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7~
1--
La pr~sente invention concerne un réflecteur d'antenne,
notamment de grandes dimensions, par exemple destin~ ~
~quiper un satellite de tel~communication ou de televi-
sion directe.
On sait que, dans ce cas, les principales contraintes
impos~es par la mission à un tel reflecteur sont :
- les dimensions du reflecteur en configuration ope-
rationnelle.excèdent de beaucoup les valeurs autoris~es
par le stockage du satellite sous la coiffe du lanceur ;
~o - les tolerances ~ermises sur la forme au,reflecteur
pendant toute la duree de la mission sont tres faibles
(~ ou - quelques dixiemes de mm par rapport ~ un profil
theorique qui peut 8t~e une portion d'un paraboloIde
de revolution) ;
- la sur~ace du reflec~eur est constituee cl'un
mat~riau electriquament conduc~eur, par exemple un
tissu dont les mailles sont inf~rieures ~ un maximum
specifie (quelques dixiemes de mm), dans le cas d'~m re-
flecteur deployable.
On connait deja, notamment par le brevet americain
: N 3 224 007,un reflecteur d'antenne comportant une
calotte souple electriquement conductrice constituee
d'un treillis metallique. La plupart des mod~s.de r~ali-
sation qui y sont d~crits comportent une structure rigide
supportant ladite calotte et des organes de tension , par
exemple des cables, entre la calotte et la structure~
Ainsi, par reglage de la longueur et de.la tension des-
dits organes, il est possible d'ajuster la forme de la
calotte souple a la forme desiree et de respe~ter les
tolerances imposees. Cependant, dans cette realisation
connue, la structure rigide est fixe et le reflecteur
ne saurait être adapt~ à une utlllsation ~ bord d'un
'
.
; " . ' ~ .
,
'7564
--2--
'. . i
d'un satellite. Aussi, lors~ue l'antenne du brevet
am~ricain N 3 224 007 doit atre utllls~e ~ une appli-
cation spatiale, 1'auteur dudit brevet est-il amen~
~ supprimer ladite structure rigide, la calotte souple
tant alors entraInee en rotation autour de son axe,
pour que, sous l'action des forces centrifuges, elle
garde sa forme de réflecteur. Un tel réflecteur ne
peut ~tre excite en offset (de façon décentree), et les
problèmes d'inertie rendent difficile le contr~le d'atti-
tude au satellite porteur.
En plus du fait qu'une telle xotation exige des moyens
d'entraInement augmentant le dimensionnement, la masse
et le coût de l'ensemble, la rotation engendre un certain
flottement de la calotte. Par ailleurs, il devient
lS impossible d'utiliser des organes de tension pour
regler la forme de la calotte, puisque la structure
rigide servant d'ancrage auxdits organes est supprim~e.
On connait ~galement des reflecteurs d~ployables tels
que ceux d~crits dans les brevets US N 3 496 687,
N 3 5~8 270 et N 3 52} 290.
Le brevet US N 3 496 687 decrit un reflecteur deploya-
ble a llaide de bras et de pantographes. Ce montage
comprend donc de nombreuses articulations dont les jeux,
en s'ajoutant,nuisent a la precision du re1ecteur. Il
presente de plus un encombrement replie assez important.
,
Le brevet US N 3 508 270 decrit un reflecteur deployable
realise à l'aide de fils tendus par une vessie gonflable
ri~idifiee par des c~bles tendus à l'aide d'un m~t.
Un tel reflecteur presente l'avantage d'un encom~rement
replie relativement faible,mais ne peut convenir pour des
emissions a tres haute frequence, du faii des dimen~ions
~:
-3- :
' . i
des mailles form~es par les fils tenaus, dont le nombre
est obligatoirement restreint.
~e brevet US. N3 5?1 290 décrit un reflecteur d~ploya- ~
ble du type "ombrelle" dont les membrures supportent des
el~ments rigides constituant des parties du réflecteur,
qui est formé, apr~s deploiement desdites membrures ,par
la~juxtaposition desdits élements rigides. Un tel mon-
tage offre une bonne précision de la surface refléchis-
sante, mais pr8sente un encombrement repli~ très impor-
tant et une masse assez elevee.
La pr~sente invention a pour objet un reflecteur d'an-
tenne satisfaisant aux contxaintes mentionn~es ci-
dessus et rem~dian~ aux inconvenients des realisations
connues.
Notamment, il occupe sous sa forme repli~e un volume
extrêmement reduit.
A cette fin, selon l'invention, le reflecteur d'antenne
comportant une calotte souple conductrice et une structure
rigide supportant ladite calotte, est remaryuable en
ce que ladite structure est constituee, d'une part,
d'une pluralite de membrures convergeant vers l'axe du
reflecteur et reparties autour dudit axe, les extremites
desdites membrures proches de cet axe etant articulees
autour d'axes tangents à un cercle or~logonal audit
axe du r~eflecteur, de maniere a pouvoir prendre une
position repliee le long dudit axe du reflecteur et
une position deployee transversale a ce dernier axe
a la maniere des branches d ! une ombrelle, et, d'autre
part, d'une pluralite de bras dont chacun d'eux est
articule a l'extremite d'une membrure eloignee de l'axe
du r~flecteur, de façoh que, lorsque lesdites membrures
sont en position deployee, lesdits bras soient angulai-
~ .
'7~4
rement dlsposes en saillie par rapport a celles-cl
afin que ladlte ~truc~ure forme une sorte de berceau,
dans la concavite duquel est disposee laaite calotte
souple d~ploy~e! et que, lorsque lesdites membrures
sont en positio~ repliee, lesdits bras soient ~galement
repliés le long du côté desdites membrures intérieur au
berceau, af~n que ladite structure forme alors une
sorte de faisceau de faible diametre enfermant la
calotte souple repliee.
Ainsi, on obtient une antenne pliable et deployable ne
n~cessitant pas de moyens d'entrainement en rotation et
evitant tout flottemen~ de la calotte.déploy~e, mais
necessitant un m~canisme d'actionnement ~ dur~e de
fonctionnement limitee. Par ailleurs~ il est possible
d'utiliser des organes de tension permettant l'ajustement
de la orme du reflecteur. En efet, la liaison entre la
~alotte souple et ~a stxucture peut être realis~e,
d'une part entre la periphérie de la calotte et les
extremit~s libres desdits~bras articul~s et, d'autre part,
par des organes de tension dispos~s entre la surface
convexe de la calotte et lesdites membrures.
Le reflecteur selon l'invention se compose donc de trois ~ -
parties :
- une calotte souple conductrice qui constitue
la surface reflechissante du reflecteur ;
- une structure rigide articulee et deployable assu-
rant les fonctions suivantes :
. en configuration de lancement : assurer
l'ensemble une geometrie compatible avec ~.
l'espace laisse disponible par le satellite
~ l'interieur de la coiffe du lanceur
~ en configuration orbitale : constituer un
- solide de reférence par rapport auquel
:~ ~Lti 7~
--5--
sera situ~e ~a calotte souple.
- Un jeu de fll~ tendeurs ajustables rellant la
calotte souple ~ la structure rigide,et dont la tension et la
longueur sont r~gl~es de ~açon ~ approcher au ~ieux la face
r~fl~chissante de la calotte du profll th~orique ~ouhalt~.
.
En plus des avantagès mentionnes ci-dessus, grSce ~
sa conception, le r~flecteur d'antenne ~elon l'invention
presente celui de comporter une structure rigide ~ laquelle
on peut adapter des calottes souples de différents dia-
1o m~tres et courbures. Ainsi, on peut utiliser la m~mestructure rigide pour obtenir des refl~cteurs de ~ocales
diff~rentes ; ou bien;des r~flecteurs décentr~æ et/ou exci-
tes en offset.
Chaque membrure peut être d'une seule piace ou au c~n-
trairè ~tre cons~ituée de plusieurs sections replLab;Les.
... . ..- . ; .
.. .. . . . . . . . ~ .
Dans le cas o~ Les membrures sont en une seule pi~ce,
elles pr~sentent avantageusement une section trape20~dale
pour que, le diamètre du cercle auxquels sont tangents
leurs axes d'articulation etant choisi en conséquence,
elles puissent, en position repliée, venir au contact
les unes:des autres, ~e sorte que ledit ~aisceau prsente
une surface ext~rieure ferm~e, au moins sensiblement~
cylindrique .~Il est alors avantageux que lesdits bras
presentent egalemént une section $rap~zoidale pour que,
en position repliee, ils forment un bloc au mo~inB
sensiblement cylindrique, detexminant le diamatre int~-
rieur ~udit faisceau. Ainsi, en position replie~ de
la structure~ les membrures et les bras fo~ment une
enceinte ferl~e pour la calotte repli~e, ~ui se trouve
ainsi prot~g~e.
Qn conçoit donc ais~ment qu'un satellite equipe d'au
'
..
.
: . :
~\ :
:
..
6;4
--6--
,! '
moins un r~flecteur selon l'invention, ~ tat replié,
peut ~tre monte ~ l'lntérieur de la coiffe de son lan-
ceur.Après mise sur orbite dudit satellite, 11 est alors
nécessaire de deployer ledit r~flecteur. A cet effet, on
L~ peut prévoir tout moyen moteur connu (ressort, verin
~lectrique ~ vis~ verin pneumatique, etc...) commandant
l'ouverture de la structure par l'lnterm~diaire par exem-
ple d'un système de biellettes. Quel que soit le moyen
mo~eur choisi, il peut actionner un organe mobile c~ulis-
sant le long de l'axe dudit reflecteur et auquel sont re-
li~esla totalite desdites biellettes.Ainsi, l'ouverture
des membrures est simul~anee.
Par aiileurs, po~r relier le réflecteur selon ~'invention
au satellite ou à un bras articulé sur le satellite,
il est avantageux de pr~voir une embase creuse, coaxiale
~ l'axe du r~flecteur, sur laquelle sont ar~icul~es lesdites
membrures, et ~ l'int~rieur de laquelle se trouve au moins
en partie log~ le mecanisme d'ouverture du r~flecteur.
De preérence, on prevoit ~es moyens de conjugaison
d'ouverture, tels que des c~bles et des galets reliant
chaque membrure et son bras associe, pour que, lorsque
le mecanisme d'actionnemen~ fait passer lesdî~es membrures
de leur position repliee ~ leur position d~ploy~e,
lesdits bras passent automatiquement et progressivement
de leur position repliee le long du c~te interieur d~s
membrures ~ leur position angulairement saillante.
Afin que la position angulairement saillante des bras
soit bien determinee par rappor~ aux membrures, on pr~voit
des systemes de butee entre ces eléments.
Par ailleurs, le déploiemen~ de l'ensemble selon l'inven-
tion est r~versible, ne serait-ce que pour proc~der ~ des
essais avant le-lancement du satellite artificiel porteur
dudit ensemble.On prevoit ~ cet effet des moyens de rappel
en position repliée.
--7--
Les figures du dessin annexé feront bien comprendre
comment 1'invention peut ~tre r~alls~e.
La figure 1 illustre schématiquement, en vue latérale,
la p~sition et la configuration de lancement et orbitales
d'un réflecteur selon l'invention monté sur un satellite.
La figure 2 est une vue de face correspondant à la
fi~ure 1, la coiffe du lanceur n'etant plus repr~sentée.
La figure 3 illustre, en coupe diametrale, le r~flecteur
selon l'invention en position deployee.
La figure 4 est une vue eclat~e partielle ~'un mode de
realisation du reflecteur selon l'invention, en position
d~ploy~e.
La figure 5 illustre sch~matiquement le deploiement des
membrures et des bras.
La figure 6 est une vue en bout agrandie selon la
fl~che F de la figure 5, de la structure du r~flecteur
selon l'invention, en position repli~e n
Sur les figures 1 et 2, on a represente un satellite
artificiel 1 equipe d'un petit reflecteur 2 d~encombre-
ment fixe et d~un reflecteur déployable 3 selon l'in-
vention, de grandes dimensions.
.
Pendant son lancement, le satellite 1 est dispose
l'interieur de la coife 4 ~'un lance'ur et les r~flecteurs
2 et 3 sont alors replies contre le corps du satellite.
Sur les figures ~ et 2, la position repli~e` du r~flectëur
2 n'est pas indiqu~e, alors que celle du reflecteur 3,
montree en pointill~s, porte la réf~érence 3'.
'', . '~
' . .
.
.
i'75~
Lorsque le satellite est sur son orbite (configuration
illustree par les figures 1 et 2), les rfleQteur~
2 et 3 sont dépll~s.et occupent les positions lndiqu~es
en traits pleins. On remarquera qu'~ cet effet le r~flec-
teur 2 est simplement tourne autour d'un axe d'articula-
tion 5 le reliant au corps du satellite, alors que le
réflecteur 3, en plu~ d'une rotation de æon bras de
support ~ autour diun axe 7 permettant son ecarte.ment
du.corps de satellite 1, subit un d~ploiement et
1~ une rotation autour a ~ un axe 8 le rellant audit bras
de suppor~-6~
`
Comme l'illustrent mieux les figures 3 et 4, le r~flecteur ` ~-
depldyable selon l'invention pres~nte une stn~*Nre de pr~s~e de :.
revolution au~.our de son axe X-X et comporte une em~ase
massive ~, fix~e ~ l'extr~mit~ du bras 6 et sur laque:Lle
sont articulées,.autour d'ax~ 10, une pluralit~ de
membrures radiales 11. A l'extr~mite des memb~ures 11
opposee aux axes 10 sont articul~s, autour d'axes 12 ortho-
gonaux aux membrures 11, des bras 13 suscept~bles
de pivoter antre une position pour laquelle ils ~ont
repliés entre lesdites membrur~s et une position pour
làquelle ils sont transversaux ~ celles-ci (voir figure 5)
cette derniere position.~ant determin~e pour la coopéra-
tion d'une butee 1~ solidaire-desdits bras ~vec l'extr~
mite desdites membrures. ~ne calotte r ~lectrice souple
15 est rendue solidaire, (directement ou par l'~ntermé-
diaire de liens de tension), par sa périph~rie,..des
extremites libres des bras 13, tandis gue des fil~ de
tension 16 sont pr~vus entre la face convexe de la calotte
... . .... .
3~ 15.et les membrures ll.Un m~canisme d'actionnement reversible 17 ;'
permet de commander le déploiement des membrures 11
et des bras ~
, . ,
La calotte reflectrice 15 doit être bonne conductrice !~. .
de l'~lectricit~ 50uple, s~able en dimension, l~g~re,
,
s
~ ~ ,
5~
_9_
r~sistante et presenter un faible coefficient de dilata-
tion. Elle.peut etre r~alisee par exemple sous la fonme d'un~
tiSsU ou d'un tricot dont les caractéristiques de tissage
.o~ de tricotage donnent la souplesse et dont les mate-
riaux constitutifs d~terminent la stabilite, la dilata-
tion thermique et la conductibilit~. Les matériaux
utilises pour la réalisation de.ce tissu ou de ce tricot
peuvent.~etre soit métalliques (molybd~ne, chromel R, ...)
soit synthetioues et revetus de fa~on conn~le d'une n~tallisation
(telle que par exemple un fil de polyester metallise
à l'or). Le fil de tissage ou de tricotage est avantageu-.
sement constitu~ d'une pluralite de brins (jusqu'~
300) et il peut ~tre torsade pour diminuer sa ~igidité
de flexion. Son diametre est de pr~f~rence tres faible
(de l'ordre de 50 ~) et le diamatre de maille est
compatible avec la longueur d'onde utilisée.
.Dans un mode avantageux de r~alisation, on utilise pour
realise~ la calotte 15 un fil demolybd~ne dore, presen-
tant un diametre de 50~ et constitue de 3 brins torsades.
C~ ~il est tricote au point mousse, les mailles presentant
un diamètre de 0 r 7 mm~
.
Dans le tricot plan ainsi produit, on d~coupe des les
pseudo-trlangulaires, qui sont assemblés par couture~
collage ou soudage pour former la calotte. Cette calotte
est tendue ~ l'intérieur au berceau constitu~ par la
structure 11,13 déployee, par exemple par mise
en place de:tendeurs (non repr~sent~s)~entre des points
répartis à sa péripherie et l'extr~mit~ libre ~es bras
13. - . -
Ladite calotte peut egalement etre.retlisee en unmateriau souple, homogene et isotrope métallisé en
surface ou intérieurement par-~inclu5ion de charges
pulv~rulentes conductrices.
,
- ~.
.
, .
'
:,
Si6~
--10-- ~ ,
Par exemple, elle peut ~tre réalisée ~ l'aide d'une
feullle d`~lastom~re charg~ de partlcules d'or ou d'ar-
gent, ou encore ~ l'aide d'une feuille de "milar"
aluminis~e
Selon une realisation particuli~re de l'invention,
ladite calotte peut comprendre dans sa partie centxale
une`coupole rigide de faible diam~tre assurant la
continult~ du profil reflecteur et rendue solidaire
de 1'embase 9
1~ Ladite coupole rigide est ~galement rendue solidaire
de la partie souple de ladite calotte Elle pr~6ente
les avantages suivants
- elle constitue un fond rigide au volume form~
par le r~flecteur repli~, ~vitant ainsl ~ la peau
conductrice de se trouver en contact avec les
mecanismes de deploiement
,
- elle stabilise geometriguement la partie restante
de la calotte en lui assurant une position
rigoureusement fixe en son cen~re par rapport aux
,~ membrures et aux bras, et remplace les fils de
mise en forme du coeur du réflecteur
.
; - elle trouve facilement sa place ~ l'interieur -
du cylindre forme par les membrures repliees
- - elle peut elle-même servir de support ~ une tour
porte-source primaire, ou porte-r~flecte~r primaire
si le système utilise est du type "Cassegrain" ou
"Gregory" Dans le dernier cas, elle supporte ~gale-
ment la source primaire, dont l'ouverture est sitUee
sensiblement près de son sommet
Les ne~brure- 1~ sont des poutres rectilignes ~ sectio~
'
'
,.
.
'15 ~ L~
--1 1--
ferm~e. Elles peuvent ~tre r~alisées en fi~res de
carbone et avolr une section trap~zoIdale pour pr~enter
un 'encombrement minimal en po'~ltlon repliée (voix
figures S et 6) , et des inertles maxlmales de flexlon
et de torsion. Ainsl, dans cette position, les mem- '
brures 11 peuvent former un tube ~ facettes 18, dont ~,
la cavité int~rieure 25, d~termin~e par le cylindre '~
26 formé par les bras 13 repli~s, ~nferme la calotte 15
(non représentee sur la figure 5).
''~
Les bras 13 sont reali'sës de façon'semblable aux membrures
11. De,,préf~rence, les d~ploiements des bras 13 sont
conjugués avec ceux des membrures~ ~ne telle conjugaison
de mouvements peut etre obtenue au moyen d'un syst~me
c~ble 27 et poulies 28, ledit c~ble ,etant ancr~ sur
]C l'e~base 9.
. ~
~,
Des moyens de rappel des bras 13 sur les membrurefi ,
11 peuvent ~tre constitu~s par des ressorts ~ lame~, non,
repr~sentés sur la figure 3. Un autre moyen de rappel '
des bras 13 sur les membrures 11 peut ~tre obtenu en
doublant les cables 27 par des c~bles de longueur
sensiblement égale mais suivant un tr~jet oppos~ par
rapport aux articulations 10 et 12 (flgure 5). ' `~
,,. ', ,'' " " ' , ~ :
Le m~canisme d'actionnement 17 doit presenter les , ' ~,
caract~ristiques suivantes ~
,
, - ou~erture lente et réguli~re du ré~lecteur, ~ '
3, 15 _ !
., , , , ' -' :
- . ,
::
,. . .
75&4
energie de fin d'ouverture importante
pour assurer la tension de la calotte 15
et le verrouillage ou le maintien de
l'ensemble en position de déploiement
grâce ~ des ~oyens de verrouilla~e ou
d'arr~t non repr~sent~s
fiabilit~ et reproductibilit~ du position-
nement des membrures et des bras .
Suivant les dimensions du reflecteur ; on peut utiliser
dif~erents mecanismes d'actinnnement :
ressort avec dispositif de regulation
(non repr~sente)
~
verin pneumatique 19 ~ double effet
commandant les membrures 11 par l'inter- :
m~diaire de bielles~20 (voir figure 43
moteur ~lectrique reverslble 21 entrai-
nant en rotation une vis 22 sur laquelle
se d~place un écrou 23,commandant les
membrures 11 par l'intermédiaire de
`
bièlles 24 (voir figure 3) .
.
.
~:: ' . .
:
: ::
~ ' ': ': '
-13-
- cabestan ~lectrique et câbles.
La mise en forme de la surface r~flectrice de la calotte
15 conform~ment au profil theorique du réflecteur est
r~alisee par l'ajustage de la longueur des fils tendeurs 16.
Les fils 16 sont tendus entre des points r~partis de
mani~re judicieuse, et par exemple uniforme, sur
& calotte 15 et des points r~partis sur les membrures
11, la structure 11,13 ~tant considér~e comme tras
rigide devant le tissu de la calotte 15.
L'ajustage de la longueur des fils 16 peut êtr~ r~ali~e
comme suit :
- Fabrication des fils à longueur. Apr~s mesures
de la calotte et de la structure 11, 13 sous
contrainte, la longueur de chaque fil 16
est d~terminee par calcul. Une extr~m~te de
chaque fil est coll~e sur la face convexe
de la calotte 15, l'autre extremit~ etant
coll~e sur une membrure 11.
- ~justage par r~glage : Sous les membrures 11
_; on monte des dispositifs de réglage non re-
présentes ~un par fil) permettant une mise
longueur precise du fil après contrôle
global de la surface. Après,r~gIage, le ~il
est colle sur la membrure , coup~ entre le
collage et le ~ispositif de reglage et ce
dispositif est d~monte. i
- Une solution mixte co~siste ~ couper chaque
fil avec un~ tolerance moyenne ~ ~ 0,5 mm),
puis à le regIer tr~s precisement, mais sur
une fai~le plage (1 ou 2 mm).
.
.
-
i, 756~
Dans la position repliée 3', chaque membrure 11 occupe une posltion
sensiblement parallèle à l'axe X-X et le bras 13 correspondant est
replié contre la face de ladite membrure dirigée vers cet axe (voir
les figures 5 et 6). Par suite, l'ensemble de3 membrures ll forment un
faisceau quasi-cylindrique et tubulaire 18, dont le diamètre intérieur
est déterminé par les bras 13 qui sont au contact leD uns des autres.
La calotte souple 15 est alors enfermée dans l'espace intérieur déter-
miné par la cavité 25 du faisceau 18, délimité par les membrures 11
et les bras 13. Lorsque le mécanisme d'actionnement 17 agit en dépla-
çant un organe mobile tel que l'écrou 23 le long de l'axe X-X, les
membrures-ll s'ouvrent à 1R manière des branches d'une ombrelle sous
l'action des bielles 20 ou 24 (voir la partie de drolte de la figure
5~, pendant que les bras 13 se déplient progresslvement en tourn~nt
autour des articulations 10, 80U~ l'action des câbles 27 de conJugAi-
son de mouvement. En position d'ouverture maximale, les membrures E
forment une étolle sensiblement plane, les bras 13 sont en position
dlérection et la calotte 15 e~t tendue.
Quoique dans l'ensemble représenté, les membrures 11 et lea
bras 13 soient d'une seule pièce, il va de soi qu'ils pourraient atre
20 ~ constitués d'une pluralité de sections déployables, ce qui permettrait
,
d'accroitre encore la surface du réflecteur selon l'invention, pour un
ii
encombrement moindre à l'état replié.
On voit donc que, selon l'invention, on réalise une atruc-
ture 11, 13 légère et déployable, pouvant être considérée comme pra-
tiquement indéformable 80U9 des variations limitées de contrsintes
(fluage) et de température. Une telle structure permet le maintien
d'une calotte 15, dont la forme est indépendante de ladite structure
et peut être adaptée au mieux à la mission à remplir.
-14-
-15-
par exemple de forme parabolique de révolution centrée,
ou d~centr~e dans le cas d'une antenne ~ illuminatlon
d~cal~e.
L'invention permet donc de réaliser des structures
identiques, pour des calottes de form,es differentes.
