sorte que, dans tout état replié dudit dispositif, chaque secteur central est plus aplati élastiquement en flexion que le gauchissement qu’il présente dans ledit état déployé, le dispositif étant rappelé à l’état déployé par déformation élastique en flexion de chaque secteur central.
Ainsi, l'invention permet d'obtenir, pour la première fois, un dispositif pliable/déployable dont les secteurs centraux présentent une double courbure. De façon surprenante, l’inventeur a constaté qu’il n’est donc pas nécessaire de pouvoir aplanir une surface courbe pour permettre de replier un dispositif selon l’invention dans un état dans lequel il présente un encombrement réduit tout en permettant un déploiement spontané du dispositif selon l’invention depuis cet état replié, sans actionneur, par effet ressort. Les secteurs centraux et les charnières sont donc adaptés pour permettre de placer le dispositif dans un état replié dans lequel ledit dispositif présente un encombrement inférieur à l’encombrement qu’il présente à l’état déployé, plusieurs états repliés pouvant être
Un tel dispositif conforme à l’invention présente également l’avantage de permettre un déploiement non seulement spontané mais également très rapide depuis un état replié. En outre, im tel dispositif conforme à l’invention ne nécessite pas de raidisseurs ou de baleines entre lesdits secteurs centraux.
L’invention présente également l’avantage de permettre l’utilisation de secteurs centraux présentant une grande raideur, notamment grâce à leur conformation présentant des courbures radiales et latitudinales de même signe, ce qui permet de limiter l’épaisseur et ainsi la masse des secteurs centraux et donc de limiter la masse du dispositif.
Chaque secteur central étant relié latéralement à deux autres secteurs centraux avec au moins une charnière reliant chaque secteur deux à deux entre eux, les secteurs centraux sont comparables à des pétales formant ainsi une corolle, à la façon d’une fleur, dont le centre correspond à ladite portion centrale. Un dispositif selon l’invention comprenant au moins quatre secteurs centraux, il comprend donc également au moins quatre charnières c’est-à-dire un nombre identique de secteurs centraux et de charnières.
L’ensemble desdits secteurs centraux forme une surface gauche non réglée, c’est-à-dire soit globalement concave, soit globalement, convexe, chaque secteur étant soit globalement concave, soit globalement convexe mais pouvant éventuellement présenter des défauts de surface formant des reliefs ponctuels concaves et/ou convexes.
Dans certains modes de réalisation conformes à l’invention, les côtés, c’est-à-dire les bords latéraux des secteurs centraux qui sont reliés à un autre secteur central, sont courbes à l’état déployé dudit dispositif et présentent une courbure radiale sensiblement identique à la courbure radiale de la surface dudit secteur central. Au cours du repliement du dispositif selon l’invention, lesdits côtés des secteurs centraux deviennent progressivement rectilignes et sont rectilignes au moins dans un état replié dudit dispositif,
Le fait que chaque charnière permette un pivotement desdits secteurs centraux les uns par rapport aux autres signifie que deux secteurs centraux voisins (adjacents) peuvent se replier l’un vers l’autre au moins dans un sens à partir de l’état déployé du dispositif. Divers modes de réalisation peuvent être envisagés en ce qui concerne les sens de repliement des charnières d’un même dispositif. Un même dispositif peut par exemple comprendre des charnières pouvant se replier uniquement dans un premier sens et d’autres charnières pouvant se replier uniquement dans un second sens (distinct dudit premier sens), ces charnières présentant des sens de repliement distincts pouvant être alternées de façon régulière ou non. IJn même dispositif peut encore comprendre des charnières pouvant se replier uniquement dans un premier sens ainsi que des charnières pouvant se replier dans les deux sens (dans le premier sens et dans le second sens). Un même dispositif peut également comprendre uniquement des charnières pouvant se replier dans les deux sens (dans le premier sens et dans le second sens). Dans certains modes de réalisation conformes àl' invention, chaque charnière peut être repliée, au moins partiellement, dans deux sens distincts (un premier sens de repliement pouvant par exemple être désigné sens « intérieur » et un deuxième sens de repliement pouvant être désigné sens « extérieur » selon que les secteurs centraux se replient Pun sur l’autre par un déplacement de la charnière vers l’intérieur, c’est-à- dire en direction de la portion centrale du dispositif, ou non).
On entend par « plan radial » tout plan radial axial qui comprend une direction radiale du dispositif.
On entend par « pian latitudinal » tout pian qui comprend une direction latitudinale du dispositif, ladite direction latitudinale désignant toute direction passant par deux charnières distinctes, c’est-à-dire coupant deux charnières distinctes du dispositif selon l’invention. Une direction latitudinale est sécante par rapport à au moins une direction radiale du dispositif selon l’invention.
Un dispositif selon l’invention est adapté pour pouvoir être déplacé entre au moins un état replié et au moins un état déployé, et vice versa, par l’intermédiaire d’une charnière reliant au moins un premier secteur central et au moins un deuxième secteur central.
L’« état déployé » ou la « position déployée » (ou « dépliée ») du dispositif, peut correspondre à l’état du dispositif au repos (« forme au repos » ou « étal au repos », ou « position de repos »), c’est-à-dire l’état dans lequel se trouve le dispositif lorsqu’aueune sollicitation tendant à rapprocher les secteurs les uns des autres n’est appliquée et vers lequel le dispositif est spontanément, rappelé. L’état ou la position « replic(c) » du dispositif, peut correspondre à une pluralité d’états (c’est-à-dire à une pluralité de conformations ou de configurations) dans lesquels peut se trouver le dispositif et qui correspondent à un état distinct de sa forme au repos vers laquelle il est spontanément rappelé élastiquernent à partir de tout état replié,
La portion centrale d’un dispositif selon l’invention peut prendre différentes formes en particulier en fonction de l’extrémité des secteurs centraux eux-mêmes. Les secteurs centraux peuvent être reliés entre eux ou non au niveau de la portion centrale d’un dispositif selon l’invention, de sorte que celle-ci peut être pleine ou évidée. Lorsque les secteurs centraux ne sont pas liés entre eux au niveau de ladite portion centrale, la portion centrale peut par exemple prendre la forme d’un cercle évidé ou encore de tout polygone formé par les arêtes ou les bords des secteurs centraux au niveau de ladite portion centrale du dispositif.
Un dispositif selon l’invention présente de nombreuses applications dans le domaine spatial et peut par exemple permettre de réaliser des antennes (par exemple des antennes adaptées pour émettre et recevoir dans les domaines de fréquence des bandes S (de l’ordre de 2 GHz à 4 G Hz) et des bandes L (de l’ordre de 1 ,4 GHz à 1,5 GHz) pour tout satellite, notamment pour des nanosatellites, ou pour toute sonde ou tout instrument, des miroirs solaires, des pare- soleil, des boucliers de protection ou encore des générateurs solaires.
De nombreuses applications terrestres sont également possibles tel les que la réalisation d’antennes ou de réflecteurs pliables et transportables pour la réception ou la transmission, de fours solaires, de coques repliables pour des bateaux ou encore des planches à voile, des panneaux solaires, des contenants (réservoirs..
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des plats, des récipients, des ustensiles. ..
Divers modes de réalisation peuvent être envisagés en ce qui concerne les charnières. Les charnières reliant chacun des secteurs centraux deux à deux entre eux peuvent être composées de tout type de charnière permettant de relier un secteur (notamment un secteur central) à un autre secteur (notamment un secteur central) du dispositif selon G invention tout en autorisant un repliement, au moins dans un sens à partir d’un état déployé du dispositif, des secteurs centraux les uns par rapport aux autres,
Les charnières peuvent s’étendre sur la totalité de la longueur des côtés des secteurs centraux liés à un autre secteur central ou bien seulement sur une partie de cette longueur, de façon continue ou discontinue. Dans certains autres modes de réalisation avantageux et selon l’invention, la charnière peut être formée d’une liaison mécanique permettant de relier lesdits secteurs centraux entre eux tout en permettant le pivotement des secteurs centraux l’un par rapport à l’autre, il peut par exemple s’agir de plusieurs chapes ponctuelles fixées sur chacun desdits secteurs centraux ou de plusieurs gonds répartis le long d’un côté d’un secteur central lié à un côté d’un autre secteur central.
Dans certains modes de réalisation conformes à l’invention, chaque charnière est une charnière flexible. Le fait que la charnière soit dite flexible signifie qu’elle est moins rigide que les secteurs centraux, c’est à dire que la charnière est formée d’un matériau plus souple en flexion que le matériau formant les secteurs centraux ou qu’elle est adaptée pour pouvoir être plus souple que lesdits secteurs centraux. Il peut s’agir de charnières formées en matériau flexible (polymère ou composite à matrice polymère par exemple, plus flexible que le matériau formant lesdits secteurs centraux) s’étendant radialement sur les côtés de chaque secteur central, de charnières films formées par un amincissement du matériau formant les secteurs centraux et les reliant entre eux, de gonds (et pentures conjuguées) ou encore de charnières dites « piano » flexibles.
Il est également possible par exemple de prévoir que les charnières d’un même dispositif pliable/déployahfe selon l’invention ne soient pas toutes de même nature (un dispositif pouvant par exemple comprendre une partie des charnières formées en matériau composite flexible et une autre partie des charnières de type charnière film ou encore des gonds flexibles ou charnières dites « piano »). Une charnière film présente une épaisseur inférieure à l’épaisseur desdits secteurs centraux. Les charnières films consistent en général en une réduction locale d'épaisseur d’un matériau élastique en flexion permettant de former une portion plus souple entre deux portions plus rigides de ce matériau. Les charnières d’un dispositif selon l’invention peuvent donc être formées par un amincissement local de l’épaisseur du matériau formant les secteurs centraux. les charnières étant formées d'une portion constituée du même matériau que celui des secteurs centraux, mais en une épaisseur plus faible. Ainsi, dans certains modes de réalisation avantageux et selon l’invention, lesdits secteurs centraux et chaque charnière sont formés d’un même matériau polymère. Dans d’autres modes de réalisation avantageux et selon l’invention, chaque charnière est une charnière composite. Il n’est pas exclu que chaque charnière puisse être à la fois une charnière film et une charnière composite, c’est-à-dire une charnière formée d’au moins un matériau composite.
Dans certains modes de réalisation conformes à G invention, chaque charnière est courbe à l’état déployé dudit dispositif. Que chaque charnière soit formée d’au moins un matériau flexible ou qu’elle comprenne des liaisons mécaniques telles que des gonds ou des chapes, la zone située entre chaque couple de secteurs centraux reliés deux à deux est courbe au moins à l’état déployé du dispositif ainsi que les côtés (c’est-à-dire les bords latéraux des secteurs centraux qui sont reliés à un autre secteur central) des secteurs centraux. Lorsque les charnières sont formées en matériau flexible, c’est-à-dire en particulier plus flexible que le matériau formant lesdits secteurs centraux du dispositif selon l’invention, elles peuvent épouser et suivre la courbure des secteurs centraux, c’est-à-dire au moins la courbure radiale des secteurs centraux. En effet, les charnières étant flexibles elles ont tendance à présenter une courbure proche de la courbure radiale des secteurs centraux qui lui sont adjacents. Dans ce cas, le matériau formant la charnière est donc courbe au moins dans la position de repos du dispositif. En particulier, à l’état déployé du dispositif, la courbure de la charnière est supérieure à la courbure que présente la charnière lorsque les secteurs centraux sont repliés les uns sur les autres, dans un état replié du dispositif, la courbure de chaque charnière pouvant notamment être nulle à l’état replié du dispositif (charnière rectiligne).
Chaque secteur et chaque charnière peut être forroé(e) d’au moins un matériau choisi dans le groupe formé des matériaux métalliques, des polymères (en particulier thermoplastiques ou thermodurcissables) et des matériaux composites (à matrice polymère en particulier). Le matériau formant chaque secteur peut par exemple être choisi parmi les polymères thermoplastiques : polyéthylènes, polypropylènes, polytéréphtalates d’éthylène (PET), polystyrènes, polycarhonat.es, polyéthers, polyéthers cétone ; ou thermodurcissables : résines polyester, résines époxv, résines phénoliques, résines polyimides, résines cyanate ester et résines de mélamine. Le matériau formant chaque secteur peut également être choisi parmi les matériaux composites, notamment les matériaux composites à matrice polymère (thermoplastique ou thermodurcissable) au sein de laquelle s’étend au moins un renfort tel que des particules (minérales, céramiques ou encore métalliques), des tissus de fibres synthétiques (fibres de carbone, fibres de verre, fibres aramides, fibres de bore, . ,), des fils de fibres synthétiques (fibres de polyamide, fibres de polyester, fibres de polyéthylène, chlorofibres, fibres acryliques, fibres de polypropylène, fibres de polyuréthane...), des fibres métalliques, des fibres de béryllium, des fibres céramiques, des fibres cellulosiques et leurs mélanges.
Par exemple, et sans que cela soit limitatif, il est avantageux dans certains modes de réalisation conformes à l’invention de prévoir qu’il existe une pluralité de plans radiaux tels que deux charnières radiales s’étendent dans un même plan radial. Dans certains modes de réalisation avantageux conformes à G invention chaque charnière s’étend donc diamétralement dans le même plan qu’une autre charnière dudit dispositif. Ceci présente pour avantage de faciliter le pliage du dispositif selon l’invention et en particulier de réduire d’autant plus l’encombrement du dispositif selon l’invention dans un état replié.
Dans certains modes de réalisation conformes à l’invention, ledit dispositif pliable/déplovable comprend un nombre pair de secteurs centraux. De nombreuses variantes sont envisageables en ce qui concerne le nombre de secteurs centraux que comporte un dispositif conforme à l’invention. Dans certains modes de réalisation conformes à l’invention, ledit dispositif pliable/déployable comprend un nombre de secteurs centraux inférieur ou égal à 10, et en particulier un nombre de secteurs centraux inférieur ou égal à 8.
Dans certains modes de réalisation conformes à l’invention, ledit dispositif pliable/déployable comprend un nombre identique de secteurs centraux et de charnières. En particulier, dans certains modes de réalisation conformes à l’invention, ledit dispositif pliahle/dépioyable comprend un nombre identique de secteurs centraux et de charnières, chaque charnière s’étendant diamétralement, dans le même plan (radial) qu’une autre charnière dudit dispositif. D’autres part, les secteurs centraux peuvent présenter des dimensions identiques ou non. En particulier, dans certains modes de réalisation conformes à l’invention, ledit dispositif pliable/déployable comprend au moins deux secteurs centraux présentant des dimensions sensiblement identiques.
Chaque secteur présente une surface gauche non réglée présentant une double courbure et la surface principale comprend au moins la surface de chacun desdits secteurs centraux, la surface principale étant donc également une surface gauche non réglée. La surface principale peut également comprendre la surface formée par chacune des charnières du dispositif selon G invention, lorsque les charnières s’étendent dans le prolongement des secteurs centraux et suivent la double courbure des secteurs centraux, à l’état, déployé dudit dispositif. Dans certains modes de réalisation conformes à l’invention, ladite surface principale présente une forme générale choisie dans le groupe formé des paraboloïdes, des hyperboloïdes et des ellipsoïdes.
Dans certains modes de réalisation conformes à l’invention, ladite surface principale présente un centre de symétrie.
Dans certains modes de réalisation conformes à l’invention, chaque charnière est formée en un matériau plus flexible que le matériau formant lesdits secteurs centraux.
Chacune des parties du dispositif (secteurs centraux et charnière) peut être formée de tout matériau. Par exemple, dans certains modes de réalisation avantageux et selon l’invention, les matériaux formant lesdits secteurs centraux sont choisis de façon à être plus rigides que le matériau formant la charnière, Lesdits secteurs centraux peuvent par exemple être formés d’un matériau polymère tandis que la charnière est formée d’un autre matériau polymère, plus souple que celui formant lesdits secteurs centraux. La charnière peut également par exemple être formée d’au moins une bande en au moins un matériau choisi dans le groupe formé des matériaux polymères flexibles, des matériaux composites flexibles, des tissus de fibres synthétiques (fibres de carbone, fibres de verre, fibres aramides, fibres de bore...), des fils de fibres synthétiques (fibres de polyamide, fibres de polyester, fibres de polyéthylène, ehlorofibres, fibres acryliques, fibres de polypropylène, fibres de polyuréthane...), des fibres métalliques, des fibres de béryllium, des fibres céramiques, des fibres cellulosiques et de leurs mélanges. Dans une variante particulièrement avantageuse, le dispositif selon l'invention est intégralement formé en matériau composite. En d'autres termes, chaque secteur et/ou chaque charnière est/sont formé(e)(s) en matériau composite.
En particulier, chaque charnière est conçue pour pouvoir résister aux sollicitations subies lors de chaque déploiement et de chaque repliement du dispositif. Le matériau formant chaque charnière est donc choisi de façon à ce qu'il puisse être suffisamment flexible pour permettre le déplacement des secteurs centraux liés à la charnière, en particulier sans atteindre le domaine de déformation plastique de ce matériau, ni sa rupture,
Par ailleurs, lesdits secteurs centraux peuvent être identiques ou non, formés d'un même matériau, ou au contraire chacun dans un matériau, les deux matériaux étant différents. Dans le cas où plusieurs charnières sont prévues entre lesdits secteurs centraux, ces charnières peuvent être formées du même matériau -notamment du même matériau composite souple, notamment avec la même matrice souple-, ou au contraire, avec des matériaux différents -notamment avec des matériaux composites souples différents, notamment des matrices souples différentes-.
Dans tout le texte, on désigne par « matériau composite » tout matériau solide synthétique hétérogène comprenant au moins une structure de renfort, formée d'au moins un premier matériau, et adaptée pour conférer principalement des propriétés de résistance mécanique audit matériau composite, cette structure de renfort étant noyée dans une matrice, formée en au moins un deuxième matériau (polymère, métallique ou céramique) présentant des propriétés mécaniques différentes de celles de la structure de renfort. Dans certains modes de réalisation conformes à l’invention, chaque secteur est formé d’au moins un matériau composite comprenant au moins une armature de renfort s’étendant au sein d’au moins une matrice.
Dans certains modes de réalisation conformes à G invention, ladite charnière est formée d’au moins une couche de liaison d’une structure de renfort s’étendant en continuité et en commun entre au moins deux secteurs centraux.
Dans certains modes de réalisation avantageux et selon rinvention, ladite couche de liaison s’étend au sein d’une matrice formée en matériau plus souple en flexion que le matériau constituant une matrice de matériau composite formant lesdits secteurs centraux.
Dans certains modes de réalisation conformes à rinvention, lesdiîs secteurs centraux et chaque charnière sont formés d’un même matériau polymère, chaque charnière étant une charnière film, présentant une épaisseur inférieure à l’épaisseur desdits secteurs centraux.
De nombreuses applications sont envisageables en ce qui concerne la fixation de l’ensemble formé par les secteurs centraux et les charnières à un satellite ou tout autre système auquel peut être destiné le dispositif conforme à rinvention. Dans certains modes de réalisation conformes à l’invention, ledit dispositif comprend un support auquel est fixé au moins un secteur central ou au moins une charnière du dispositif. Un tel support pourra ensuite être lui-même fixé à un satellite, un générateur solaire ou tout autre système.
Dans certains modes de réalisation conformes à l’invention, le dispositif comprend au moins un matériau adapté pour réfléchir, au moins en partie, les ondes électromagnétiques, de sorte que la surface principale réfléchisse, au moins en partie, les ondes électromagnétiques. Le dispositif selon l’invention peut comprendre un revêtement électriquement conducteur réfléchissant les ondes électromagnétiques par exemple sous la forme d’un film adhésif à disposer en surface des secteurs centraux ou d’une peinture à appliquer en surface desdits secteurs centraux et éventuellement des charnières. Dans certains modes de réalisation conformes à rinvention, le dispositif comprend une membrane en matériau adapté pour réfléchir au moins en partie les ondes électromagnétiques, ladite membrane étant disposée au moins en partie au contact desdits secteurs centraux.
Dans certains modes de réalisation conformes à l’invention, le dispositif comprend en outre des secteurs périphériques, chaque secteur périphérique étant relié à un secteur central par une charnière périphérique, chaque charnière périphérique s’étendant selon ladite direction latitudinale, En particulier, dans certains modes de réalisation conformes à l’invention, chaque secteur périphérique est relié à un autre secteur périphérique par une charnière radiale, chaque secteur périphérique comprenant une portion principale et une portion secondaire reliées entre elles par une charnière secondaire.
Un dispositif selon l’invention peut être intégré dans une structure mécanique ou un ensemble plus complexe. Il peut s'agir par exemple d'un mât de système spatial; ou d'une pièce de structure de véhicule terrestre, maritime, aérien ou spatial, de meuble ou autres équipements ou engins domestiques, de sport ou de loisirs ; ou encore d'un emballage en matériau composite; ou de toute autre structure. Les secteurs centraux peuvent être intégrés dans toute structure ou ensemble plus complexe (matériaux composites sandwich comprenant une âme en matériau alvéolaire de type nid-d'abeilles, panneaux nervurés,...).
L’invention concerne également un dispositif pliable/dépioyable caractérisé, en combinaison ou non, par tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci-dessus ou ci-après. Quelle que soit la présentation formelle qui en est donnée, sauf indication contraire explicite, les différentes caractéristiques mentionnées ei-dessus ou ci-après ne doivent pas être considérées comme étroitement ou inextricablement liées entre elles, l’invention pouvant concerner l’une seulement de ces caractéristiques structurelles ou fonctionnelles, ou une partie seulement de ces caractéristiques structurelles ou fonctionnelles, ou une partie seulement de l’une de ces caractéristiques structurelles ou fonctionnelles, ou encore tout groupement, combinaison ou juxtaposition de tout ou partie de ces caractéristiques structurelles ou fonctionnelles. D’autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante donnée à titre non limitatif et qui se réfère aux figures annexées dans lesquelles :
la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un dispositif selon l'invention dans un état déployé selon un premier mode de réalisation,
la figure 2 est une vue schématique en perspective d’un dispositif selon l’invention dans un état replié selon le premier mode de réalisation, la figure 3 est une vue schématique en perspective d'un dispositif selon l’invention dans un état déployé selon un deuxième mode de réalisation,
la figure 4 est une vue schématique en perspective d'un dispositif selon l'invention dans un état replié selon le deuxième mode de réalisation,
- la figure 5 est une vue schématique en perspective d'un dispositif selon l'invention dans un état replié selon le deuxième mode de réalisation,
la figure 6 est une vue schématique en perspective d’un dispositif selon l'invention dans un état déployé selon un troisième mode de réalisation,
la figure 7 est une vue schématique en perspective d'un dispositif selon l’invention dans un état replié selon le troisième mode de réalisation, la figure 8 est une vue schématique du dessus d'un dispositif selon l'invention dans un état replié selon le troisième mode de réalisation,
- la figure 9 est une vue schématique en perspective d’un dispositif selon l 'invention dans un état déployé selon un quatrième mode de réalisation,
la figure 10 est une vue schématique en perspective d’un dispositif selon l' invention dans un état replié selon le quatrième mode de réalisation, la ligure 1 1 est. une vue schématique en perspective d’un dispositif selon l’invention dans un état replié selon le quatrième mode de réalisation.
Dans une première variante de réalisation selon l'invention représentée aux figures 1 et 2, un dispositif selon l’invention comprend huit secteurs centraux reliés entre eux par des charnières 10, 11. Chaque secteur central 4, s’étend à partir d’une portion centrale 5 en formant, dans un état déployé du dispositif, une surface principale 20 dont la forme géométrique présente un contour périphérique 6 circonscrivant lesdits secteurs centraux, Chaque secteur central 4 est relié latéralement à deux autres secteurs centraux et chaque secteur central 4 est relié à un autre secteur central par une charnière 10, 1 1 chaque charnière 10, 1 1 permettant un pivotement desdits secteurs centraux les uns par rapport aux autres.
Chaque charnière 10, 1 1 s’étend selon une direction radiale joignant ladite portion centrale à un point dudit contour périphérique de la surface principale 20. Chaque secteur central 4 est élastique en flexion avec une forme au repos correspondant à un gauchissement de ce secteur central. Dans un état déployé du dispositif représenté à la figure 1, les secteurs centraux 4 présentent un gauchissement double tel que la surface principale 20 est paraboloïdale. Le fait que la surface principale 20, et en particulier chaque secteur central, présente une double courbure signifie que chaque secteur central présente une courbure radiale 2 et une courbure latitudinale 3 symbolisées sur un des secteurs centraux du dispositif représenté à la figure 1. La courbure radiale et la courbure latitudinale de la surface principale 20 (et de chaque secteur central) sont de même signe.
Chaque secteur central 4 présente un chant 12 d’extrémité périphérique et un chant 14 d’extrémité centrale. Chaque chant 12 d’extrémité périphérique est courbe et suit la courbure latitudinale de chaque secteur centrai. Chaque chant 14 d’extrémité centrale est également courbe et suit la courbure latitudinale de chaque secteur central, la portion centrale du dispositif représenté correspondant à un évidement circulaire.
Les huit secteurs centraux du dispositif représenté aux ligures
1 et 2 sont identiques et présentent les mêmes dimensions. Le dispositif selon la première variante de réalisation comprend un support 25 fixé en un point d’im secteur centrai du dispositif disposé sur la face convexe opposé à la surface principale 20 concave du dispositif. Le support 25 comprend une platine 27 et une lamelle 26 orthogonale à ladite platine 27.
Les secteurs centraux 4 peuvent être écartés ou rapproches Lun de l’autre, par pivotement autour des charnières 10, 1 1 . Lorsque le dispositif se trouve à l’état replié, chaque secteur central est plus aplati élastiquement en flexion que le gauchissement qu’il présente à Létal déployé, de sorte que le dispositif est rappelé à Létal déployé par déformation élastique en flexion de chaque secteur central 4.
Chaque secteur central peut être formé d’au moins un matériau choisi dans le groupe formé des matériaux métalliques, des polymères (en particulier thermoplastiques ou thermodurcissables) et des matériaux composites (à matrice polymère en particulier). Le matériau formant chaque secteur central peut par exemple être choisi parmi les polymères thermopîastîquas : polyéthylènes, polypropylènes, polytéréphtalates d’éthylène (PET), polystyrènes, polycarbonates, polyéthers, polyéthers cétone ; ou thermodurcissables : résines polyester, résines époxy, résines phénoliques, résines poiyimides, résines cyanate ester et résines de mélamîne. Le matériau formant chaque secteur central peut également être choisi parmi les matériaux composites, notamment les matériaux composites à matrice polymère (thermoplastîque ou thermodurcissable) au sein de laquelle s’étend au moins un renfort tel que des particules (minérales, céramiques ou encore métalliques), des tissus de fibres synthétiques (fibres de carbone, fibres de verre, fibres aramides, fibres de bore...), des fils de fibres synthétiques (fibres de polyamide, fibres de polyester, fibres de polyéthylène, chlorofibres, fibres acryliques, fibres de polypropylène, fibres de polyuréthane...), des fibres métalliques, des fibres de béryllium, des fibres céramiques, des fibres cellulosiques et leurs mélanges.
Chaque charnière peut par exemple être formée d’au moins une bande en au moins un matériau choisi dans le groupe formé des matériaux polymères flexibles (notamment les caoutchoucs naturels, les élastomères de silicone, les élastomères de polyuréthane, les élastomères de polychloroprène, les polyéthylènes, les polystyrènes...), des matériaux composites flexibles, des matériaux métalliques flexibles, des tissus de fibres synthétiques (fibres de carbone, fibres de verre, fibres aramides (polyamides aromatiques), fibres de bore. des fils de fibres synthétiques (fibres en polyamide, fibres en polyester, fibres en polyéthylène, fibres en polychlorure de vinyle (PVC) (chlorofibres), fibres acryliques, fibres en polypropyiène, fibres en polyuréthane ...), des fibres métalliques, des fibres de béryllium, des fibres céramiques, des fibres cellulosiques et de leurs mélanges.
Du côté concave de la surface principale du dispositif, les secteurs centraux sont prolongés l’un vers l’autre, au-dessus de chaque charnière 10, dite charnière intérieure, sur une partie de l’épaisseur du dispositif. Sur cette partie de F épaisseur, les secteurs centraux sont prolongés de façon à former des chants venant au contact l’un de l’autre dans la position déployée de façon à faire office de butée. Du côté convexe de la surface principale du dispositif, les secteurs centraux sont prolongés l’un vers l’autre, au-dessous de chaque charnière I I, dite charnière extérieure, sur une partie de l’épaisseur du dispositif. Les chants au contact contribuent également au maintien du dispositif en position déployée en interdisant le repliement de la charnière dans un sens, tout en autorisant le repliement de la charnière uniquement dans l’autre sens.
Dans le mode de réalisation représenté aux figures I et 2, les secteurs centraux 4 du dispositif sont formés d’un matériau composite à matrice polymère, des fibres telles que des fibres de carbone s’étendant au sein de ladite matrice polymère des secteurs centraux 4, Dans ce premier mode de réalisation, ie dispositif comprend des bandes de tissu de fibres en aramide (polyamide aromatique) disposées au niveau de chaque charnière entre des lamelles supérieures et des lamelles inférieures. Dans le cas des charnières 10 intérieures, les lamelles inferieures ne sont pas au contact l’une de l’autre (à l’état déployé) mais sont suffisamment espacées pour permettre un repliement du dispositif alors que les lamelles supérieures sont juxtaposées l’une dans le prolongement de l’autre de façon à présenter des chants au contact en position déployée du dispositif. Dans le cas des charnières 1 1 extérieures, les lamelles supérieures ne sont pas au contact l’une de G au ire (à l’état déployé) mais sont suffisamment espacées pour permettre un repliement du dispositif alors que les lamelles inférieures sont juxtaposées l’une dans le prolongement de l’autre de façon à présenter des chants au contact en position déployée du dispositif.
Les lamelles supérieures et inférieures peuvent être formées de tout matériau polymère ou composite à matrice polymère tel que défini ci-dessus en ce qui concerne les secteurs centraux. La bande de tissu est liée (par collage ou par copolymérisation ou fusion préalable des lamelles) aux lamelles supérieures et aux lamelles inférieures, la bande n’est pas bée aux lamelles supérieures dans la zone de la bande formant charnière. La bande de tissu n’est liée aux lamelles supérieures qu’en regard des lamelles inférieures.
La figure 2 illustre un état replié du dispositif. Un déploiement spontané du dispositif vers l’état déployé tel que représenté en figure 1 peut être réalisé très rapidement à partir de l’état représenté à la figure 2. D’autres formes de pliages que celle représentée sont également envisageables.
Dans la première variante de réalisation selon l'invention représentée aux figures 1 et 2, le dispositif selon l’invention comprend en outre une membrane 8 disposée sous les secteurs centraux, du côté de la surface convexe (à l’état déployé) du dispositif. La membrane 8 est souple et électriquement conductrice et adaptée pour réfléchir les ondes électromagnétiques (au moins dans une bande de fréquences prédéterminée). Dans cette variante de réalisation, les secteurs centraux et les charnières peuvent être formés de matériaux transparents auxdïtes ondes électromagnétiques (par exemple en matériau composite à matrice époxy comprenant des renforts sous forme de fibres en aramide ou en verre), les ondes électromagnétiques étant réfléchies par ladite membrane 8 dans le cas où le dispositif selon l’invention est utilisé à titre d’antenne. Ladite membrane 8 peut être formée d’au moins un matériau choisi dans le groupe formé des matériaux comprenant des particules, des fibres ou des mâts de fibres métalliques, des matériaux comprenant des fibres de carbone, des polyesters, leurs composites et leurs mélanges. Ladite membrane 8 peut être fixée au dispositif par collage à Laide d’un matériau adhésif (disposé par exemple en certains points du dispositif, des charnières ou des secteurs centraux, ou toute ou partie de la surface inférieure convexe des secteurs centraux), par fusion avec la matrice polymère des secteurs centraux, par couture, ..
Dans une deuxième variante de réalisation selon l’invention représentée aux figures 3 à 5, un dispositif selon G invention comprend quatre secteurs centraux 30 reliés entre eux par des charnières 31. Chaque secteur centra! 30, s’étend à partir d’une portion centrale 35 en tonnant, dans un état déployé du dispositif, une surface principale 40 dont la forme géométrique présente un contour périphérique 6 circonscrivant lesdits secteurs centraux. Chaque secteur centrai 30 est relié latéralement à deux autres secteurs centraux et chaque secteur central 30 est relié à un autre secteur central par une charnière 31, chaque charnière 31 permettant un pivotement desdits secteurs centraux les uns par rapport aux autres.
Chaque charnière 31 s’étend selon une direction radiale joignant ladite portion centrale à un point dudit contour périphérique de la surface principale 40. Chaque secteur central 30 est élastique en flexion avec une forme au repos correspondant à un gauchissement de ce secteur central. Dans un état déployé du dispositif représenté à la figure 5, les secteurs centraux 30 présentent un gauchissement double tel que la surface principale 40 est paraboloïdale. Le fait que la surface principale 40, et en particulier chaque secteur central, présente une double courbure signifie que chaque secteur centrai présente une courbure radiale et une courbure latitudinale, La courbure radiale et la courbure latitudinale de la surface principale 40 (et de chaque secteur central) sont de même signe.
Chaque secteur central 30 présente un chant 22 d’extrémité périphérique et un chant 24 d’extrémité centrale. Chaque chant 22 d’extrémité périphérique est courbe et suit la courbure latitudinale de chaque secteur central. Chaque chant 24 d’extrémité centrale est également courbe et suit la courbure latitudinale de chaque secteur central, la portion centrale du dispositif représenté correspondant à un évidement circulaire. Les quatre secteurs centraux du dispositif représenté aux figures 3 à 5 sont identiques et présentent les mêmes dimensions.
Le dispositif selon la première variante de réalisation comprend un support 28 auquel est fixé en un point d’un secteur central du dispositif disposé sur la face convexe opposée à la surface principale 40 concave du dispositif. Le support est formé d’une tige 28 susceptible d’être fixée à un autre élément.
Les secteurs centraux 30 peuvent être écartés ou rapprochés l’un de l’autre, par pi votement autour des charnières. Lorsque le dispositif se trouve à l’état replié, chaque secteur central est plus aplati élastiquement en flexion que le gauchissement qu’il présente à l’état déployé, de sorte que le dispositif est rappelé à l’état déployé par déformation élastique en flexion de chaque secteur central 30.
Dans le mode de réalisation représenté aux figures 3 à 5, les secteurs centraux 30 du dispositif sont formés d’un matériau composite à matrice polymère, des fibres telles que des fibres de carbone s’étendant au sein de ladite matrice polymère des secteurs centraux 30. Les fibres s’étendant au sein de la matrice polymère des secteurs centraux peuvent également s’étendre au sein des charnières 31 dont la matrice polymère est distincte et plus souple en flexion que la matrice polymère des secteurs centraux, par exemple tel que décrit dans WO 2010/034946 en ce qui concerne les matériaux formant la charnière flexible et les plaquettes rigides d’un dispositif selon WO 2010/034946.
Le matériau formant chaque secteur central peut par exemple être choisi parmi les polymères thermoplastiques : polyéthylènes, polypropylènes, polytéréphtalates d’éthylène (PET), polystyrènes, polycarbonates, polyéthers, polyéthers céione ; ou thermodurcissables : résines polyester, résines époxv, résines phénoliques, résines polyimides, résines cyanate ester et résines de mélamine. Le matériau formant chaque secteur central peut également être choisi parmi les matériaux composites, notamment les matériaux composites à matrice polymère (thermoplastique ou thermodurcissable) au sein de laquelle s’étend au moins un renfort tel que des particules (minérales, céramiques ou encore métalliques), des tissus de fibres synthétiques (fibres de carbone, fibres de verre, fibres aramides, fibres de bore...), des fils de fibres synthétiques (fibres de polyamide, fibres de polyester, fibres de polyéthylène, chlorofibres, fibres acryliques, fibres de polvpropylène, fibres de polyuréthane...), des fibres métalliques, des fibres de béryllium, des fibres céramiques, des fibres cellulosiques et leurs mélanges.
Les figures 4 et 5 illustrent différents états repliés du dispositif. Un déploiement spontané du dispositif vers l’état déployé tel que représenté en figure 3 peut être réalisé très rapidement à partir de chacun des états représentés aux figures 4 et 5. D'autres formes de pliages que celles représentées sont également envisageables.
Dans une troisième variante de réalisation selon l'invention représentée aux figures 6 à 8, un dispositif selon l’invention comprend six secteurs centraux 52 reliés entre eux par des charnières formés de liens 50, 54, 56. Chaque secteur centrai 52, s’étend à partir d’une portion centrale 35 en formant, dans un état déployé du dispositif, une surface principale 59 dont la forme géométrique présente un contour périphérique 6 circonscrivant lesdits secteurs centraux. Chaque secteur central 52 est relié latéralement à deux autres secteurs centraux et chaque secteur central 52 est relié à un autre secteur central par une charnière comprenant des liens 50, 54, 56, chaque charnière permettant un pivotement desdits secteurs centraux les uns par rapport, aux autres.
Chaque charnière comprend au moins trois groupes de liens : les liens 50 de compression, les liens 54 de traction et les liens 56 d’alignement. Chaque lien 50 de compression est adapté pour être plaqué sur les faces des secteurs centraux disposées à l’extérieur de la charnière en position repliée. Chaque lien 54 de traction est adapté pour relier en au moins un point les faces des secteurs centraux disposées à l'intérieur de la charnière en position repliée. Chaque lien 56 d’alignement comprend deux bandes flexibles non extensibles (rigides en traction) juxtaposées fixées respectivement et alternativement entre la surface concave et la surface convexe de deux secteurs centraux adjacents.
Chacun de ces liens est formé d’une bandelette. Le matériau utilisé pour les bandelettes est choisi pour être relativement inextensible, c’est-à- dire que le module d'Y oung du matériau est tel que l'allongement, des bandelettes est négligeable par rapport à leur longueur sous l'effet des efforts appliqués, De même, ce matériau est choisi pour être suffisamment souple en flexion pour permettre le repliement et le déploiement des secteurs centraux. Ces bandelettes peuvent être fixées sur les faces des secteurs centraux par collage, boulonnage ou rivetage ou tout autre moyen de fixation.
La figure 8 est une vue schématique de dessus d’un dispositif selon l’invention dans un état déployé, c’est-à-dire du dispositif vu du côté de la face principale concave du dispositif.
Dans une quatrième variante de réalisation selon l'invention représentée aux figures 9 à 1 1 , un dispositif selon l’invention comprend huit secteurs centraux 62 reliés entre eux par des charnières radiales 60. Chaque secteur central s’étend à partir d’une portion centrale 35. Chaque secteur central 62 est prolongé selon une direction radiale par un secteur périphérique 65, chaque secteur périphérique 65 étant relié à un secteur central 62 par une charnière périphérique 61 , chaque charnière périphérique 61 s’étendant selon la direction latitudinale, Les secteurs centraux 62 et les secteurs périphériques 65 s’étendent en formant, dans un état déployé du dispositif, une surface 69 dont la forme géométrique présente un contour périphérique circonscrivant lesdits secteurs centraux 62 et lesdits secteurs périphériques 65. Chaque secteur central 62 est relié latéralement à deux autres secteurs centraux et chaque secteur central 62 est relié à un secteur périphérique 65 par une charnière 61 périphérique, chaque charnière 61 périphérique permettant un pivotement desdits secteurs périphériques 65 par rapport aux secteurs centraux 62,
Chaque charnière 61 s’étend scion une direction radiale joignant ladite portion centrale 35 à un point dudit contour périphérique de la surface 69. Chaque secteur central 62 et chaque secteur périphérique 65 sont élastique en flexion avec une forme au repos correspondant à un gauchissement de ce secteur central ou périphérique. Dans un état déployé du dispositif représenté à la figure 9, les secteurs centraux 62 et les secteurs périphériques 65 présentent un gauchissement double tel que la surface 69 est paraboloïdale. Le fait que la surface 69, et en particulier chaque secteur central, présente une double courbure signifie que chaque secteur central et chaque secteur périphérique présente une courbure radiale et une courbure latitudinale. La courbure radiale et La courbure latitudinale de la surface 69 (et de chaque secteur central et de chaque secteur périphérique) sont de même signe,
Chaque secteur périphérique 65 présente un chant d’extrémité périphérique et un chant d’extrémité centrale. Chaque chant d’extrémité périphérique est courbe et suit la courbure latitudinale de chaque secteur périphérique. Chaque chant d’extrémité centrale est également courbe et suit la courbure latitudinale de chaque secteur central, la portion centrale 35 du dispositif représenté correspondant à un évidement circulaire,
Les huit secteurs centraux 62 du dispositif représenté aux figures 9 et 10 sont identiques et présentent les mêmes dimensions.
Les secteurs centraux 62 peuvent être écartés ou rapprochés Lun de l’autre, par pivotement autour des charnières radiales 60. Lorsque le dispositif se trouve à l’état replié, chaque secteur central est plus aplati él astiqueraient en flexion que le gauchissement qu’il présente à l’état déployé, de sorte que le dispositif est rappelé à l’état déployé par déformation élastique en flexion de chaque secteur central 62 (et de chaque secteur périphérique 65).
Chaque secteur périphérique 65 comprend une portion principale 68 et une portion secondaire 67 reliées entre elles par une charnière secondaire 63. Pour pouvoir replier le dispositif à partir de la position déployée représentée en figure 9, les secteurs centraux 62 sont repliés en repliant alternativement une charnière radiale 60 sur deux vers l’intérieur (ou le centre) de la surface 69 concave (à l’état déployé représenté en figure 9)—en formant une charnière « interne »-, et une charnière radiale 60 sur deux restant à l’extérieur et formant une charnière « externe », et les secteurs périphériques 65 peuvent être repliés vers les faces convexes des secteurs centraux 62 par pivotement autour de charnières périphériques 61. Les portions secondaires 67, adjacentes entre elles de part et d’autre de quatre des huit charnières radiales 60, peuvent être repliées l’une par rapport à l’autre par pivotement autour des charnières radiales 60 comme on peut le voir sur les figures 10 et 1 1. Une position repliée (non représentée) encore plus compacte que celle représentée à la figure 1 1 peut également être obtenue en rapprochant d’avantage les secteurs repliés les uns des autres.
Lorsque l’on replie la couronne formée par les secteurs périphériques 65, les charnières périphériques 61, courbes en position déployée du dispositif, deviennent rectilignes. Lorsque l’on replie ensuite les secteurs centraux 62 les uns par rapport aux autres, les secteurs centraux 62 sont plus aplatis élastiquement en flexion que le gauchissement qu’ils présentent à l’état déployé.
A partir de l’état replié d’un tel dispositif, par exemple tel que représenté à la figure 1 1 , un déploiement spontané du dispositif vers l’état déployé tel que représenté à la figure 9, via l’état partiellement replié représenté à la figure 10, peut être réalisé très rapidement, chacun des secteurs 62 et 65 étant moteurs et chacune des charnières 60, 61, 63 étant motrices en ce qu’ils sont rappelés élastiquement en flexion vers leur état de repos correspondant à leur position à l’état déployé du dispositif.
Le matériau formant chaque secteur central et chaque secteur périphérique peut également être choisi parmi les polymères thermoplastiques : polyéthylènes, polypro pylènes, polytéréphtalates d’éthylène (PET), polystyrènes, polycarbonates, poîyéthers, polyéthers cétone ; ou thermodurcissables : résines polyester, résines époxy, résines phénoliques, résines polymtides, résines cyanate ester et résines de mélamine. Le matériau formant chaque secteur peut également être choisi parmi les matériaux composites, notamment les matériaux composites à matrice polymère (tliermoplastique ou thermodurcissable) au sein de laquelle s’étend au moins un renfort tel que des particules (minérales, céramiques ou encore métalliques), des tissus de fibres synthétiques (fibres de carbone, fibres de verre, fibres aramides, fibres de bore...), des fils de fibres synthétiques (fibres de polyamide, fibres de polyester, fibres de polyéthylène, chlorofibres, fibres acryliques, fibres de polypropyiène, fibres de polyuréthane... ), des fibres métalliques, des fibres de béryllium, des fibres céramiques, des fibres cellulosiques et. leurs mélanges.
Dans le mode de réalisation représenté aux figures 9 et 10, les secteurs centraux 62 et les secteurs périphériques 65 du dispositif sont formés d’un matériau composite à matrice polymère, des fibres telles que des fibres de carbone s’étendant au sein de ladite matrice polymère des secteurs. Les fibres s’étendant au sein de la matrice polymère des secteurs peuvent également s’étendre au sein des charnières 60, 61, 63 dont la matrice polymère est distincte et plus souple en flexion que la matrice polymère des secteurs, par exemple tel que décrit dans WO 2010/034946 en ce qui concerne les matériaux formant la charnière flexible et les plaquettes rigides d’un dispositif selon WC) 2010/034946.
Dans les variantes de réalisation représentées, chaque secteur du dispositif présente une forme paraboloïdale aux dimensions externes identiques d’un secteur à l’autre. Toutefois, il est également possible de concevoir un dispositif dont chacun des secteurs ne présenterait pas les mêmes dimensions.
Cependant, dans la variante représentée, dans laquelle les secteurs centraux et le cas échéant, les secteurs périphériques, présentent des courbures radiales et latitudinales identiques et des dimensions externes identiques, les dispositifs ainsi formés présentent un encombrement minimum eu position repliée.
L’invention peut faire l’objet de nombreuses variantes et applications autres que celles décrites ci-dessus. En particulier, il va de soi que sauf indication contraire les différentes caractéristiques structurelles et fonctionnelles de chacun des modes de réalisation décrits ci-dessus ne doivent pas être considérées comme combinées et/ou étroitement et/ou inextricablement liées les unes aux autres, mais au contraire comme de simples juxtapositions. En outre, les caractéristiques structurelles et/ou fonctionnelles des différents modes de réalisation décrits ci-dessus peuvent faire l’objet en tout ou partie de toute juxtaposition différente ou de toute combinaison différente. Par exemple, un dispositif pliahle/déployable comprenant six secteurs centraux reliés deux à deux entre eux par des gonds flexibles, chaque charnière radiale comportant par exemple deux ou trois gonds flexibles répartis entre la portion centrale et le contour périphérique de ladite surface principale.

Claims

REVENDICATIONS
1/ - Dispositif pliable/déployable comprenant au moins quatre secteurs (4, 30, 62) centraux s’étendant chacun à partir d’une portion centrale (5, 35) et en formant, dans un état déployé dudit dispositif, une surface, dite surface principale (20, 40, 69), dont la forme géométrique présente un contour périphérique (6) circonscrivant lesdits secteurs centraux, dispositif dans lequel :
chaque secteur central est relié latéralement à deux autres secteurs centraux,
chaque secteur central est relié à un autre secteur central par une charnière, dite charnière radiale (1 0, 60), chaque charnière radiale (10) s’étendant selon une direction radiale joignant ladite portion centrale à un point dudit contour périphérique de ladite surface principale, chaque charnière radiale permettant un pivotement desdits secteurs centraux les uns par rapport aux autres,
caractérisé en ce qu’à l’état déployé dudit dispositif ;
ladite surface principale (20, 40, 69) est une surface gauche non réglée,
la forme de chaque secteur (4, 30, 62) central présente un gauchissement double tel que :
o la section droite de ladite surface principale (20, 40, 69) par tout plan radial comprenant une direction radiale du dispositif est courbée selon une première courbure, dite courbure radiale (2),
o la section droite de ladite surface principale (20, 40) par tout plan, dit plan latîtudinal, comprenant une direction, dite direction latitudinale est courbée selon une deuxième courbure, dite courbure latitudinale (3), ladite direction latitudinale désignant toute direction passant par deux charnières radiales distinctes,
o ladite courbure radiale et ladite courbure latitudinale sont de même signe,
chaque secteur (4, 30, 62) centrai est élastique en flexion, de sorte que. dans tout état replié dudit dispositif, chaque secteur (4, 30, 62) central est plus aplati élastiquement en flexion que le gauchissement qu’il présente dans ledit état déployé, le dispositif étant rappelé à l’état déployé par déformation élastique en flexion de chaque secteur central.
2/ - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque charnière ( 10, 60, 61, 63) est une charnière flexible.
3/ - Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque charnière ( 10, 60, 61, 63) est courbe à l’état déployé dudit dispositif
4/ ~ Dispositif selon l’une des revendications I à 3, caractérisé en ce qu’il existe une pluralité de pians radiaux tels que deux charnières radiales (10) s’étendent dans un même plan radial,
5/ - Dispositif selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu’il comprend un nombre pair de secteurs (4, 30, 62) centraux.
6/ - Dispositif selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu’il comprend un nombre de secteurs (4, 30, 62) centraux inférieur ou égal à 10,
7/ - Dispositif selon Tune des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite surface principale (20, 40, 59, 69) présente une forme générale choisie dans le groupe formé des paraboloïdes, des hyperboloïdes et des ellipsoïdes.
8/ - Dispositif scion l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ladite surface principale (20, 40, 69) présente un centre de symétrie.
9/ - Dispositif selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que chaque charnière (10, 1 1, 31, 60, 61, 63) est formée en un matériau plus flexible que le matériau formant iesdîts secteurs (4, 30).
10/ - Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que chaque secteur (4, 30, 62) central est formé d’au moins un matériau composite comprenant au moins une armature de renfort s’étendant au sein d’au moins une matrice,
1 1/ - Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que chaque charnière (31 , 60, 61, 63) est formée d’au moins une couche de liaison d’une structure de renfort s’étendant en continuité et en commun entre au moins deux secteurs (4, 30, 62) centraux.
12/ - Dispositif selon Tune des revendications 1 à 1 1 , caractérisé en ce que ladite couche de liaison s’étend au sein d’une matrice formée en matériau plus souple en flexion que le matériau constituant une matrice de matériau composite formant iesdits secteurs (4, 30, 62) centraux,
1 3/ - Dispositif selon l' une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que iesdits secteurs (4, 30, 62) centraux et chaque charnière (10, 60, 61 , 63) sont formés d’un même matériau polymère, chaque charnière (10, 60, 61, 63) étant une charnière film, présentant une épaisseur inférieure à l’épaisseur desdits secteurs centraux,
14/ - Dispositif selon l’une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu’il comprend un support (25, 28) auquel est fixé au moins un secteur (4, 30, 62) central ou au moins une charnière (10, 60, 61 , 63),
15/ - Dispositif selon l’une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu’il comprend au moins un matériau adapté pour réfléchir les ondes électromagnétiques, de sorte que la surface principale réfléchisse, au moins en partie, les ondes électromagnétiques,
16/ - Dispositif selon l’une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu’il comprend en outre des secteurs périphériques (65), chaque secteur périphérique étant relié à un secteur central par une charnière périphérique (61), chaque charnière périphérique (61 ) s’étendant selon ladite direction latitudinale.
17/ - Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce que chaque secteur périphérique (65) est relié à un autre secteur périphérique par une charnière radiale (60), chaque secteur périphérique (65) comprenant une portion principale (68) et une portion secondaire (67) reliées entre elles par une charnière secondaire (63).
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