Dispositivo de despliegue y de apuntamiento de elementos estructurales en un entorno espacial.

Dispositivo de despliegue y de apuntamiento de elementos estructurales (26,

27, 28, 29) destinados a serpuestos en órbita terrestre que comprende:

· una pluralidad de elementos estructurales (26, 27, 28, 29) conectados entre sí por articulaciones (232, 233),formando el conjunto un brazo articulado conectado a una carga útil (30) por un encastre;

- comprendiendo las articulaciones (232, 233) al menos un perno de enlace que permite hacer girardos elementos estructurales (26, 27, 28, 29) consecutivos el uno respecto del otro,

- comprendiendo el encastre un perno de enlace que permite girar el primer elemento estructural(26) respecto de la carga útil (30);

· un sistema de bloqueo/desbloqueo (50, 51) que comprende al menos un dispositivo de bloqueo dispuestoen una articulación (232, 233) que permite el bloqueo de al menos un perno de enlace;

· un sistema de acoplamiento que comprende un primer modo de acoplamiento que permite la rotación decada uno de los elementos estructurales (26, 27, 28, 29) según una ley de rotación predefinida.

· al menos un motor (21) que permite activar el sistema de acoplamiento, estando dicho motor posicionado alnivel de una articulación, denominada articulación motriz.

caracterizado porque, el sistema de bloqueo (50, 51) permite desactivar el primer modo de acoplamiento y activarun segundo modo de acoplamiento, permitiendo el segundo modo de acoplamiento conservar el desbloqueo de unperno de enlace de al menos una articulación, denominada articulación de apuntamiento, implicando la rotación delmotor (21) la rotación de la articulación de apuntamiento.

Dispositivo de despliegue y de apuntamiento de elementos estructurales en un entorno espacial

La presente invención se refiere al ámbito de los dispositivos articulados destinados a ser situados en una carga útil puesta en órbita terrestre. Más en particular, la invención se refiere al ámbito de los satélites que comprenden estructuras a desplegar tales como generadores solares. Finalmente, la invención se refiere a los dispositivos que tienen dos fases de vida, de las cuales la primera fase comprende el despliegue de elementos estructurales en el espacio y la segunda fase de vida comprende el apuntamiento de estos elementos hacia un objetivo durante el vuelo en órbita.

Actualmente, cuando los satélites se sitúan en órbita alrededor de la Tierra, necesitan una fase de despliegue de los elementos estructurales portadores de generadores solares o de antenas según la misión. Esta fase es particularmente crítica ya que condiciona el éxito de la misión.

El conjunto de los elementos estructurales es una estructura que forma un brazo articulado. En particular, entre estos elementos estructurales, hay horquillas y/o paneles solares y/o antenas. Estos elementos están unidos por articulaciones del encastre hasta el extremo del brazo articulado.

Para obtener una posición totalmente desplegada de los elementos estructurales y minimizar por una parte la distribución de la fuerza motriz sobre los elementos estructurales y por otra parte las interferencias cinemáticas entre los elementos, a menudo es necesario utilizar un sistema de acoplamiento que permite coordinar y articular de manera homogénea el despliegue de los elementos estructurales.

La estructura, inicialmente replegada, se despliega según una cinemática y una velocidad determinada. Todos los ángulos entre dos elementos estructurales consecutivos se abren según una ley determinada por el mecanismo de acoplamiento.

Un sistema de acoplamiento conocido utiliza poleas posicionadas en cada una de las articulaciones y cables que conectan las poleas permitiendo repercutir los esfuerzos entre los elementos estructurales durante el despliegue.

Para activar la primera articulación que comprende una primera polea, se sitúa generalmente un motor en el encastre, es decir al nivel de la primera articulación que une la carga útil del satélite y el primer elemento estructural.

Un sistema de despliegue según el preámbulo de la reivindicación 1 se describe también en el documento US 5833176.

Durante el despliegue, ciertas estructuras disponen, además del sistema de acoplamiento, de un sistema de bloqueo de las articulaciones entre sí. El sistema de bloqueo permite bloquear las articulaciones y por lo tanto las conjugaciones unidas a las articulaciones para el resto de la misión del satélite que ya no necesitará desplegar o replegar estos elementos estructurales. El bloqueo permite pasar de una primera fase de vida del satélite correspondiente a la puesta en órbita y al despliegue de sus elementos estructurales a una segunda fase de vida correspondiente a la propia misión, en la cual los elementos estructurales tendrán una movilidad propia.

Una vez desplegada la estructura, puede ser necesario, a lo largo de toda la duración de vida del satélite, apuntar los elementos estructurales hacia un objetivo. En esta segunda fase de vida, al ser realizado el despliegue de la estructura, es necesario, de acuerdo con las misiones, apuntar la estructura según una dirección de un objetivo. Por ejemplo, puede tratarse del sol, si la estructura comprende generadores solares tales como paneles solares, o bien una región geográfica en el planeta en el caso de una antena o bien un punto preciso del espacio según las necesidades.

Para asegurar la fase de despliegue, generalmente se disocia de la fase correspondiente a la misión. Actualmente, los medios motrices utilizados en cada fase de vida se tabican por seguridad. En particular, el motor que permite articular los elementos estructurales para apuntar a un objetivo es diferente del motor que permite el despliegue de la estructura. Los medios motrices son diferentes según la fase de vida ya que los mecanismos de articulación con y sin acoplamiento de las dos fases son diferentes.

Por lo general, el perno de enlace del encastre es fijo después del despliegue, se dice que está bloqueado. Existe en la técnica anterior, en el encastre de la carga útil, un perno de enlace que permite orientar la totalidad de la estructura desplegada, comprendiendo la estructura todos los elementos estructurales solidarios cuando están bloqueados entre sí.

Un inconveniente de las soluciones de la técnica anterior es el volumen y la masa de un segundo motor para apuntar la estructura desplegada hacia un objetivo.

Un segundo inconveniente es que el sistema de bloqueo bloquea el acoplamiento de las articulaciones y bloquea la estructura. No siendo ya utilizado el mecanismo de polea que permite desplegar los elementos estructurales. El segundo motor activa entonces articulaciones de la estructura para hacer girar una parte entera de las mismas. Esta solución implica que es necesario doblar el sistema de acoplamiento bloqueado por otro sistema que permite provocar la rotación de una parte de la estructura para hacerla girar hacia un objetivo.

Un objeto de la invención es solucionar los inconvenientes mencionados anteriormente.

Un objeto de la invención es mutualizar los medios motrices en las dos fases de vida. En particular, la invención

propone definir dos modos de motricidad del acoplamiento para cada una de las fases de vida. La invención comprende un sistema de bloqueo/desbloqueo que permite pasar de un primer modo de acoplamiento que comprende una primera ley de articulación de la estructura para el despliegue a un segundo modo de acoplamiento que comprende una segunda ley de articulación de la estructura para el apuntamiento de la estructura.

Ventajosamente, el dispositivo de despliegue y de apuntamiento de elementos estructurales destinados a ser 10 puestos en órbita terrestre comprende:

• una pluralidad de elementos estructurales conectados entre sí por articulaciones, formando el conjunto un brazo articulado conectado a una carga útil por un encastre;

- comprendiendo las articulaciones al menos un perno de enlace que permite hacer girar dos elementos estructurales consecutivos el uno respecto del otro,

-comprendiendo el encastre un perno de enlace que permite girar el primer elemento estructural respecto de la carga útil;

• un sistema de bloqueo/desbloqueo que comprende al menos un dispositivo de bloqueo dispuesto en una articulación que permite el bloqueo de al menos un perno de enlace;

• un sistema de acoplamiento que comprende un primer modo de acoplamiento que permite la rotación de 20 cada uno de los elementos estructurales según una ley de rotación predefinida.

• al menos un motor que permite activar el sistema de acoplamiento, estando dicho motor posicionado al nivel de una articulación, denominada articulación motriz.

Ventajosamente, el sistema de bloqueo permite desactivar el primer modo de acoplamiento y activar un segundo modo de acoplamiento, permitiendo el segundo modo de acoplamiento conservar el desbloqueo de un perno de

enlace de al menos una articulación, denominada articulación de apuntamiento, implicando la rotación del motor la rotación de la articulación de apuntamiento.

Ventajosamente, el sistema de acoplamiento comprende:

• una pluralidad de poleas conectadas por cables, de las cuales una polea está activada por el motor, denominada polea motriz, y;

• medios de fijación de las poleas a los elementos estructurales, comprendiendo cada una de las articulaciones al menos dos poleas de las cuales una está fijada a un elemento estructural corriente arriba, denominada polea corriente arriba, y la otra está fijada a un elemento estructural corriente abajo, denominada polea corriente abajo, comprendiendo el encastre una polea fijada al primer elemento estructural.

Ventajosamente, el sistema de bloqueo/desbloqueo comprende al menos un dispositivo de bloqueo/desbloqueo de una polea de acoplamiento respecto de la articulación.

Ventajosamente, la articulación... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo de despliegue y de apuntamiento de elementos estructurales (26, 27, 28, 29) destinados a ser puestos en órbita terrestre que comprende:

• una pluralidad de elementos estructurales (26, 27, 28, 29) conectados entre sí por articulaciones (232, 233) , formando el conjunto un brazo articulado conectado a una carga útil (30) por un encastre;

- comprendiendo las articulaciones (232, 233) al menos un perno de enlace que permite hacer girar dos elementos estructurales (26, 27, 28, 29) consecutivos el uno respecto del otro,

- comprendiendo el encastre un perno de enlace que permite girar el primer elemento estructural 10 (26) respecto de la carga útil (30) ;

• un sistema de bloqueo/desbloqueo (50, 51) que comprende al menos un dispositivo de bloqueo dispuesto en una articulación (232, 233) que permite el bloqueo de al menos un perno de enlace;

• un sistema de acoplamiento que comprende un primer modo de acoplamiento que permite la rotación de cada uno de los elementos estructurales (26, 27, 28, 29) según una ley de rotación predefinida.

• al menos un motor (21) que permite activar el sistema de acoplamiento, estando dicho motor posicionado al nivel de una articulación, denominada articulación motriz.

caracterizado porque, el sistema de bloqueo (50, 51) permite desactivar el primer modo de acoplamiento y activar un segundo modo de acoplamiento, permitiendo el segundo modo de acoplamiento conservar el desbloqueo de un perno de enlace de al menos una articulación, denominada articulación de apuntamiento, implicando la rotación del

motor (21) la rotación de la articulación de apuntamiento.

2. Dispositivo de despliegue y de apuntamiento de elementos estructurales (26, 27, 28, 29) destinados a la puesta en órbita terrestre según la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema de acoplamiento comprende:

• una pluralidad de poleas (22, 23, 24, 25) conectadas por cables, de las cuales una polea (22) está activada por el motor, denominada polea motriz, y;

• medios de fijación de las poleas (22, 23, 24, 25) a los elementos estructurales (26, 27, 28, 29) , comprendiendo cada una de las articulaciones al menos dos poleas de las cuales una (23, 24) está fijada a un elemento estructural corriente arriba, denominada polea corriente arriba, y la otra (23’, 24’) está fijada a un elemento estructural corriente abajo, denominada polea corriente abajo, comprendiendo el encastre una polea (22) fijada al primer elemento estructural (26) .

3. Dispositivo de despliegue y de apuntamiento de elementos estructurales (26, 27, 28, 29) destinados a la puesta en órbita terrestre según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque el sistema de bloqueo/desbloqueo (50, 51) comprende al menos un dispositivo de bloqueo/desbloqueo de una polea de acoplamiento respecto de la articulación.

4. Dispositivo de despliegue y de apuntamiento de elementos estructurales (26, 27, 28, 29) destinados a la puesta

en órbita terrestre según la reivindicación 3, caracterizado porque la articulación que comprende el motor (21) , así como todas las articulaciones situadas entre la articulación que comprende el motor y la articulación de apuntamiento comprenden un dispositivo de bloqueo/desbloqueo de una polea, comprendiendo la articulación de apuntamiento (232) un dispositivo de bloqueo/desbloqueo de una polea únicamente en la polea corriente abajo.

5. Dispositivo de despliegue y de apuntamiento de elementos estructurales (26, 27, 28, 29) destinados a la puesta

en órbita terrestre según una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 4, caracterizado porque todas las articulaciones tienen un dispositivo de bloqueo/desbloqueo de un perno de enlace de una articulación salvo la articulación de apuntamiento.

6. Dispositivo de despliegue y de apuntamiento de elementos estructurales (26, 27, 28, 29) destinados a la puesta en órbita terrestre según la reivindicación 5, caracterizado porque la puesta en marcha del segundo modo de

45 acoplamiento conlleva:

• el bloqueo de una pluralidad de pernos de enlace;

• el desbloqueo de las poleas de cada articulación comprendida entre la articulación que comprende el motor, denominada articulación motriz y la articulación de apuntamiento;

• la conservación del bloqueo de la polea corriente arriba de la articulación de apuntamiento; 50 • el desbloqueo de la polea corriente abajo de la articulación de apuntamiento;

• la conservación del desbloqueo del perno de enlace de la articulación de apuntamiento.

7. Dispositivo de despliegue y de apuntamiento de elementos estructurales (26, 27, 28, 29) destinados a la puesta en órbita terrestre según la reivindicación 6, caracterizado porque la puesta en marcha del segundo modo de acoplamiento conlleva simultáneamente:

• el bloqueo del perno de enlace de la articulación motriz, 5 • el desbloqueo de la polea motriz respecto de la articulación.

8. Dispositivo de despliegue y de apuntamiento de elementos estructurales (26, 27, 28, 29) destinados a la puesta en órbita terrestre según la reivindicación 3, caracterizado porque el dispositivo de bloqueo/desbloqueo de un perno de enlace de una articulación comprende al menos un trinquete (61) y una punta de retorno (64) .

9. Dispositivo de despliegue y de apuntamiento de elementos estructurales (26, 27, 28, 29) destinados a la puesta

en órbita terrestre según la reivindicación 3, caracterizado porque el dispositivo de bloqueo del perno de enlace de la articulación motriz comprende al menos un trinquete (61) , una punta de retorno (64) y un brazo de retención (54) .

. Dispositivo de despliegue y de apuntamiento de elementos estructurales (26, 27, 28, 29) destinados a la puesta en órbita terrestre según la reivindicación 3, caracterizado porque el dispositivo de bloqueo del perno de enlace de la articulación de apuntamiento comprende un dedo de bloqueo (65) que permite la liberación de la polea

según un ángulo determinado.

11. Dispositivo de despliegue y de apuntamiento de elementos estructurales (26, 27, 28, 29) destinados a la puesta en órbita terrestre según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque los elementos estructurales (26, 27, 28, 29) comprenden horquillas y generadores solares.

12. Dispositivo de despliegue y de apuntamiento de elementos estructurales (26, 27, 28, 29) destinados a la puesta

en órbita terrestre según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque el motor (21) y la polea motriz están dispuestos en el encastre.