Mástil desplegable.

Sistema de reflector para aplicaciones espaciales que incluye un reflector (6) de antena con un mástil

(5) articulado de soporte, teniendo el mástil al menos dos secciones de brazo y al menos tres uniones (10, 11, 12) conectadas de manera articulada en las que una primera sección de brazo se conecta entre una primera unión y una segunda unión, y una segunda sección de brazo se conecta entre la segunda unión y una tercera unión, y que está adaptado y dispuesto para portar el reflector de antena de modo que, en uso, el reflector puede moverse entre una primera posición recogida en la que el reflector está encajado dentro de un volumen predeterminado de un vehículo espacial y una segunda posición desplegada en la que el reflector está desplegado en el espacio, en el que una de las secciones de brazo es un ángulo ubicado entre dos de dichas uniones articuladas para permitir la recogida del reflector en dicha primera posición recogida, estando el ángulo adaptado y dispuesto de tal manera que se extiende al menos parcialmente a lo largo de la circunferencia del reflector cuando está en estado recogido.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/GB2005/050045.

Solicitante: ASTRIUM LIMITED.

Inventor/es: BROOKS,RAYMOND JOHN, BAKER,TREVOR CHARLES.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > ANTENAS (elementos radiantes o antenas para calentamiento... > Detalles de dispositivos asociados a las antenas... > H01Q1/28 (Adaptación para la utilización en o sobre aviones, misiles, satélites o globos)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > AERONAVES; AVIACION; ASTRONAUTICA > ASTRONAUTICA; VEHICULOS O EQUIPOS A ESTE EFECTO (aparatos... > Vehículos espaciales > B64G1/22 (Partes de vehículos espaciales o equipos especialmente adaptados para ser instalados en, o acoplados a, vehículos espaciales)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > AERONAVES; AVIACION; ASTRONAUTICA > ASTRONAUTICA; VEHICULOS O EQUIPOS A ESTE EFECTO (aparatos... > Vehículos espaciales > B64G1/66 (Disposiciones o adaptaciones de aparatos o instrumentos no previstas en otro lugar (instrumentos en sí , ver las clases apropiadas, p. ej. antenas utilizadas en satélites H01Q 1/28))
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS > ANTENAS (elementos radiantes o antenas para calentamiento... > Dispositivos para la reflexión, refracción, difracción... > H01Q15/16 (curvadas según dos dimensiones, p. ej. paraboloidal)

PDF original: ES-2539205_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Mástil desplegable

Campo de la invención 5

La presente invención se refiere a mejoras referentes a mástiles desplegables. Más particularmente, pero no exclusivamente, la presente invención se refiere a mejoras referentes a mástiles articulados para el despliegue de uno o más reflectores de antena en el espacio, tales como los conocidos por ejemplo por el documento US-B-6424314. 10

Antecedentes de la invención

Se sabe que las antenas con reflectores descentrados individuales con longitudes focales cortas desplegadas convencionalmente en misiones espaciales tienen una aplicabilidad limitada para coberturas de haces conformados 15 de polarización lineal debido a sus escasas propiedades de polarización cruzada. Éstas son generalmente incompatibles con las rigurosas especificaciones impuestas en tales misiones espaciales, que normalmente dictan el uso de reflectores sensibles a la polarización o geometrías de reflectores descentrados dobles (por ejemplo, geometrías de reflectores de tipo gregoriano) . Tales geometrías tienden a presentar una desventaja significativa en cuanto a la masa y la cantidad de espacio de alojamiento ocupado para alojar las piezas componentes. 20

Debe entenderse que los reflectores descentrados individuales generan altos niveles de polarización cruzada debido a su asimetría fundamental. Esto puede reducirse si se aumenta la longitud focal del reflector con respecto al diámetro de abertura. Recientes estudios de despliegue de dos configuraciones de reflector han mostrado que las longitudes focales largas son ventajosas en la mejora del rendimiento de barrido global, de modo que pueden usarse 25 adecuadamente sistemas de longitud focal larga desplegados por mástil en aplicaciones de múltiples haces. Tales sistemas están proponiéndose cada vez más para el mercado de la banda Ka emergente. También se ha encontrado que cuando la razón de la longitud focal con respecto al diámetro se aproxima a 2, el rendimiento de polarización cruzada mejora suficientemente de modo que la antena puede usarse para haces conformados polarizados dobles en la banda Ku, por ejemplo. 30

Objetos y sumario de la invención

La presente invención tiene el objetivo de superar o al menos reducir sustancialmente algunos de los problemas anteriormente mencionados asociados con diseños conocidos. 35

Un objeto principal de la presente invención es proporcionar una estructura de soporte compacta y sencilla para un despliegue eficaz de uno o más reflectores de antena desde un único lateral del vehículo espacial. Debe entenderse que la estructura de la invención encuentra utilidad en el despliegue de soporte de múltiples reflectores en diversas misiones espaciales, y presenta una clara ventaja estructural en cuanto al ahorro de peso, la simplicidad del diseño 40 (ocupando menos espacio de alojamiento) y un alojamiento eficaz de sus aberturas/reflectores.

Otro objeto principal de la presente invención es proporcionar una estructura de soporte que puede desplegar reflectores de antena de diámetro relativamente grande con longitudes focales largas (normalmente, con razones de longitud focal con respecto a diámetro de más de dos) , proporcionando un aislamiento y rendimiento de polarización 45 cruzada aceptables. Esto evita ventajosamente la necesidad de diseños de subreflectores complejos (gregorianos) .

Otro objeto principal de la presente invención es proporcionar una estructura de soporte con una configuración flexible de piezas que puede adaptarse adecuadamente para su uso con una amplia gama de diámetros y longitudes focales de reflectores de antena. 50

En términos generales, la presente invención se basa en el concepto de proporcionar un reflector de antena portado por un mástil extensible de una longitud suficiente predeterminada de modo que el reflector puede moverse de manera controlada mediante extensión del mástil desde una posición recogida hasta una posición desplegada requerida. 55

Más particularmente, se proporciona un sistema de reflector para aplicaciones espaciales que incluye un reflector de antena con un mástil articulado de soporte, definiendo el mástil varias uniones conectadas de manera articulada y estando adaptado y dispuesto para portar el reflector de antena de modo que, en uso, el reflector puede moverse entre una primera posición recogida en la que el reflector está encajado dentro de un volumen predeterminado de un 60 vehículo espacial y una segunda posición desplegada en la que el reflector está desplegado en el espacio, en el que el mástil incluye un ángulo para permitir la recogida del reflector en dicha primera posición recogida, estando el ángulo adaptado y dispuesto para permitir colocar el mástil en la circunferencia del reflector cuando está en el estado recogido.

En esta memoria descriptiva, debe entenderse que el término "ángulo" en el diseño de mástil propuesto se usa para querer decir o cubrir cualquier curvatura o curva en el mástil que permite que la estructura de mástil siga la circunferencia/periferia del reflector (portado por el mismo) y que aproveche los puntos de anclaje de montaje.

Ventajosamente, esto le permite a la estructura de mástil, cuando se usa en un vehículo espacial, aprovechar los puntos de anclaje de montaje del vehículo espacial para limitación de lanzamiento. Por tanto, en el contexto del 5 despliegue de reflector de antena desde la pared lateral de un vehículo espacial, el "ángulo" se usa eficazmente para recoger el mástil con reflector cerca de la pared lateral del vehículo espacial, permitiendo atar el mástil para el lanzamiento. En el contexto del despliegue de múltiples reflectores desde la pared lateral de un vehículo espacial, el "ángulo" permite una disposición óptima de mástiles y reflectores en la configuración recogida. En esta configuración recogida, los mástiles están colocados en la circunferencia/periferia de los reflectores, permitiendo por tanto recoger 10 los reflectores muy cerca unos de otros y por tanto ayudando al alojamiento dentro del fuselaje del vehículo de lanzamiento.

Ventajosamente, la articulación del diseño del mástil se logra mediante hasta cuatro uniones conectadas de manera articulada de un único eje. Estas uniones son convenientemente o bien motores paso a paso con salida de impulsión 15 armónica o bien articulaciones mecánicas accionadas por resorte.

Opcionalmente, se proporciona orientación de antena mediante el uso de un mecanismo de orientación de antena de dos ejes o mediante el uso de unidades de impulsión armónica de motor paso a paso articuladas. Convenientemente, las funciones del mecanismo de orientación de antena (APM) de dos ejes se montan por 20 separado en el brazo de soporte del mástil y en el reflector de antena. Por ejemplo, en el contexto del despliegue de reflector de antena desde una pared lateral de un vehículo espacial, una de las dos funciones de APM de dos ejes puede incorporarse en el mástil cerca del vehículo espacial, y la otra montarse en la parte trasera del reflector. Esto tiene la ventaja de reducir/minimizar la carga de masa montada en el reflector, al tiempo que se proporciona la geometría de dos ejes requerida. 25

Ventajosamente, el mástil está configurado para ser lo suficientemente largo como para portar un reflector de antena de hasta 3, 5 metros de diámetro con una longitud focal asociada de hasta 7 metros (cuando se despliega) . Para el despliegue de reflector de antena desde un vehículo espacial, esto puede lograr un buen rendimiento de RF desde un único reflector descentrado, reduciendo la necesidad de un diseño gregoriano de antena y por tanto ahorrando 30 masa y espacio en el vehículo espacial. Además, usando un mástil lo suficientemente largo para el despliegue... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Sistema de reflector para aplicaciones espaciales que incluye un reflector (6) de antena con un mástil (5) articulado de soporte, teniendo el mástil al menos dos secciones de brazo y al menos tres uniones (10, 11, 12) conectadas de manera articulada en las que una primera sección de brazo se conecta entre una 5 primera unión y una segunda unión, y una segunda sección de brazo se conecta entre la segunda unión y una tercera unión, y que está adaptado y dispuesto para portar el reflector de antena de modo que, en uso, el reflector puede moverse entre una primera posición recogida en la que el reflector está encajado dentro de un volumen predeterminado de un vehículo espacial y una segunda posición desplegada en la que el reflector está desplegado en el espacio, en el que una de las secciones de brazo es un ángulo ubicado 10 entre dos de dichas uniones articuladas para permitir la recogida del reflector en dicha primera posición recogida, estando el ángulo adaptado y dispuesto de tal manera que se extiende al menos parcialmente a lo largo de la circunferencia del reflector cuando está en estado recogido.

2. Sistema de reflector según la reivindicación 1, en el que hay cuatro uniones conectadas de manera 15 articulada de un único eje.

3. Sistema de reflector según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que una o más de dichas uniones (10, 11, 12) conectadas de manera articulada comprenden una unidad de impulsión armónica de motor paso a paso articulada. 20

4. Sistema de reflector según la reivindicación 1, 2 ó 3, en el que una o más de dichas uniones (10, 11, 12) conectadas de manera articulada comprenden una articulación mecánica accionada por resorte.

5. Sistema de reflector según cualquier reivindicación anterior, que comprende además medios de orientación 25 de antena.

6. Sistema de reflector según la reivindicación 5, en el que los medios de orientación de antena se basan en la aplicación de un mecanismo de orientación de antena de 2 ejes.

7. Sistema de reflector según la reivindicación 6, en el que el mecanismo de orientación de antena de 2 ejes está montado por separado en el mástil (5) y el reflector (6) .

8. Sistema de reflector según cualquier reivindicación anterior, en el que el mástil está configurado para ser lo suficientemente largo como para portar un reflector (6) de antena de aproximadamente 3, 5 metros de 35 diámetro con una longitud focal asociada de aproximadamente 7 metros.

9. Sistema de reflector según cualquier reivindicación anterior, en el que las uniones (10, 11, 12) conectadas de manera articulada se sujetan usando medios de abrazadera metálica con un grado de flexibilidad para adaptarse a cambios en las propiedades de material del mástil (5) en respuesta a variaciones de 40 temperatura de entre +140ºC y -180ºC.

10. Satélite o vehículo espacial que incorpora en uno/cada uno de sus laterales un sistema de reflector según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9.

11. Satélite o vehículo espacial que incorpora un sistema de reflector según la reivindicación 10, en el que un extremo (8) del mástil (5) está montado en una estructura (20) de alimentación asociada del vehículo espacial y el extremo (7) opuesto del mástil está montado en el reflector (6) de antena.

12. Satélite o vehículo espacial según la reivindicación 10 u 11, en el que la estructura (20) de alimentación 50 asociada está montada en una superficie (21) formada por separado del satélite/vehículo espacial.

13. Satélite o vehículo espacial según la reivindicación 10, 11 ó 12, en el que el reflector (6) , cuando está en posición recogida, está montado de manera plegable en una pared lateral del vehículo espacial en una pluralidad de puntos de retención, puntos de retención que se liberan operativamente antes del despliegue 55 del reflector.

14. Satélite o vehículo espacial según la reivindicación 13, en el que dichos puntos de retención están formados tal como para proporcionar un grado de elasticidad en varias direcciones predeterminadas, permitiendo que el mástil (5) y la estructura del vehículo espacial no confieran cargas de expansión térmica no deseadas 60 uno sobre el otro.

15. Satélite o vehículo espacial según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14, que incorpora en uno/cada uno de sus laterales dos o más de dichos sistemas de reflector que permiten desplegar dos o más de dichos reflectores (6, 16) desde uno/cada lateral del satélite/vehículo espacial. 65

16. Satélite o vehículo espacial según la reivindicación 15, en el que las porciones de ángulo se extienden al menos parcialmente a lo largo de las circunferencias respectivas de los reflectores (6, 16) asociados cuando están en estado recogido, tal como para permitir apilar los reflectores juntos dentro de un espacio definido por un fuselaje del vehículo de lanzamiento asociado.

17. Satélite o vehículo espacial que incorpora en uno de sus laterales

(a) un primer sistema de reflector con mástil (5) del tipo reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9; y

(b) un segundo sistema de reflector diferente que comprende una estructura (39) de soporte montada de manera articulada para portar una pluralidad de reflectores (40, 41) de antena.