Mástil desplegable de estructura replegada que es espontáneamente desplegable y rígida al estar desplegada.

Mástil que es desplegable según un eje (4) de despliegue longitudinal y comprende:

- una estructura (1) formada por una sucesión de pisos (2, 3) unidos mediante articulación unos a otros dos a dos en prolongación unos de otros según el eje de despliegue, estando dicha estructura (1) adaptada para poder ser puesta ya sea en un estado de repliegue en el que los pisos (2, 3) están replegados unos sobre los otros longitudinalmente y ocupan un espacio axial mínimo, o bien en un estado de despliegue en el que dichos pisos definen una forma predeterminada,

- un dispositivo que da la orden de disparo del despliegue y está asociado a dicha estructura (1) para así poder permitir su despliegue longitudinal para pasar al estado de despliegue a partir del estado de repliegue,

- estando los pisos (2, 3) unidos mediante articulación unos a otros por medio de charnelas, estando cada charnela contenida en un plano transversal ortogonal al eje de despliegue, para que así en el estado de repliegue la estructura (1) esté replegada a la manera de un acordeón,

- comprendiendo cada piso de la estructura (1) al menos tres plaquitas (5) que están unidas mediante articulación dos a dos, extendiéndose cada piso de la estructura en torno al eje de despliegue (4), caracterizado por el hecho de que:

- cada plaquita (5) presenta en reposo una forma general curva,

- las plaquitas (5) de cada piso (2, 3) de la estructura (1) y las uniones (18, 20, 21) que constituyen las uniones mediante articulación de las plaquitas (5) entre sí y entre los pisos (2, 3) están adaptadas para que, en el estado de despliegue de la estructura (1) :

- cada plaquita (5) presente una sección transversal recta de forma curva en torno al eje de despliegue (4),

- debido a su geometría y a su unión, la estructura (1) adopte una forma estable rígida a la compresión axial, con un efecto de bloqueo de pandeo que impida todo repliegue intempestivo de las plaquitas (5) y de los pisos (2, 3) unos con respecto a otros según el eje de despliegue.

Mástil desplegable de estructura replegada que es espontáneamente desplegable y rígida al estar desplegada [0001] La invención se refiere a un mástil desplegable, y en particular a un mástil espacial desplegable destinado a ir embarcado en un sistema espacial (como por ejemplo un satélite espacial artificial, una sonda espacial, un vehículo espacial, etc.) .

Un mástil espacial puede servir por ejemplo para llevar un captador (magnetómetro, láser, cámara, emisor, receptor, etc.) en su extremo distal, para así alejarlo del cuerpo principal del sistema espacial, para efectuar mediciones en este cuerpo principal y/o para estar fuera de su influencia (principalmente de naturaleza electromagnética (parásitos) , óptica (enmascaramiento) , gravitacional o inercial) . Un mástil espacial puede igualmente ser utilizado por ejemplo para el despliegue de órganos mecánicos tales como una vela de frenado de un satélite que permita ajustar su órbita, o una pantalla de telescopio o una estructura ligera desplegable de grandes dimensiones. Por razones relativas a la ocupación de espacio, un mástil de este tipo, cuya longitud debe poder ser de varios metros, debe estar replegado al tener lugar el lanzamiento, y debe ser desplegado únicamente cuando el sistema espacial esté en el espacio, en particular en órbita, en posición de utilización del mástil.

Un mástil desplegable de este tipo puede igualmente ser utilizado en aplicaciones terrestres en las cuales puedan plantearse los mismos problemas, tales como los de soportar en altura una cámara, un detector, un emisor, un receptor, diversos captadores, etc. Por ejemplo, un mástil desplegable de este tipo puede ser también utilizado en la fabricación de estructuras plegables/desplegables, tales como por ejemplo refugios provisionales, tiendas, carpas, etc.

Son principalmente conocidas dos distintas categorías de mástiles desplegables.

Un mástil desplegable según la primera categoría conocida está formado por una estructura que comprende una pluralidad de segmentos rígidos articulados (véanse por ejemplo los documentos EP 0858946 y US 5580013) y/o telescópicos (véase por ejemplo la US 5315795) , o una banda desplegada de manera helicoidal, estando esta estructura asociada a un dispositivo motorizado de despliegue. Un mástil de este tipo presenta en general el inconveniente de tener un peso y unas dimensiones exteriores relativamente importantes, incluso en el estado de repliegue, de presentar cierta complejidad y de tener un coste elevado.

Un mástil desplegable según la segunda categoría conocida está formado por un tubo inflable (véanse por ejemplo los documentos FR 2876984 o US 2004/0046085) . Un mástil de este tipo presenta la ventaja de una mayor liviandad, de una mayor sencillez y de un bajo coste. Dicho mástil presenta sin embargo el inconveniente de un mal dominio de sus dimensiones y de su rigidez al estar desplegado, y ello tanto a la flexión como a la compresión axial. Además, para su despliegue necesita una fuente de gas comprimido, que es pesada y ocupa mucho espacio.

Así pues, la invención pretende paliar todos estos inconvenientes proponiendo un mástil desplegable que simultáneamente sea de gran liviandad y presente un bajo peso y unas mínimas dimensiones exteriores estando replegado y que, estando desplegado, sea de gran rigidez a la flexión y a la compresión axial y presente unas dimensiones determinadas con precisión.

La invención pretende asimismo proponer un mástil desplegable de este tipo que sea de bajo coste, que sea fácil y fiable de desplegar y que pueda ser realizado en materiales compatibles con una aplicación espacial, pero que pueda también ser objeto de aplicaciones terrestres.

Para hacer esto, la invención se refiere a un mástil que es desplegable según un eje de despliegue longitudinal y comprende:

- una estructura formada por una sucesión de pisos unidos mediante articulación unos a otros dos a dos en prolongación unos de otros según el eje de despliegue, estando dicha estructura adaptada para poder ser puesta ya sea en un estado de repliegue en el que los pisos están replegados unos sobre los otros longitudinalmente y ocupan un espacio axial mínimo, o bien en un estado de despliegue en el que dichos pisos definen una forma predeterminada,

- un dispositivo que da la orden de disparo del despliegue y está asociado a dicha estructura para así poder permitir su despliegue longitudinal para pasar al estado de despliegue a partir del estado de repliegue,

- los pisos están unidos mediante articulación unos a otros por medio de charnelas, estando cada charnela contenida en un plano transversal ortogonal al eje de despliegue, para que así en el estado de repliegue la estructura esté replegada a la manera de un acordeón,

- cada piso de la estructura comprende al menos tres plaquitas que están unidas mediante articulación dos a dos y se extiende en forma general de corona en torno al eje de despliegue, caracterizado por el hecho de que:

- cada plaquita presenta en reposo una forma general curva,

- las plaquitas de cada piso de la estructura y las uniones que constituyen las uniones mediante articulación de las plaquitas entre sí y entre los pisos están adaptadas para que, en el estado de despliegue de la estructura:

- cada plaquita presente una sección transversal recta de forma curva en torno al eje de despliegue,

- debido a su geometría y a su unión, la estructura adopte una forma estable rígida a la compresión axial, con un efecto de bloqueo de pandeo que impida todo repliegue intempestivo de las plaquitas y de los pisos unos con respecto a otros según el eje de despliegue.

En un mástil según la invención cada plaquita es en reposo (es decir, en ausencia de deformación) de forma curva, es decir que no se extiende en un plano (en todo el texto, el vocablo "curva" aplicado a una forma superficial designa de manera general a toda superficie en el espacio que no se confunde con un plano) . Ventajosamente, un mástil según la invención está también caracterizado por el hecho de que cada plaquita es de una sola pieza y rígida a la flexión según una dirección longitudinal contenida en un plano longitudinal que pasa por el eje de despliegue, pero flexible según una dirección, llamada dirección transversal, ortogonal a la dirección longitudinal, y de que la forma en reposo de cada plaquita está adaptada para que, en el estado de repliegue, cada plaquita esté deformada elásticamente por flexión con esfuerzos elásticos de flexión aptos para al menos iniciar el despliegue de la estructura a partir del estado en el que la misma está replegada, o sea a partir del estado de repliegue. Por otro lado, ventajosamente y según la invención, la forma en reposo de cada plaquita está adaptada para que, en el estado de despliegue, cada plaquita presente una forma correspondiente ya sea a su forma en reposo, o bien a una forma en la cual la misma está deformada elásticamente por flexión con esfuerzos elásticos de deformación por flexión inferiores a los esfuerzos elásticos de flexión de la plaquita al estar la misma en el estado de repliegue. Más en particular, en un mástil según la invención las plaquitas están aplanadas cuando las mismas están en el estado de repliegue, es decir que están deformadas a partir de su forma curva en reposo para así disminuir su curvatura para que queden más planas. En consecuencia, la estructura es más estable en el estado de despliegue, o sea en el estado en el que la misma está desplegada, que en el estado de repliegue, o sea en el estado en el que la misma está replegada, y tiende pues a desplegarse espontáneamente.

Una estructura de este tipo se despliega espontáneamente y presenta una forma estable y debido a su forma constructiva se bloquea en el estado de despliegue, formando un bloqueo de pandeo. Dicha estructura puede ser objeto de distintos modos de realización.

El número de plaquitas de cada piso de una estructura de un mástil según la invención puede ser objeto de diversas variantes. Preferiblemente, los distintos pisos comprenden todos ellos un mismo número de plaquitas de iguales dimensiones, presentando la estructura una forma general cilíndrica, y en particular cilíndrica de revolución, en el estado de despliegue. Como variante nada impide, sin embargo, prever que la estructura presente en el estado de despliegue otra forma distinta de la globalmente tubular cilíndrica de revolución, como por ejemplo una forma de tipo troncocónico, pudiendo variar a lo largo del eje de despliegue el número de plaquitas y/o las dimensiones de las plaquitas... [Seguir leyendo]

1. Mástil que es desplegable según un eje (4) de despliegue longitudinal y comprende:

- una estructura (1) formada por una sucesión de pisos (2, 3) unidos mediante articulación unos a otros dos a dos en prolongación unos de otros según el eje de despliegue, estando dicha estructura (1) adaptada para poder ser puesta ya sea en un estado de repliegue en el que los pisos (2, 3) están replegados unos sobre los otros longitudinalmente y ocupan un espacio axial mínimo, o bien en un estado de despliegue en el que dichos pisos definen una forma predeterminada,

- un dispositivo que da la orden de disparo del despliegue y está asociado a dicha estructura (1) para así poder permitir su despliegue longitudinal para pasar al estado de despliegue a partir del estado de repliegue,

- estando los pisos (2, 3) unidos mediante articulación unos a otros por medio de charnelas, estando cada charnela contenida en un plano transversal ortogonal al eje de despliegue, para que así en el estado de repliegue la estructura (1) esté replegada a la manera de un acordeón,

- comprendiendo cada piso de la estructura (1) al menos tres plaquitas (5) que están unidas mediante articulación dos a dos, extendiéndose cada piso de la estructura en torno al eje de despliegue (4) ,

caracterizado por el hecho de que:

- cada plaquita (5) presenta en reposo una forma general curva,

- las plaquitas (5) de cada piso (2, 3) de la estructura (1) y las uniones (18, 20, 21) que constituyen las uniones mediante articulación de las plaquitas (5) entre sí y entre los pisos (2, 3) están adaptadas para que, en el estado de despliegue de la estructura (1) :

- cada plaquita (5) presente una sección transversal recta de forma curva en torno al eje de despliegue (4) ,

- debido a su geometría y a su unión, la estructura (1) adopte una forma estable rígida a la compresión axial, con un efecto de bloqueo de pandeo que impida todo repliegue intempestivo de las plaquitas (5) y de los pisos (2, 3) unos con respecto a otros según el eje de despliegue.

2. Mástil según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que cada plaquita (5) es de una sola pieza y rígida a la flexión según una dirección longitudinal contenida en un plano longitudinal que pasa por el eje de despliegue (4) , pero flexible según una dirección que recibe el nombre de dirección transversal y es ortogonal a la dirección longitudinal, y de que la forma en reposo de cada plaquita está adaptada para que, en el estado de repliegue, cada plaquita esté deformada elásticamente por flexión con esfuerzos elásticos de flexión aptos para al menos iniciar el despliegue de la estructura (1) a partir del estado de repliegue.

3. Mástil según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que la forma en reposo de cada plaquita está adaptada para que, en el estado de despliegue, cada plaquita presente una forma que corresponda ya sea a su forma en reposo, o bien a una forma en la cual la misma está deformada elásticamente por flexión con esfuerzos elásticos de deformación por flexión inferiores a los esfuerzos elásticos de flexión de la plaquita en el estado de repliegue.

4. Mástil según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por el hecho de que las plaquitas (5) están aplanadas en el estado de repliegue.

5. Mástil según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por el hecho de que los distintos pisos (2, 3) comprenden todos ellos un mismo número de plaquitas (5) de iguales dimensiones.

6. Mástil según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por el hecho de que cada piso de la estructura

(1) se extiende en forma general de corona en torno al eje de despliegue (4) , extendiéndose la estructura (1) en torno al eje de despliegue (4) , y de que cada plaquita (5) presenta en reposo una forma curvada en forma de parte de cilindro de eje longitudinal paralelo al eje de despliegue (4) y de convexidad orientada hacia el exterior.

7. Mástil según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por el hecho de que las plaquitas (5) de cada piso (2, 3) están adaptadas para que el piso presente, en el estado de despliegue, una sección de forma globalmente simétrica de revolución en torno al eje de despliegue (4) , presentando la estructura (1) asimismo en el estado de despliegue una forma general simétrica de revolución en torno al eje de despliegue (4) .

8. Mástil según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por el hecho de que las plaquitas (5) presentan una anchura variable de un piso del otro, presentando la estructura (1) una forma general no cilíndrica en el estado de despliegue.

9. Mástil según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por el hecho de que dos plaquitas (5) adyacentes de un mismo piso están unidas mediante articulación una a la otra por medio de una unión pivote, llamada unión interplaquitas (18) de eje (19) contenido en un plano que contiene al eje de despliegue (4) .

Mástil según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por el hecho de que cada plaquita (5) de un piso (2, 3) está unida mediante articulación a una plaquita (5) de cada piso adyacente por medio de una charnela que recibe el nombre de charnela interpisos (20, 21) y forma una unión pivote de eje (22, 23) ortogonal al eje de despliegue, estando cada charnela interpisos adaptada para poder experimentar una flexión elástica que corresponde a la de las plaquitas (5) que la misma une a lo largo del despliegue.

11. Mástil según las reivindicaciones 9 y 10, caracterizado por el hecho de que las uniones interplaquitas (18) de un mismo piso están interpuestas entre dos charnelas interpisos (20, 21) , una (20) interna y la otra (21) externa en el estado de repliegue.

12. Mástil según la reivindicación 11, caracterizado por el hecho de que la anchura (L) de cada plaquita (5) tomada según la dirección teórica (24) que pasa por las dos uniones interplaquitas (18) de esta plaquita (5) es superior o igual a la longitud axial (t1, t2) de cada charnela interpisos (20, 21) de esta plaquita (5) .

13. Mástil según una de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado por el hecho de que cada charnela interpisos (20, 21) está hecha de una charnela seleccionada de entre los miembros del grupo que consta de las charnelas del tipo de las de película flexible, las charnelas del tipo de las de puente flexible, las charnelas del tipo piano y las charnelas formadas por al menos dos goznes.

14. Mástil según la reivindicación 9 y una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado por el hecho de que el eje

(19) de cada unión interplaquitas (18) es al menos sensiblemente normal a cada plaquita (5) unida por esta unión (18) .

15. Mástil según una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado por el hecho de que comprende un receptáculo

(7) que es apto para contener la estructura (1) en el estado de repliegue y presenta un extremo distal que forma una abertura a través de la cual la estructura (1) puede ser desplegada longitudinalmente, y de que el extremo distal del receptáculo (7) está provisto de lengüetas flexibles (11) que se extienden radialmente hacia el interior y cooperan con los pliegues de la estructura (1) para así guiar y frenar su despliegue.