ES2333671T3 - Estructura ligera desplegable y rigidizable despues del despliegue, su procedimiento de realizacion, y su aplicacion al equipamiento de un vehiculo espacial. - Google Patents

Abstract

Estructura ligera desplegable y rigidizable después del despliegue, que comprende un cordaje (1-2, 1a-2a, 13- 25-12b, 18-19, 25) constituido por lo menos por una cuerda flexible (1, 2, 1a, 1b, 2a, 2b, 18, 19, 25) impregnada de un material endurecible, de endurecimiento controlable, destinado a rigidizar dicha por lo menos una cuerda después de su despliegue y extensión, siendo dicha estructura independiente de cualquier medio de despliegue (3, 3'', 13a-13b, 15-16), destinado a extender por lo menos una cuerda (1'', 2, 1a, 1b, 2a, 2b, 12b; 18, 19) de la estructura y a mantenerla tensada durante el endurecimiento de dicho material endurecible.

Description

Estructura ligera desplegable y rigidizable después del despliegue, su procedimiento de realización, y su aplicación al equipamiento de un vehículo espacial.

La presente invención se refiere a una estructura ligera desplegable y rigidizable después del despliegue, que puede ser muy sencilla, pero también potencialmente compleja, así como a su procedimiento de realización y, en una aplicación para la cual la estructura según la invención, presenta un interés particular para el solicitante, a su aplicación para el equipamiento de vehículos espaciales, por ejemplo, y de manera no limitativa, para la realización de bielas de rigidización que mantienen paneles, solares o de radiadores, en posición desplegada con respecto al cuerpo del vehículo espacial, para mantener un componente, por ejemplo exterior, en una posición determinada y con un distanciamiento determinado con relación al cuerpo del vehículo espacial, o también para mantener extendida una superficie, por ejemplo plana, tal como una pantalla solar, o compleja, tal como un reflector de antena.

De una manera general, la invención propone una técnica de realización de una estructura ligera desplegable y rigidizable después del despliegue que, después de su almacenamiento con un volumen reducido, se puede desplegar manualmente o con la ayuda de medios de despliegue apropiados, tras lo cual la estructura puede ser rigidizada, pudiendo los eventuales medios de despliegue ser retirados o escamoteados después de su intervención, como un utilaje de montaje o una máquina-utilaje de montaje que se desmonta y/o se desplaza a continuación.

La estructura y el procedimiento según la invención se pueden usar para la realización de cualquier estructura que debe ser transportada y/o mantenida en un volumen reducido y después puede ser desplegada y rigidizada in situ.

En el sector espacial, los vehículos espaciales, tales como satélites artificiales y sondas de exploración o interplanetarias, presentan cuerpos y equipamientos cada vez más complejos, que necesitan unas estructuras al mismo tiempo ligeras y de volumen reducido, para minimizar la masa y el volumen durante el despegue del vehículo espacial, y estables para mantener unas posiciones relativas precisas, en particular de instrumentos de medición embarcados con respecto al cuerpo del vehículo espacial.

Simultáneamente, la invención propone una estructura del tipo presentado anteriormente y un procedimiento de realización de esta estructura que son de bajo coste, con respecto a materiales y técnicas que se pueden usar, y de gran facilidad de realización.

Las estructuras ligeras desplegables del estado de la técnica son de tres tipos principales.

Las del primer tipo son estructuras mecánicas, constituidas por piezas rígidas articuladas entre sí, pudiendo estas estructuras comprender asimismo unos tirantes de fijación. En general, las estructuras de este tipo son desplegadas mediante la acción de resortes, pero pueden asimismo desplegarse, extenderse o abrirse mediante el hinchado de, por lo menos un elemento expandible, pudiendo los resortes y los elementos expandibles conservar su energía elástica o su presión de hinchado para que las estructuras desplegadas conserven su forma, tal como se conoce a partir del documento US nº 5.990.851.

Las estructuras ligeras desplegables del segundo tipo son estructuras flexibles, que recurren a piezas elásticas, y que son en general plegadas bajo tensiones y que se despliegan sin ayuda exterior, en cuanto se liberan las tensiones, por ejemplo mediante la apertura de un contenedor en el que están almacenadas en un volumen pequeño, por ejemplo en estado plegado, arrollado o aplastado. Su constitución puede ser sencilla, del tipo cinta que se desarrolla de una bobina, y de la cual una cierta longitud devanada se mantiene tensada debido a la conformación de la cinta y del material constitutivo, por ejemplo del tipo cinta métrica. Pero su constitución puede ser asimismo más compleja, y puede comprender, por ejemplo, un montaje de elementos elásticos, tal como se conoce a partir del documento WO 03/062565.

Las estructuras ligeras desplegables del tercer tipo son estructuras generalmente hinchables, que recurren a elementos expandibles, tal como se conoce a partir del documento WO 02/097917, y eventualmente recubiertas por materiales con endurecimiento después de la extensión, tal como se conoce a partir de los documentos US nº 4.755.819 y WO 2004/072413, o que comprenden dichos materiales de endurecimiento después de la extensión, tal como se conoce a partir de los documentos US nº 5.579.609 y US nº 6.735.920, cuando se busca estabilidad de forma a largo plazo.

Las formas de realización del estado de la técnica más próximas de la invención, a saber, las estructuras hinchables que comprenden materiales con endurecimiento después de la extensión o recubiertas por dichos materiales, adolecen de ciertos inconvenientes principales.

Después del despliegue, estas estructuras tienen unos volúmenes que siguen siendo unas formas sencillas o son unos ensamblajes de formas sencillas, tales como tubos y volúmenes parecidos a esferas o segmentos de esferas.

Además, la cohesión necesaria entre la estructura hinchable y el elemento o elementos con endurecimiento complica la fabricación del conjunto. En particular en el documento US nº 5.579.609, la envolvente de la estructura hinchable permanece solidaria de envolventes de los elementos con endurecimiento, de manera que el dispositivo de despliegue con estructura hinchable no es independiente de la estructura ligera desplegable rigidizable.

Además, el ensamblaje del conjunto se complica aún más si es necesario por lo menos un contra-elemento expandible para procurar la forma final a la estructura desplegada y retener el material endurecible.

Por otro lado, con dichas estructuras conocidas, una secuencia de un hinchado, seguido de deshinchado y de plegado de la estructura, si estas operaciones son posibles, puede cuestionar las posiciones relativas de los diferentes elementos de la estructura así como la cohesión del conjunto, lo que es inaceptable para numerosas aplicaciones.

Por último, en el caso del uso de tejidos con endurecimiento para procurar una estabilidad de forma, la rigidez del conjunto de la estructura después del endurecimiento de dichos tejidos y del deshinchado del elemento expandible necesita el uso de refuerzos, en particular para evitar el pandeo de la envolvente de dicha estructura, constituida por los tejidos endurecidos. Además, con una sola capa de tejido, no es posible realizar estructuras de grandes dimensiones, las cuales se pueden realizar sólo mediante estructuras desplegables más complejas.

El problema base de la invención es solucionar los inconvenientes citados anteriormente de las estructuras ligeras desplegables del tercer tipo presentado anteriormente, y la invención tiene por objetivo proporcionar una estructura ligera desplegable y rigidizable después del despliegue, que satisface mejor las diversas exigencias de la práctica que las formas de realización conocidas presentadas anteriormente, en particular porque la invención permite la realización sencilla y económica de estructuras ligeras despegables tan sencillas como una biela de rigidización hasta las estructuras tan complejas como un entramado tridimensional para la realización de vigas o torres de soporte de carga.

Con este fin, la estructura ligera desplegable y rigidizable después del despliegue, según la invención, se caracteriza porque comprende un cordaje, constituido por lo menos por una cuerda flexible, impregnada de un material endurecible, de endurecimiento controlable, destinado a rigidizar dicha, por lo menos, una cuerda después de su despliegue y extensión, y porque es independiente de cualquier medio de despliegue destinado a extender por lo menos una cuerda de la estructura y a mantenerla tensada durante el endurecimiento de dicho material endurecible. La expresión "cualquier medio de despliegue" se refiere tanto a un despliegue manual como a un dispositivo de despliegue accesorio comprendido o no en la estructura, pero del cual esta última es independiente debido a que por lo menos cada cuerda de la estructura es independiente del medio o de los medios de despliegue.

Por lo tanto, en los casos más sencillos, la estructura comprende un cordaje que puede estar constituido por una sola cuerda o por varias cuerdas unidas entre sí, o bien directamente, o bien por medio de por lo menos una pieza de unión de dicha estructura, mientras que en los casos de estructuras más complejas, esta estructura comprende ventajosamente, por lo menos, una malla de cuerdas, de la cual, por lo menos una cuerda flexible, está impregnada de dicho material endurecible, y unida a sí misma y/o a por lo menos otra cuerda de dicho cordaje por lo menos por una atadura.

El mantenimiento de la cuerda o de las cuerdas y/o de la o de las mallas de cuerdas en el estado desplegado puede ser asegurado manualmente, durante la rigidización, pero preferentemente para un gran número de aplicaciones, incluyendo las aplicaciones espaciales citadas anteriormente, la estructura comprende asimismo y ventajosamente por lo menos un dispositivo de despliegue, independiente del cordaje y destinado a extender por lo menos una cuerda de la estructura y mantenerla tensada durante el endurecimiento de dicho material endurecible.

En este último caso, y cuando la estructura comprende por lo menos una malla de cuerdas, el dispositivo de extensión está destinado a desplegar y después a mantener dicha malla de cuerdas tensada durante su rigidización.

El cordaje se puede realizar ventajosa y fácilmente en todos los materiales fibrosos conocidos, y en particular el cordaje está constituido por lo menos por un tipo de fibras seleccionadas entre las fibras minerales, tales como las de vidrio o de carbono, sintéticas u orgánicas, tales como de poliéster, poliamida y aramidas, artificiales.

De manera bien conocida en la industria aeroespacial, por lo menos una cuerda del cordaje puede ser una cuerda compuesta que comprende unas mechas de fibras pre-impregnadas de una resina rigidizable.

Asimismo, en lo que se refiere a la estructura de las cuerdas del cordaje, una por lo menos de estas cuerdas puede estar realizada con una estructura bien conocida, y en particular puede ser de uno de los siguientes tipos: cuerda trenzada simple, cuerda arrollada helicoidalmente, cuerda con alma rodeada de una envolvente, con alma trenzada, o con fibras paralelas, o con cordones paralelos, y con envolvente trenzada o arrollada helicoidalmente.

Cada cuerda del cordaje puede ser, por lo tanto, una cuerda disponible en el comercio o puede ser realizada por encargo, en una máquina de cordaje clásica con una fibra específica o una asociación de fibras específicas. La impregnación en material endurecible, en particular una resina, se puede realizar sólo después, sobre todo si el cordaje es del tipo trenzado, lo que permite una apertura de las mallas para una mejor penetración de la resina en el centro.

Ventajosamente además, por lo menos una cuerda del cordaje, pero preferentemente cada una de ellas, está rodeada por un envolvente estanco y por uno, por lo menos, de los siguientes tipos: envolvente continuo en material sintético, preferentemente termoendurecible, y envolvente realizado en hoja de un material sintético arrollado alrededor de dicha cuerda y después pegado o soldado sobre sí mismo.

\newpage

Dicho envolvente se puede realizar fácilmente, y permite el uso de resinas más o menos líquidas, que podrían ser secadas o bien por la manipulación, o bien por una estancia en el vacío espacial, o más generalmente en la atmósfera ambiente.

En lo que se refiere al material endurecible, éste reacciona a uno por lo menos de los agentes endurecibles seleccionados entre el grupo que comprende la radiación luminosa, luz visible o ultravioleta, radiación térmica, temperatura, humedad, atmósfera ambiente y vacío.

En una forma particular de realización, por lo menos una cuerda del cordaje comprende un elemento calentador, preferentemente un filamento calentador, cuyo calor provoca el endurecimiento del material endurecible de impregnación de dicha cuerda.

En otras formas de realización, por lo menos una cuerda del cordaje, y preferentemente cada una de ellas, comprende un envolvente estanco, transparente a un agente endurecible que provoca el endurecimiento del material endurecible de impregnación de dicha cuerda, en particular una envolvente estanca en un material sintético transparente a la radiación ultravioleta.

La estanqueidad asegurada de este modo frente al medio ambiente permite además aumentar el plazo de caducidad, que podría reducirse a algunos meses para una cuerda impregnada de resina, no rodeada de un envolvente estanco, y almacenada al aire libre, o en atmósfera ambiente sin ninguna precaución particular.

En lo que se refiere a las ataduras de por lo menos una cuerda a sí misma o a otras cuerdas del cordaje, cada atadura puede estar constituida por uno, por lo menos, de los siguientes medios: nudo, ligadura, abrazadera de apriete, pinzamiento o imbricación de dos porciones de cuerda a nivel de su unión.

Se observará que los pinzamientos e imbricaciones de cuerdas a nivel de sus uniones tienen como efecto ventajoso rigidizar la unión después del endurecimiento de estas cuerdas.

Asimismo, en lo que se refiere a la fijación de una estructura sobre una base, o también a la fijación de objetos sobre una estructura, de manera sencilla, por lo menos una cuerda del cordaje, y preferentemente cada una de ellas, puede ser atada a un extremo, por lo menos, por uno de los siguientes medios: bucle, nudo y pinzamiento.

Otra ventaja de la estructura, según la invención, es que se puede optimizar mediante una elección apropiada de la cuerda o de las cuerdas que constituyen el cordaje. En efecto, la sección transversal de por lo menos una cuerda de dicho cordaje se puede ajustar en forma y/o dimensión, en función de las propiedades deseadas para la estructura rigidizada, en particular su masa, su volumen y su rigidez.

Ventajosamente, la estructura según la invención comprende además una envolvente de protección, que rodea dicho cordaje antes de su despliegue, y que se despliega al mismo tiempo que dicho cordaje, siendo dicha envolvente de protección, llegado el caso, independiente del dispositivo de despliegue.

Ventajosamente además, la envolvente de protección puede asegurar por lo menos una de las siguientes funciones: control térmico, protección anti-meteoritos, anti-residuos y anti-radiaciones.

Además, y para el caso en el que el agente de endurecimiento del material endurecible de impregnación de la o de las cuerdas es una radiación luminosa, la envolvente de protección es ventajosamente transparente por lo menos en el intervalo del espectro de la radiación solar que actúa como agente de endurecimiento.

En lo que se refiere al dispositivo de despliegue, éste puede ser de cualquier tipo apropiado y, en particular, puede comprender por lo menos uno de los siguientes medios: elemento expandible hinchable, dispositivo elevador, extensor elástico, dispositivo mecánico articulado, y cable tensor.

Ventajosamente además, con el fin de que el despliegue de la estructura no sea demasiado brusco y no dañe por lo tanto esta última, la estructura puede comprender además un dispositivo de frenado, destinado a limitar por lo menos la velocidad de despliegue durante el despliegue.

Con el fin de proteger la estructura antes de su despliegue, contra cualquier endurecimiento intempestivo y contra cualquier agresión mecánica eventual, el conjunto del cordaje, antes de su despliegue y, llegado el caso, del dispositivo de despliegue, de la envolvente de protección, del dispositivo de frenado, y eventualmente asimismo de por lo menos un dispositivo de mando y/o producción de un agente de endurecimiento así como de por lo menos un dispositivo de control térmico, se puede alojar en un contenedor, en el que dicho cordaje está dispuesto en el estado arrollado, plegado o aplastado.

En este caso, preferentemente, el contendedor comprende por lo menos una tapa, que puede constituir un soporte levantado por encima de por lo menos una caja de base del contenedor, cuando la estructura está desplegada y rigidizada.

\newpage

La presente invención se refiere asimismo a las aplicaciones de la estructura según la invención, y tal como se ha presentado anteriormente, estando estas aplicaciones caracterizadas porque esta estructura está embarcada a bordo de un vehículo espacial.

A título de aplicación para la cual la invención parece presentar un interés particular para el solicitante, dicha estructura rigidizada constituye por lo menos una biela de rigidización de un panel móvil, solar o de radiador, de una máquina espacial, comprendiendo dicha estructura por lo menos una cuerda atada por un extremo al cuerpo de dicho vehículo espacial y, por el otro extremo, a un punto fijo de dicho panel móvil, siendo dicho punto fijo elegido de manera que las frecuencias de los modos de vibración de dicho panel mantenido desplegado con relación al cuerpo de la máquina espacial, cuando dicha cuerda está rigidizada en biela de rigidización, son superiores a un umbral de frecuencia deseado, siendo desplazable dicho panel con relación al cuerpo de la máquina espacial entre una posición plegada, en la que el panel se extiende sustancialmente a lo largo del cuerpo de dicha máquina espacial, y en la que dicha cuerda está protegida de cualquier agente de endurecimiento susceptible de provocar el endurecimiento de dicho material endurecible de impregnación, y una posición desplegada, en la que dicho panel está separado de dicho cuerpo de la máquina espacial por lo menos por un accionador, y que la cuerda, después de su despliegue por el despliegue de dicho panel, se rigidiza bajo el efecto de, por lo menos, un agente de endurecimiento, tal como la radiación solar natural, el calentamiento realizado por un dispositivo de calentamiento dedicado, interno o externo a la cuerda, o un dispositivo de iluminación específico, que difunde una luz que provoca una rigidización del material endurecible, en particular una resina polimerizable que reacciona a una luz monocromática.

La presente invención se refiere asimismo a un procedimiento de realización de una estructura ligera desplegable y rigidizable después del despliegue, tal como se ha presentado anteriormente, estando el procedimiento caracterizado porque comprende por lo menos las etapas que consisten en:

-

impregnar por lo menos una cuerda de un cordaje de estructura con un material endurecible, cuyo endurecimiento es controlable,

-

realizar una estructura en cordaje que tiene la forma apropiada para dar a la estructura desplegada y rigidizada deseada, preferentemente con la ayuda de una plantilla, la forma deseada, mediante la elección del número, de las dimensiones y formas y de las posiciones relativas de las cuerdas de dicho cordaje, llegado el caso de la o de las mallas de cuerdas,

-

extender dicho cordaje a la forma deseada, antes de su endurecimiento, y

-

mantener dicho cordaje tensado durante su endurecimiento, mediante la exposición de dicho cordaje tensado a por lo menos un agente de endurecimiento de dicho material endurecible de impregnación de las cuerdas.

\vskip1.000000\baselineskip

Otras ventajas y características de la invención se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la descripción siguiente, a título no limitativo, de ejemplos de realización descritos haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

- la figura 1 es una vista en parte frontal y en parte en sección de un primer ejemplo de estructura, según la invención, que es una estructura en entramado tridimensional, representada desplegada y levantada,

- la figura 2 es una vista esquemática, en parte en sección y en parte en alzado lateral, de un ejemplo de tramo de cuerda impregnada de un material endurecible, que se puede utilizar para constituir el cordaje enmallado de la estructura de la figura 1,

- la figura 3 es una vista esquemática en sección de una atadura entre dos cuerdas, por ejemplo, según la figura 2, y que pertenece, por ejemplo, al cordaje enmallado de la estructura de la figura 1,

- la figura 4 es una vista en perspectiva de un segundo ejemplo de estructura, según la invención, dispuesta en forma de trípode cuando esta desplegada,

- la figura 5 es una vista parcial en perspectiva de un tercer ejemplo de estructura, según la invención, que constituye una viga en entramado tridimensional de sección transversal triangular cuando está desplegada y rigidizada, constituida por cuerdas longitudinales o por travesaños inclinados y por pares o marcos rígidos,

- la figura 6 es un cuarto ejemplo de estructura, según la invención, que constituye una torre o pescante en entramado tridimensional, con una parte superior inclinada sobre la vertical, cuando la estructura está desplegada y rigidizada,

- la figura 7 es un quinto ejemplo de estructura, según la invención, que asegura el despliegue y la extensión de una vela, por ejemplo reflectante, cuando la estructura está desplegada y rigidizada, y

- las figuras 8a, 8b y 8c representan una secuencia de despliegue de un sexto ejemplo de estructura, según la invención, que constituye una biela rigidizada de arriostramiento de un panel desplegable de satélite, cuando la estructura está desplegada y rigidizada, con un detalle en un círculo de la figura 8c que representa la fijación de un extremo de la biela.

El primer ejemplo de estructura ligera desplegada y rigidizada, según la figura 1, es una torre en forma de tronco de pirámide de sección transversal en forma de cuadrilátero rectángulo, cuyos montantes levantados, según las aristas en los cuatro vértices de la sección transversal, por un lado y, por otro lado, los travesaños inclinados que se cruzan y que están unidos a los montantes están todos constituidos por cuerdas (1), (2) inicialmente flexibles e impregnadas de un material endurecible, tal como una resina polimerizable, habiendo sido las cuerdas rigidizadas mediante un agente de endurecimiento de la resina de impregnación, después de que la estructura ha sido desplegada en la posición representada en la figura 1 mediante un dispositivo de despliegue constituido esencialmente, en este ejemplo, por un elemento expandible (3) flexible, estanco e hinchable por un gas, por ejemplo aire comprimido, presentando el elemento expandible (3), en el estado hinchado, la forma general de un cilindro alargado de sección sustancialmente circular, fijado por su base (3a) a un apoyo (4) que soporta la estructura y a través del cual el elemento expandible (3) se puede hinchar o, como variante, se puede disponer en caja, tal como se representa esquemáticamente en la figura 1, y que contiene un depósito de gas (no representado) para el hinchado del elemento expandible (3), cuyo extremo superior (3b) se apoya contra una plataforma (5), soportada por la estructura desplegada y rigidizada, y que constituye, en este ejemplo, la tapa de la caja o cajón de apoyo (4), en la que el conjunto de la estructura está alojado en el estado plegado, arrollado o aplastado del cordaje enmallado constituido por el ensamblaje de las cuerdas (1) de los montantes y de las cuerdas (2) de los travesaños, también con el elemento expandible (3) deshinchado y plegado sobre sí mismo y, llegado el caso, la botella de gas de hinchado.

Las cuerdas de los travesaños (2) están unidas unas a otras en sus puntos de cruzamiento así como a las cuerdas de montante (1), en los extremos de los travesaños, mediante unas ataduras (6), que pueden ser realizadas de diferentes maneras, mediante nudos o ligaduras o también mediante pinzamientos o imbricaciones de dos porciones adyacentes de dos cuerdas (1) y/o (2), con la ayuda de una abrazadera de apriete (10), tal como se describe haciendo referencia a la figura 3.

Asimismo, los extremos inferiores de las cuerdas de montante (1) tal como las cuerdas de los travesaños (2) inferiores están fijados al cajón de apoyo (4) y los extremos superiores de las cuerdas de montante (1) y de las cuerdas de los travesaños (2) superiores están fijados a la plataforma (5) por otras ataduras (6), constituidas asimismo por nudos, bucles o por pinzamientos en particular.

El conjunto de las cuerdas de montante (1) y de las cuerdas de los travesaños (2) constituye un cordaje enmallado, del cual todas las cuerdas son inicialmente flexibles y están impregnadas, por ejemplo, de una resina polimerizable, de endurecimiento controlado, cuyo endurecimiento, iniciado después del despliegue de la estructura mediante el hinchado del elemento expandible (3), provoca la rigidización de la estructura en el estado desplegado mediante la rigidización de las diferentes cuerdas (1) y (2).

Para asegurar una excelente rigidización de la estructura desplegada, se prevén ventajosamente unas cuerdas de los travesaños (2) en cada una de las cuatro caras de la estructura en tronco de pirámide cuando está desplegada.

En el momento y en el sitio deseado, el entramado tridimensional de esta estructura, conservado en el estado flexible y plegado en el contenedor (4), (5) cerrado, de volumen reducido con relación a la estructura desplegada, se despliega y se tensa mediante el elemento expandible (3) progresivamente hinchado, por ejemplo mediante un mando a distancia, después de la liberación, asimismo teledirigida, de la tapa (5) con respecto a la caja (4), constituyendo este elemento expandible (3) un dispositivo de despliegue o extensor, tras lo cual el endurecimiento de las cuerdas (1) y (2) interviene, mediante la exposición a un agente de endurecimiento de la resina de impregnación de las cuerdas, por ejemplo mediante la acción de la atmósfera ambiente, del calor, de la humedad o mediante el inicio de un dispositivo anexo, que genera el agente de endurecimiento de la resina de impregnación de las cuerdas (1) y (2).

Este dispositivo anexo puede ser un dispositivo de iluminación en radiación ultravioleta, si la resina es sensible a esta radiación para polimerizarse y endurecerse, o también por un dispositivo que genera una radiación térmica, y eventualmente por el calentamiento, por alimentación eléctrica, de filamentos conductores mezclados con las fibras que constituyen las cuerdas (1) y (2).

El elemento expandible hinchable (3), que constituye el dispositivo de despliegue o de extensión de la estructura, es independiente de la malla de cuerdas (1), (2), de la estructura, y extiende las cuerdas (1) y (2) y el conjunto de la malla de cuerdas, y mantiene este enmallado y las cuerdas que lo constituyen en el estado tensado durante el endurecimiento de la resina de impregnación.

La primera etapa de realización de dicha estructura es la realización del cordaje, que no plantea ningún problema particular. En efecto, las cuerdas (1) y (2) se pueden realizar a partir de todas las fibras existentes, de las cuales las usadas más frecuentemente para realizar unas mechas pre-impregnadas, usadas habitualmente para la constitución de materiales compuestos en particular en aeronáutica, son unas fibras minerales, tales como fibras de carbono o de vidrio, fibras orgánicas o sintéticas, tales como fibras de aramidas, poliamida o poliéster, y asimismo fibras artificiales, realizadas a partir de fibras vegetales, o mediante asociación o mezcla de fibras de diferentes naturalezas. Debido a su impregnación por un material endurecible tal como una resina polimerizable, el cordaje de la estructura es un cordaje compuesto, mantenido flexible tanto tiempo como la resina de impregnación no sea polimerizada, y después endurecido y rigidizado, después del despliegue del cordaje y durante su mantenimiento desplegado y tensado, mediante la polimerización de la resina, iniciada por exposición del cordaje a un agente apropiado de endurecimiento o de polimerización de la resina en función de la naturaleza de esta resina.

Se pueden realizar estructuras con entramados tridimensionales que comprenden por lo menos una red de cordaje, análoga a la descrita anteriormente, presentando numerosas formas diferentes, siendo la estructura enmallada inicialmente definida sobre una plantilla precisa con la forma deseada, mediante la elección del número, de las dimensiones, de las formas de sección y de la naturaleza de las diferentes cuerdas usadas de las cuales se vigila la tensión, así como mediante la realización de las ataduras de las cuerdas entre sí, eventualmente de ciertas cuerdas a ellas mismas en diferentes puntos, y por último a unos elementos rígidos eventuales de la estructura, tal como el contenedor y su tapa, o cualquier otro apoyo de soporte o plataforma de la estructura.

El interés de dicha estructura reside en su ligereza, simplicidad, bajo coste de los materiales constitutivos así como de la mano de obra para su realización.

Preferentemente, la instalación del dispositivo de despliegue, tal como el elemento expandible hinchable (3), o eventualmente un dispositivo elevador, incluso un mecanismo articulado, por ejemplo un paralelogramo deformable, o también un extensor elástico, incluso unos tirantes de fijación, o una combinación de estos diferentes medios, puede ser efectuada después del control dimensional de la estructura en cordaje, después de su ensamblaje sobre plantilla, en la medida en que sea necesario un dispositivo de despliegue, puesto que el despliegue puede eventualmente ser asegurado manualmente.

Una vez desplegada y rigidizada, la estructura corresponde a un armazón más o menos complejo, constituido por bielas o vigas en material compuesto, y tal que el dispositivo de despliegue puede, en caso de que sea necesario, ser retirado o escamoteado (por ejemplo deshinchado) después de la rigidización de la estructura desplegada por endurecimiento de la resina de impregnación, debido a que esta estructura puede ser independiente, totalmente o por lo menos a nivel de las cuerdas (1) y (2), de dicho dispositivo de despliegue.

Este endurecimiento puede ser el de una resina que reacciona al medio ambiente, en particular la radiación ultravioleta de origen solar, la temperatura o la humedad ambiente, etc. El endurecimiento puede ser controlado asimismo mediante la adición de una lámpara de luz ultravioleta en la estructura o, tal como ya se ha mencionado anteriormente, mediante unos filamentos calentadores embebidos en cada cuerda rigidizable. La adición de un dispositivo de generación del agente de endurecimiento de la resina es interesante en los casos en los que la estructura, desplegada y rigidizada en su configuración final de uso, debe ser por lo menos parcialmente cubierta de un revestimiento opaco o impermeable al agente de endurecimiento. Pero, en todas las formas de realización de dicha estructura, es esencial que el inicio del endurecimiento sea controlable, y adaptado o adaptable a las condiciones ambientes que reinan en el sitio de despliegue de cada estructura considerada.

La técnica descrita anteriormente para la realización y el uso de una estructura ligera desplegable y rigidizable después del despliegue, según la invención, es asimismo adaptable a estructuras usadas en sistemas de acondicionamiento, que están arrolladas, plegadas o replegadas, o hundidas sobre sí mismas, antes del uso y, eventualmente, después de un primer uso y antes de un segundo uso, cuando el fenómeno de endurecimiento de la resina es reversible, por ejemplo cuando la resina es de tipo termoplástico.

Como variante, la estructura de la figura 1 descrita anteriormente, comprende una envolvente de protección (30), que rodea el cordaje endurecible (1), (2) y el elemento expandible (3) antes y después de su despliegue, siendo esta envolvente de protección (30) desplegada al mismo tiempo que el cordaje (1), (2) y el elemento expandible (3), y esta envolvente (30), que se presenta como una envolvente de forma sustancialmente cilíndrica, pero que puede ser cualquiera, está unida mediante sus extremos a la caja (4) y a la plataforma o tapa (5), siendo independiente del dispositivo de despliegue constituido por el elemento expandible hinchable (3). La envolvente (30) asegura varias funciones, tales como un control térmico y/o una protección contra unas radiaciones, unos meteoritos y/o unos residuos que se desplazan en el espacio. Esta envolvente (30) es, por ejemplo, un aislamiento térmico multicapas del tipo denominado MLI (Multi Layer Insulation).

Con el fin de no obstaculizar la rigidización del cordaje (1), (2), después de su despliegue por el elemento expandible (3), la envolvente (30) se puede realizar de manera que sea transparente al agente de endurecimiento al que reacciona la resina de impregnación de las cuerdas (1) y (2), por ejemplo, esta envolvente (30) puede ser transparente en el intervalo del espectro de la radiación solar que actúa como agente de endurecimiento de una resina de impregnación de las cuerdas (1) y (2), en particular a los rayos ultravioleta, de manera que la envolvente (30) asegura una cierta estabilidad térmica de la red (1), (2) después del despliegue.

Una estructura según la invención presenta numerosas ventajas, que se derivan de la simplicidad y del bajo coste de realización del material de base, a saber, la cuerda o las cuerdas constitutivas del cordaje impregnado de resina. En función de la aplicación prevista y, en particular, del medio en el que la estructura está destinada a ser desplegada y rigidizada así como los esfuerzos que la estructura desplegada y rigidizada está destinada a soportar, la cuerda o las cuerdas usadas se pueden seleccionar entre los productos actualmente en el mercado y propuestos por las cordelerías, o por el contrario pueden ser realizadas por encargo, sobre una o varias máquinas de cordaje clásicas, en una fibra específica o en un ensamblaje específico de fibras, siendo las fibras de cada cuerda agrupadas, de manera conocida, en filamentos, mechas, cordones, los cuales están dispuestos para constituir una cuerda trenzada simple, o una cuerda arrollada helicoidalmente, o también una cuerda que comprende un alma rodeada de una envolvente, pudiendo ser el alma de fibras o filamentos paralelos, o de cordones paralelos, o también un alma trenzada, mientras que la envolvente puede estar trenzada a su vez, o arrollada helicoidalmente o también una envolvente constituida por una película continua de un material sintético, o por una hoja de material sintético arrollada alrededor del alma y pegada o soldada sobre sí misma, de manera que la envolvente retenga la resina de impregnación del alma. Cuando la envolvente está a su vez trenzada o arrollada helicoidalmente, las fibras y los filamentos constitutivos de la envolvente son ventajosamente impregnados de una resina de endurecimiento, por ejemplo, mediante polimerización, o eventualmente termoplástica, siendo la ventaja de las configuraciones trenzadas o arrolladas helicoidalmente, a nivel tanto del alma como de la envolvente de la cuerda, que estas configuraciones favorecen la penetración de la resina tanto en la envolvente como en el alma de la cuerda, lo que asegura una rigidización más homogénea de la cuerda, y por lo tanto una mejor aptitud de esta última, y de la estructura así constituida, para soportar las cargas.

La figura 2 representa esquemáticamente, en parte en alzado lateral y en parte en sección, una cuerda (1) ó (2) de la figura 1, cuya alma (7) está trenzada en filamentos realizados cada uno mediante aglomeración de fibras, de una naturaleza elegida en función de la aplicación, es decir, del destino de la estructura desplegada y rigidizada, siendo los filamentos del alma (7) impregnados de una resina de endurecimiento, por ejemplo, cuando está expuesta a una radiación ultravioleta. El alma (7) está recubierta de una envolvente (8) continua, realizada en forma de una película sintética transparente a la radiación ultravioleta, estando la cuerda constituida por el alma (7) y por la envolvente (8) revestida en una envolvente (9), realizada en un material sintético asimismo transparente a la radiación ultravioleta, y eventualmente, termo-retráctil para ceñir bien la cuerda (7), (8), y asegurarle una buena protección mecánica.

Esta envolvente (9) se puede realizar fácilmente con características estancas, en particular para permitir el uso de resinas más o menos líquidas, que se podrían secar por la manipulación, por un contacto con la atmósfera ambiente o por estancia en el vacío, en caso de aplicación espacial, y esta envolvente (9) facilita además la manipulación de la cuerda así realizada. Es importante señalar que la estanqueidad asegurada por la envolvente (9) con respecto al medio ambiente permite aumentar el plazo de caducidad del cordaje, es decir, la duración antes del plazo en el que el cordaje debe haber sido desplegado y hecho rígido, mediante el endurecimiento de la resina de impregnación, de lo contrario el cordaje ya no es apto para rigidizarse debido al envejecimiento y al deterioro de la resina, pudiendo este plazo de caducidad reducirse a algunos meses para una resina que impregna una cuerda mantenida en contacto con el medio ambiente, por ejemplo al aire libre, en ausencia de cualquier envoltura tal como (9) en la figura 2.

Como variante, esta envolvente (9) puede asimismo ser realizado en hojas de un material sintético arrolladas alrededor de la cuerda y después soldadas o pegadas sobre sí mismas en lugar de una envoltura continua de material sintético.

Evidentemente, con el fin de que el endurecimiento del material de impregnación pueda ser iniciado y controlado, en presencia de dicha envolvente (9), conviene que esta envolvente (9) sea transparente al agente de endurecimiento que inicia el endurecimiento del material endurecible, tal como resina, impregnando la cuerda, salvo si el agente de endurecimiento está producido por unos elementos integrados en la cuerda, por ejemplo, unos filamentos calentadores, tal como se ha mencionado anteriormente.

La figura 3 representa esquemáticamente una atadura (6) entre dos porciones de una misma cuerda (1) ó (2), tal como se representa, por ejemplo, en la figura 2, o también de dos cuerdas (1) ó (2) diferentes, por ejemplo a nivel de una atadura (6) de unión entre una cuerda de travesaño (2) y una cuerda de montante (1) de la estructura en entramado tridimensional de la figura 1.

En el ejemplo de la figura 3, la atadura (6) está realizada con la ayuda de una abrazadera de apriete (10), del tipo abrazadera de apriete de cables eléctricos, que rodea dos partes localmente deformadas y en contacto, e imbricadas unas en otras, de las dos cuerdas (1) y (2), sin ninguna destrucción de la envoltura de protección (9) de cada una de estas cuerdas (1) y (2), alrededor de las cuales la abrazadera (10) realiza una atadura, a nivel de un nudo de malla de cuerdas del entramado de la figura 1. Se observa que la abrazadera (10) puede ser retirada, o desplazada durante la realización de la estructura. Este procedimiento de ensamblaje, muy sencillo y reversible antes del endurecimiento de la resina de impregnación de las cuerdas (1) y (2) proporciona la ventaja de que las deformaciones locales de las cuerdas (1) y (2), a nivel de sus imbricaciones, aseguran una unión rígida después del endurecimiento, por ejemplo, mediante polimerización, de la resina.

Si la atadura (6) de la figura 3 constituye un nudo del enmallado del entramado de la figura 1, se entiende que la cuerda (2) puede constituir, de modo sucesivo, por lo menos dos travesaños inclinados cada uno de los cuales esta unido, por sus dos extremos, a unas cuerdas de montante (1) de la estructura, sin que sea necesario recortar unas cuerdas a la longitud deseada para constituir cada uno de los travesaños de esta estructura.

Asimismo, la fijación de la estructura obtenida sobre una base, o la fijación de un objeto, por ejemplo, la tapa (5) del contenedor (4), tapa que constituye la plataforma de la estructura desplegada y rigidizada, sobre la estructura en cordaje se puede realizar mediante sencillos pinzamientos de cuerdas, eventualmente en sus extremos, por ejemplo entre una placa y un apoyo atornillados una hacia el otro, de manera que retienen entre ellos una parte de cuerda para constituir una atadura dispuesta como brida de apriete. Para facilitar la retención de una parte de cuerda, incluso de su extremo, entre una placa apretada contra un apoyo, puede ser indicado realizar un nudo sobre esta parte o extremo de la cuerda. Además, para atar un extremo de cuerda a un soporte, a un órgano soportado o también a otra cuerda, puede ser ventajoso usar un bucle en lugar de un nudo o de un pinzamiento, o adicionalmente a estos últimos.

El procedimiento de la invención para realizar una estructura ligera, desplegable y rigidizable después del despliegue, tal como se ha explicado anteriormente, y que comprende, de una manera general, por lo menos etapas que consisten en impregnar una o varias cuerdas de un cordaje con un material endurecible, cuyo endurecimiento es controlable, tal como una resina polimerizable, en realizar una estructura en cordaje que tiene la forma apropiada para obtener la estructura desplegada y rigidizada deseada, en particular con la ayuda de una plantilla con esta forma deseada, eligiendo el número, las formas, dimensiones, en particular de la sección transversal, de las cuerdas, y de sus posiciones relativas, en particular en el seno de una malla de cuerdas, de manera que se ajusta el volumen, la rigidez y la masa de la estructura deseada, y después en extender el cordaje a la forma deseada, antes de su endurecimiento, y en mantener este cordaje tensado durante su endurecimiento, por exposición del cordaje tensado a, por lo menos, un agente de endurecimiento del material endurecible que impregna las cuerdas, es un procedimiento que se puede usar para la realización de cualquier estructura conservada, y eventualmente transportada, ocupando un volumen reducido antes de su uso y, por lo tanto, su despliegue y su rigidización. Por lo tanto, resulta evidente que este procedimiento se puede llevar a cabo para realizar unos objetos usuales, a los que su forma y rigidez definitivas se dan en el momento en el que estos objetos deben ser usados por primera vez.

En el sector espacial, este procedimiento de realización de dichas estructuras ligeras, desplegables y rigidizables después del despliegue puede ser llevado a cabo principalmente en tres tipos de aplicaciones: el alejamiento y mantenimiento en posición de objetos con respecto a un apoyo de soporte, la rigidización de una superficie y la rigidización de mecanismos desplegables.

En lo que se refiere al primer tipo de aplicación, tres ejemplos de realización están esquemáticamente representados en las figuras 4, 5 y 6.

La figura 4 representa, en posición desplegada, un trípode constituido por tres cuerdas de montante (1), de la misma longitud, fijadas cada una por su extremo inferior a nivel de uno respectivamente de los tres vértices de un triángulo equilátero definido sobre un apoyo portador (no representado), y cuyos extremos superiores están fijados a los tres vértices de un triángulo sobre la cara inferior de un disco circular (5') que constituye una plataforma y coronado por un vástago (11) que puede soportar una carga útil, por ejemplo, un detector o dispositivo óptico o un componente de un sistema de telecomunicación. Tal como en el ejemplo de la figura 1, el despliegue de esta estructura sencilla puede ser asegurado por el hinchado de un elemento expandible cilíndrico sustancialmente vertical (3') que es independiente de las cuerdas (1) y que, cuando se hincha, se alza desde el apoyo de soporte, verticalmente hacia arriba, hasta desplegar y tensar las cuerdas (1) al máximo, y mantener las cuerdas (1) tensadas en esta configuración durante el endurecimiento de la resina de impregnación, mediante la exposición a un agente de endurecimiento apropiado para la aplicación, por ejemplo una radiación luminosa, ultravioleta, o la exposición a la atmósfera ambiente, que puede ser el vacío espacial.

La figura 5 representa en parte una viga alargada, constituida asimismo por un entramado tridimensional, pero, en este ejemplo, de sección transversal de superficie constante y de forma triangular, definida por tres cuerdas de montante (1), longitudinales, unas cuerdas de los travesaños inclinadas (2), que unen dos cuerdas (1), como en el ejemplo de la figura 1 y asimismo unos pares o marcos (12) triangulares, previamente recortados en un material rígido, dando al conjunto su sección triangular, y unidos por unas ataduras tales como (6) de la figura 3 a las cuerdas (1), y eventualmente a unas cuerdas (2), y en el interior de los cuales se extiende un dispositivo de despliegue constituidos por un elemento expandible hinchable alargado (3) independiente de las cuerdas (1) y (2), cuando se hincha neumáticamente, para iniciar el despliegue de la estructura y mantenerla a continuación desplegada durante el endurecimiento de la resina de impregnación de las cuerdas (1) y (2).

La figura 6 representa esquemáticamente una torre constituida por la superposición de dos niveles, cada uno de los cuales está realizado por un entramado tridimensional, estando el nivel superior inclinado sobre el eje longitudinal del nivel inferior para, por ejemplo, al mismo tiempo separar un componente, tal como una antena, del cuerpo de un satélite y, por otro lado, posicionar la antena fuera del campo de visión de un componente óptico montado asimismo sobre el cuerpo del satélite.

La estructura de la figura 6 presenta su primer nivel constituido por una estructura análoga a la de la figura 1, pero asimétrica, con unas cuerdas de montante (1a) y algunas cuerdas de los travesaños inclinados (2a) cuyos extremos inferiores están directamente fijados a unos puntos fijos de un apoyo (14), por ejemplo una cara externa de un cuerpo de satélite, por unas ataduras (6a) análogas a las (6) mencionadas anteriormente, estando los extremos superiores de las cuerdas de montante (1a) y de las cuerdas de los travesaños inclinados (2a) fijados por unas ataduras (6a) análogas a una plataforma intermedia (5a), cuando la estructura del primer nivel está desplegada mediante el hinchado de un primer elemento expandible hinchable (13a), análogo al elemento expandible (3) de la figura 1, y apoyado por sus extremos longitudinales, por un lado, contra el apoyo (14) y, por otro lado, contra la cara inferior de la plataforma intermedia (5a), siendo independiente de esta plataforma (5a) tal como unas cuerdas (1a) y (2a).

El segundo nivel de esta estructura es sustancialmente análogo a la estructura de la figura 1 y está constituido por cuerdas de montante (1b), cuyos extremos inferiores están fijados por unas ataduras (6b) análogas a las ataduras (6) descritas anteriormente, en la cara superior de la plataforma intermedia (5a), mientras que sus extremos superiores están fijados por unas ataduras (6b) a la cara inferior de una plataforma superior (5b), estando las cuerdas de montante (1b) entrecruzadas y arriostradas por unas cuerdas de los travesaños inclinados (2b), así como por unos marcos rígidos precortados (análogos a los marcos (12) de la figura 5) o unas cuerdas de los travesaños (12b) que se extienden sustancialmente en unas secciones rectas de este segundo nivel de estructura, es decir, perpendicularmente a su eje longitudinal, alrededor de un segundo elemento expandible hinchable (13b) que constituye el dispositivo de despliegue del segundo nivel de esta estructura, y se apoya, por sus extremos longitudinales, contra la cara superior de la plataforma intermedia (5a) y la cara inferior de la plataforma superior (5b), siendo independiente de estas plataformas (5a) y (5b), tales como unas cuerdas (1b) y (2b).

El despliegue de dicha estructura a dos niveles puede llevarse a cabo tanto en secuencia, un nivel después del otro, como simultáneamente, o solapadamente, empezando entonces el despliegue de un nivel mientras que el otro nivel no ha terminado aún, puesto que todas las cuerdas de las dos mallas de cuerdas usadas para los dos niveles de la estructura son flexibles, y se rigidizan sólo después del despliegue, mientras que los dos elementos expandibles hinchados (13a) y (13b) mantienen la estructura desplegada durante la rigidización de las cuerdas mediante endurecimiento de la resina o resinas de impregnación.

La figura 7 representa un ejemplo de una aplicación del segundo tipo citado anteriormente, a saber, la rigidización de una superficie, por ejemplo el mantenimiento en extensión de una superficie plana, que se puede utilizar como pantalla solar o de una superficie compleja tal como un reflector de antena.

La estructura comprende, como dispositivo de despliegue, por un lado, un elemento expandible de extensión (15) hinchable de forma sustancialmente tórica, en el extremo de las dos ramas de un segundo elemento expandible de extensión (16) hinchable, y, por otro lado, en forma de V, cuya base (17), destinada a ser fijada sobre un soporte (no representado), sobre el cual esta estructura está destinada a desplegarse, corresponde al punto de convergencia de varias cuerdas (18), extendiéndose según las aristas de una pirámide de base poligonal, por ejemplo hexagonal, delimitada por otras cuerdas (19) entre las cuales un velo reflectante (20) se fija por sus bordes. Unos tirantes (21) constituidos por longitudes de cordones no impregnados de un material endurecible, dan al velo (20) su forma particular, determinada por el número y la longitud de los tirantes (21), así como por el número y la longitud de las cuerdas (18) y (19), que están impregnadas de un material endurecible, por ejemplo una resina polimerizable, y que constituyen la estructura rigidizable del conjunto. Esta estructura rigidizable (18), (19) determina, después de su rigidización, la forma deseada de la pirámide de base poligonal que permite desplegar y extender el velo (20), y se entiende que, en la aplicación de este velo (20) a la realización de un reflector de antena, los tirantes de forma (21) permiten asimismo ajustar la longitud focal del reflector así realizado. Con este fin, es ventajoso que unos tirantes (21) unan cada uno de los vértices de la base poligonal definida por las cuerdas (19) a un punto central, unido por otro tirante (21) al punto de convergencia de las cuerdas de aristas (18), es decir, a la base (17) del elemento expandible en V (16), a nivel de la cual la estructura de endurecimiento está atada a la estructura de soporte por los extremos de las cuerdas (18), pudiendo otros tirantes (21) unir el medio, por ejemplo, de cada tirante (21) "radial" al punto de convergencia de las cuerdas (18).

Con el fin de que el despliegue del cordaje (18), (19) y de los tirantes (21) mediante el hinchado de los elementos expandibles (15) y (16) independientes del cordaje (18), (19) no sea suficientemente rápido y brutal para arriesgar romper el velo (20) o soltar una parte de su contorno de las cuerdas (19) de borde, un dispositivo de frenado puede estar asociado al dispositivo de despliegue. Por ejemplo, pequeños resortes (no representados) pueden estar montados a lo largo de ciertas cuerdas (18) y (19), de manera que estos resortes estén cargados por el despliegue y la extensión de las cuerdas (18) y (19) bajo la acción del hinchado de los elementos expandibles (15) y (16), y que esta carga de los resortes asegure un frenado del despliegue, limitando la velocidad de despliegue y, por lo tanto, al final de carrera, los esfuerzos aplicados sobre los puntos de unión entre el velo (20) y las cuerdas de borde (19).

Tal como en el ejemplo de la figura 1, el conjunto del cordaje (18), (19) de la figura 7, antes de su despliegue, así como los elementos expandibles (15) y (16) deshinchados, la vela (20), el dispositivo de frenado llegado el caso, y eventualmente también un dispositivo de producción y/o de inicio de un agente de endurecimiento, por ejemplo, una lámpara de ultravioleta, se puede disponer en un contenedor fijado en una cara externa del cuerpo del satélite, y en el que el cordaje (18), (19), el velo (20) y los tirantes (21) así como los elementos expandibles (15) y (16) deshinchados están alojados en el estado arrollado o plegado sobre sí mismos para aquellos de estos elementos que son flexibles o deformables antes del despliegue y de la rigidización.

Las figuras 8a a 8c representan un ejemplo de aplicación del tercer tipo citado anteriormente, en el que una única cuerda impregnada de un material endurecible (resina polimerizable por ejemplo) limita el grado de apertura de un panel articulado sobre un soporte, y después asegura la inmovilización del panel con relación al soporte después del endurecimiento del material de impregnación de la cuerda, que se vuelve simplemente una biela rígida de longitud fija.

Dicha biela de rigidización se puede usar ventajosamente en unos satélites, para mantener en posición desplegada unos paneles pivotantes, tales como paneles solares o paneles de radiadores.

En efecto, algunos satélites de observación están incitados a cambiar de postura rápidamente para poder fotografiar diferentes zonas de la superficie terrestre, por ambos lados de sus trazados durante una misma órbita. Cuanto más rápido deba ser el cambio de postura de dichos satélites, denominados ágiles, más los diferentes apéndices presentados por estos satélites deben tener una frecuencia propia elevada, para no entrar en resonancia y conllevar unas oscilaciones del satélite.

Ahora bien, los panales solares, de los cuales estos satélites están generalmente equipados, presentan grandes superficies y son unos apéndices críticos. Están realizados generalmente en paneles sándwich, para reducir su masa, y están articulados sobre el cuerpo del satélite, de manera que son posicionados a lo largo del cuerpo del satélite, para el lanzamiento, con el fin de minimizar el volumen ocupado bajo la cubierta del lanzador, durante la puesta en órbita. Una vez en órbita, estos paneles se despliegan para ocupar su posición de servicio. Su ligereza, de la que resulta una cierta flexibilidad, conduce a usar unas bielas o compás de refuerzo, entre el cuerpo del satélite y el extremo de los paneles, y cuyo efecto es aumentar la frecuencia propia de estos paneles.

El uso de una estructura ligera desplegable y rigidizable después del despliegue según la invención, constituida, de manera sencilla, por una única cuerda rigidizable, permite simplificar la realización y el montaje de dichas bielas, con la ayuda de medios sencillos y económicos.

En la figura 8a, se ha representado en (22), de forma esquematizada, el cuerpo de un satélite, sobre el cual un panel (23) tal como un panel solar o un radiador, está montado de forma pivotante mediante una charnela motriz (24), eventualmente frenada para limitar la velocidad de pivotamiento, y que se extiende, por ejemplo, a lo largo de bordes paralelos y contiguos del panel (23) y del cuerpo de satélite (22) (que son los bordes inferiores en la figura 8a), y la figura 8b representa el panel (23) durante el pivotamiento, por y alrededor de la charnela motriz (24) hacia su posición desplegada, representada en la figura 8c, en la que el panel desplegado (23) es sustancialmente perpendicular a la posición plegada que ocupaba en la figura 8a y está unido al cuerpo (22) del satélite por una única cuerda rigidizable (25), impregnada de una resina polimerizable todavía no polimerizada y, por lo tanto flexible, que no se opone al pivotamiento del panel (23) pero limita este pivotamiento cuando la cuerda (25) está tensada, tal como se representa en la figura 8c. En esta última posición, la cuerda (25) está expuesta a un agente de endurecimiento, por ejemplo el espectro ultravioleta de la radiación solar, de manera que la resina de impregnación esté polimerizada y que la cuerda (25) se rigidice en una biela de arriostrado del panel (23) desplegado.

Para asegurar que la cuerda impregnada (25) sea todavía flexible en el momento del despliegue del panel (23), esta cuerda (25) está fijada por sus dos extremos, por un lado, sobre el cuerpo (22), y por otro lado, sobre el panel (23) a nivel de puntos fijos en el interior de un marco de protección, respectivamente (26a) sobre el cuerpo del satélite (22) y (26b) sobre la cara interna del panel (23) (cara girada hacia el cuerpo (22) en posición plegada del panel (23), de manera que estos dos marcos (26a) y (26b) se cierran uno sobre el otro en una caja que recubre totalmente la cuerda impregnada (25), en el estado flexible, para protegerla del agente de endurecimiento, tanto tiempo como el despliegue por pivotamiento del panel (23) por la charnela motriz (24) no esté iniciado. En otros térmicos, los marcos (26a) y (26b) constituyen un deflector de protección, que impide la exposición de la cuerda flexible (25) plegada en unos marcos a los rayos ultravioleta, en posición plegada del panel (23) contra el cuerpo (22). Una vez desplegada y expuesta a la radiación solar, la cuerda (25) se rigidiza, lo que tiene por efecto impedir cualquier rotación tanto a nivel de sus extremos como de su parte central.

Antes de la rigidización, la fijación de la cuerda (25) por sus dos extremos, conservando una flexibilidad necesaria para actuar como articulación en rotación tanto en estos extremos como en su parte mediana, se puede llevar a cabo tal como se representa en el detalle ampliado y rodeado con un círculo de la figura 8c, con la ayuda de una brida de apriete (27), que comprende un apoyo (27a) atornillado contra el cuerpo (22) del satélite y una placa de apriete (27b) que está apretada hacia el apoyo (27a) gracias a los tornillos de montaje y de apriete (28), apretando un extremo de la cuerda (25) en unos vaciados practicados enfrentados a la placa (27b) y al apoyo (27a), pudiendo, un nudo en el extremo de la cuerda (25) eventualmente ser retenido por el otro lado de la brida de apriete (27), para evitar cualquier liberación intempestiva de la cuerda (25).

Se puede usar una fijación análoga para atar el otro extremo de la cuerda (25) sobre el panel (23). Los puntos fijos de atadura de los extremos de la cuerda (25) sobre el cuerpo (22) y sobre todo sobre el panel desplegable (23) se eligen de manera que las frecuencias de los modos de vibración del panel (23) mantenido desplegado con relación al cuerpo (22), cuando la única cuerda (25) se rigidiza en biela de rigidización, son superiores a un umbral de frecuencia deseado.

En esta forma de realización, el dispositivo de despliegue de la cuerda rigidizable (25) es en efecto el panel desplegable (23) en sí, cuyo accionador de despliegue está constituido por la charnela motriz (24).

El agente de endurecimiento no está limitado al espectro ultravioleta de la luz solar, sino que la cuerda (25) rigidizable puede comprender, tal como se describe en los ejemplos anteriores, unos filamentos calentadores para asegurar la rigidización mediante aportación de calor, o también un dispositivo que genera el agente de endurecimiento puede estar embarcado en el cuerpo (22) del satélite y ser puesto en funcionamiento después de la extensión de la cuerda (25) para provocar el endurecimiento de esta última.

Como variante, la charnela (24) puede no ser motriz, y el despliegue del panel (23) puede ser mandado por uno o varios accionadores independientes tanto de la charnela (24) como de la cuerda (25), por ejemplo, por unos medios pirotécnicos asociados a uno o varios resortes, por ejemplo de torsión, a nivel de la charnela (24) de unión del panel (23) al cuerpo (22) del satélite.

Los ejemplos descritos anteriormente muestran que la estructura ligera, desplegable y rigidizable, después del despliegue, según la invención, presenta las principales ventajas siguientes.

Cualquier forma de estructura se puede realizar fácilmente, en particular sobre una plantilla, sin ningún trabajo complejo del o de los materiales usados, tales como cortes, costuras, etc.

La precisión de la forma de la estructura está impuesta por la elasticidad de las cuerdas y su triangulación (enmallado), independientemente del dispositivo de despliegue, y esta precisión es verificable con la ayuda de una plantilla.

Las estructuras obtenidas pueden ir de una simple biela, tal como en el ejemplo de las figuras 8a a 8c, hasta unos entramados tridimensionales extremadamente complejos (véanse por ejemplo las figuras 1, 5 y 6).

Es posible utilizar cualquier resina endurecible, sensible a la luz, a las radiaciones ultravioleta y/o a unas radiaciones térmicas en particular, y cualquier fibra.

Además del cordaje impregnado y rigidizable, la estructura desplegable puede comprender unos elementos mecánicos, tales como plataforma, marco, o góndola, para asegurar una fijación de equipamiento o una precisión local de un posicionamiento.

Cualquier cuerda del cordaje impregnado puede recibir una envoltura estanca, que facilita su manipulación, haciéndola insensible a ciertas agresiones externas, y aumenta su duración de vida antes del endurecimiento.

El dispositivo de despliegue o extensor es independiente del cordaje impregnado y, eventualmente, se puede integrar en la estructura después de la fabricación del cordaje impregnado.

En el caso de una extensión de la estructura por hinchado de, por lo menos, un elemento expandible, este último sigue siendo de estructura sencilla, incluso para una estructura desplegable compleja, y se puede realizar fácilmente mediante unas técnicas actuales que no necesitan ningún desarrollo.

El dispositivo de despliegue o extensor puede ser fácilmente doblado, de manera que asegura una cierta redundancia, debido a su independencia con relación al resto de la estructura, y en particular el cordaje impregnado. La rigidez de la estructura rigidizada después del despliegue se puede ajustar mediante la cantidad, las orientaciones y la o las secciones, así como la naturaleza de las fibras de las cuerdas del cordaje, eventualmente enmallado, tal como es el caso en un enmallado de armazón.

La modelización matemática de la estructura está simplificada, una vez que se conocen las características de las vigas y de los nudos, en el caso de estructuras entramadas.

Por último, el despliegue, así como eventualmente el repliegue de la estructura, está simplificado y puede llevarse a cabo independientemente sobre la estructura sin ningún dispositivo de despliegue, sobre el o los dispositivos de despliegue, o sobre los dos al mismo tiempo, permitiendo unos ensayos en el suelo.

Claims (24)

1. Estructura ligera desplegable y rigidizable después del despliegue, que comprende un cordaje (1-2, 1a-2a, 13-25-12b, 18-19, 25) constituido por lo menos por una cuerda flexible (1, 2, 1a, 1b, 2a, 2b, 18, 19, 25) impregnada de un material endurecible, de endurecimiento controlable, destinado a rigidizar dicha por lo menos una cuerda después de su despliegue y extensión, siendo dicha estructura independiente de cualquier medio de despliegue (3, 3', 13a-13b, 15-16), destinado a extender por lo menos una cuerda (1', 2, 1a, 1b, 2a, 2b, 12b; 18, 19) de la estructura y a mantenerla tensada durante el endurecimiento de dicho material endurecible.

2. Estructura, según la reivindicación 1, caracterizada porque comprende, por lo menos, una malla (1-2, 1a-2a, 15-25-12b) de cuerdas, de la cual por lo menos una cuerda flexible (1, 2, 1a, 1b, 2a, 2b, 12b) está impregnada de dicho material endurecible, y atada a sí misma y/o a por lo menos otra cuerda de dicho cordaje, por lo menos por una atadura (6, 6a, 6b).

3. Estructura, según cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizada porque comprende asimismo por lo menos un dispositivo de despliegue (3, 3', 13a-13b, 15-16), independiente del cordaje, y destinado a extender, por lo menos, una cuerda (1, 2, 1a, 1b, 2a, 2b, 12b, 18, 19) de la estructura y a mantenerla tensada durante el endurecimiento de dicho material endurecible.

4. Estructura, según la reivindicación 3 cuando está subordinada a la reivindicación 2, caracterizada porque dicho dispositivo de despliegue (3, 3', 13a, 13b, 15-16), está destinado a desplegar y después a mantener dicha por lo menos una malla (1-2, 1a-2a, 1b-2b-12b, 18-19) de cuerdas tensada durante su rigidización.

5. Estructura, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque dicho cordaje está constituido por lo menos por un tipo de fibras seleccionadas entre las fibras minerales, tales como fibras de vidrio o de carbono, sintéticas u orgánicas, tales como poliéster, poliamida, aramidas, y artificiales.

6. Estructura, según la reivindicación 5, caracterizada porque por lo menos una cuerda de dicho cordaje es una cuerda compuesta que comprende unas mechas de fibras pre-impregnadas de una resina rigidizable.

7. Estructura, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque una por lo menos de las cuerdas (1, 2) de dicho cordaje es de uno de los siguientes tipos: cuerda trenzada simple, cuerda arrollada helicoidalmente, cuerda con alma (7) rodeada de una envoltura (9), con alma (7) trenzada, o con fibras paralelas, o con cordones paralelos, y/o con envoltura trenzada o arrollada helicoidalmente.

8. Estructura, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque por lo menos una cuerda (1, 2) de dicho cordaje está rodeada de una envoltura estanca (9) de uno por lo menos de los siguientes tipos: envoltura continua en material sintético, preferentemente termoendurecible, y envoltura realizada en hoja de un material sintético arrollada alrededor de dicha cuerda (1, 2) y después pegada o soldada sobre sí misma.

9. Estructura, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque dicho material endurecible reacciona a por lo menos uno de los agentes de endurecimiento seleccionados de entre el grupo que comprende las radiaciones luminosas, en luz visible, o ultravioleta, las radiaciones térmicas, la temperatura, la humedad, la atmósfera ambiente, y el vacío.

10. Estructura, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque por lo menos una cuerda (1, 2, 25) del cordaje comprende un elemento calentador, preferentemente un filamento calentador, cuyo calentamiento inicia el endurecimiento del material endurecible de impregnación de dicha cuerda.

11. Estructura, según la reivindicación 8, caracterizada porque por lo menos una cuerda (1, 2) de dicho cordaje comprende una envoltura estanca (9), transparente a un agente de endurecimiento que inicia el endurecimiento del material endurecible de impregnación de dicha cuerda (1, 2), en particular una envoltura estanca en un material sintético transparente a la radiación ultravioleta.

12. Estructura, según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 11, caracterizada porque dicha atadura (6), mediante la cual por lo menos una cuerda (1, 2) de dicho cordaje está atada a sí misma o a por lo menos otra cuerda de dicho cordaje, está constituida por uno por lo menos de los siguientes medios: nudo, ligadura, abrazadera de apriete (10), pinzamiento o imbricación de dos porciones de cuerda (1, 2) a nivel de su unión.

13. Estructura, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada porque por lo menos una cuerda (1, 2, 25) de dicho cordaje está atada en un extremo por uno, por lo menos de los siguientes medios: bucle, nudo y pinzamiento (27).

14. Estructura, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizada porque la sección transversal de por lo menos una cuerda (1, 2, 18, 19, 25) de dicho cordaje está ajustada en forma y/o en dimensión, en función de las propiedades deseadas para la estructura rigidizada, en particular su masa, su volumen y su rigidez.

15. Estructura, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizada porque comprende además una envolvente (30) de protección, que rodea dicho cordaje (1-2) antes de su despliegue, y desplegada al mismo tiempo que dicho cordaje, siendo dicha envolvente (30) de protección, llegado el caso, independiente del dispositivo de despliegue (3).

16. Estructura, según la reivindicación 15, caracterizada porque dicha envolvente (30) de protección asegura una por lo menos de las siguientes funciones: control térmico, protección anti-meteorito, anti-residuos y anti-radiaciones.

17. Estructura, según cualquiera de las reivindicaciones 15 a 16, caracterizada porque dicha envolvente (30) de protección es transparente por lo menos en el intervalo del espectro de la radiación solar que actúa como agente de endurecimiento del material endurecible de impregnación de por lo menos una cuerda (1, 2) de dicho cordaje.

18. Estructura, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizada porque el dispositivo de despliegue comprende uno por lo menos de los siguientes medios: elemento expandible hinchable (3, 3', 13a, 13b, 15-16), dispositivo elevador, extensor elástico, dispositivo mecánico articulado, y cable tensor.

19. Estructura, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, caracterizada porque comprende además un dispositivo de frenado destinado a limitar por lo menos la velocidad de despliegue durante el despliegue.

20. Estructura, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, caracterizada porque el conjunto del cordaje (1-2), antes de su despliegue y, llegado el caso, el dispositivo de despliegue (3), la envolvente de protección (30), el dispositivo de frenado, y eventualmente asimismo por lo menos un dispositivo de mando y/o de producción de un agente de endurecimiento así como por lo menos un dispositivo de control térmico, está alojado en un contenedor (4-5) en el que dicho cordaje está dispuesto en el estado arrollado, plegado o aplastado.

21. Estructura, según la reivindicación 20, caracterizada porque dicho contenedor (4-5) comprende por lo menos una tapa (5) que constituye un soporte erigido por encima de por lo menos una caja (4) de base de dicho contenedor, cuando dicha estructura está desplegada y rigidizada.

22. Aplicación de la estructura, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 21, caracterizada porque dicha estructura (18-19-15-16-20-21, 25) está embarcada a bordo de un vehículo espacial (22).

23. Aplicación, según la reivindicación 22, caracterizada porque dicha estructura rigidizada constituye por lo menos una biela (25) de rigidización de un panel móvil (23), solar o de radiador, de una máquina espacial, comprendiendo dicha estructura por lo menos una cuerda (25) atada por un extremo al cuerpo (22) de dicha máquina espacial y, por el otro extremo, en un punto fijo de dicho panel móvil (23), siendo dicho punto fijo elegido de manera que las frecuencias de los modos de vibración de dicho panel (23) mantenido desplegado con relación al cuerpo (22) de la máquina espacial, cuando dicha cuerda se rigidiza en biela de rigidización, son superiores a un umbral de frecuencia deseado, siendo dicho panel (23) móvil con respecto al cuerpo (22) de la máquina espacial entre una posición plegada, en la que el panel (23) se extiende sustancialmente a lo largo del cuerpo (22) de dicha máquina espacial, y en la que dicha cuerda (25) está protegida (26a, 26b) de cualquier agente de endurecimiento susceptible de provocar el endurecimiento de dicho material endurecible de impregnación, y una posición desplegada, en la que dicho panel (23) se aparta del dicho cuerpo (22) de la máquina espacial mediante por lo menos un accionador (24), y que la cuerda (25), después de su despliegue mediante el despliegue de dicho panel (23) se rigidiza bajo el efecto de por lo menos un agente de endurecimiento, tal como la radiación solar natural, el calentamiento realizado por un dispositivo de calentamiento dedicado, interno o externo a la cuerda (25) o un dispositivo de iluminación dedicado, que difunde una luz que provoca una rigidización del material endurecible, en particular una resina polimerizable que reacciona a una luz monocromática.

24. Procedimiento de realización de una estructura ligera desplegable y rigidizable después del despliegue, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 21, caracterizado porque comprende, por lo menos, las etapas que consisten en:

-

impregnar por lo menos una cuerda (1, 2, 1a, 1b, 2a, 2b, 12b, 18, 19, 25) de un cordaje de estructura con un material endurecible, cuyo endurecimiento es controlable,

-

realizar una estructura en cordaje que tiene la forma apropiada para dar a la estructura desplegada y rigidizada deseada, preferentemente con la ayuda de una plantilla la forma deseada, mediante la elección del número, de las dimensiones y de las formas de las posiciones relativas de las cuerdas de dicho cordaje, llegado el caso, de la malla o mallas (1-2, 1a-2a, 1b-2b-12b, 18-19) de cuerdas,

-

extender dicho cordaje a la forma deseada, antes de su endurecimiento, y

-

mantener dicho cordaje tensado durante su endurecimiento, mediante la exposición de dicho cordaje tensado a por lo menos un agente de endurecimiento de dicho material endurecible de impregnación de las cuerdas.