ES2932765T3 - Estructura de membrana expandible para una antena - Google Patents

Abstract

Una estructura de membrana desplegable para una antena comprende una membrana que comprende una pluralidad de primeras regiones de material de mayor rigidez conectadas integralmente a través de una o más segundas regiones de material de menor rigidez, donde una o más segundas regiones están formadas de material flexible configurado para permitir la membrana se pliega en una configuración colapsada y posteriormente se despliega en una configuración desplegada, y están dispuestas para permitir que las adyacentes de la pluralidad de primeras regiones se plieguen para que queden unas contra otras. En algunas realizaciones, la membrana está formada por un material compuesto que comprende una pluralidad de fibras en una matriz flexible, y la pluralidad de primeras regiones comprende material con una densidad de fibra más alta que una o más segundas regiones. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Estructura de membrana expandible para una antena

Campo técnico

La presente invención se refiere a estructuras expandibles. Más particularmente, la presente invención se refiere a una estructura de membrana expandible para una antena.

Antecedentes

Las estructuras expandibles se utilizan en una variedad de aplicaciones para permitir que el tamaño físico de un aparato sea reducido temporalmente. Por ejemplo, en aplicaciones basadas en el espacio tales como satélites o vehículos espaciales, se pueden proporcionar estructuras expandibles para permitir que el aparato se repliegue en un volumen pequeño y se cargue en el compartimento de carga útil de un vehículo de lanzamiento. Una vez lanzada al espacio y liberada del compartimento de carga útil, la estructura expandible se puede mover a una configuración expandida para el funcionamiento del satélite o vehículo.

Las estructuras expandibles se utilizan comúnmente como reflectores en antenas. Es deseable una gran área de reflector ya que esto aumenta las capacidades de la antena, al permitir que la antena reciba y/o transmita más energía. Sin embargo, un reflector grande puede hacer que la antena sea difícil de manejar y difícil de transportar. Se han desarrollado reflectores expandible que utilizan una fina membrana flexible para formar la superficie del reflector. La membrana se puede plegar hasta un espacio pequeño. Sin embargo, la alta eficiencia de estibación requiere una membrana altamente dócil con un nivel adecuado de rigidez en el plano y fuera del plano para garantizar la estabilidad dimensional. Típicamente, se utiliza una estructura de respaldo compleja para expandir y sostener la membrana en la forma deseada una vez expandida y para aumentar la rigidez general del sistema, reduciendo así el efecto de perturbaciones externas no deseadas en la geometría de membrana. Las estructuras de respaldo expandibles típicamente incluyen un armazón de puntales conectados por bisagras, lo que inevitablemente aumenta el coste total, la complejidad y la masa del reflector expandible.

El documento US3717879A divulga un reflector plegable que incluye varios paneles doblables sustancialmente rígidos cubiertos con una superficie reflectante espaciada alrededor de un concentrador central y material reflectante flexible ubicado entre paneles adyacentes.

El documento EP1243506A1 divulga una estructura inflable provista de un distribución de antenas para soportar y reforzar un objeto dispuesto en el espacio exterior.

El documento US 2013/207880 A1 divulga un reflector flexible que comprende refuerzos con memoria de forma integrados.

La invención se realiza en este contexto.

Compendio de la invención

Según un primer aspecto de la presente invención, se proporciona una estructura de membrana expandible para una antena, comprendiendo la estructura de membrana expandible una membrana que comprende una pluralidad de primeras regiones de material de mayor rigidez conectadas integralmente a través de una o más segundas regiones de material de menor rigidez, en donde la una o más segundas regiones se forman de material dócil configurado para permitir que la membrana se doble hasta una configuración plegada y posteriormente se desdoble hasta una configuración expandida, y se disponen para permitir que las adyacentes de la pluralidad de primeras regiones se doblen de modo que queden una contra otra, y en donde la membrana comprende un material reflectante de radiofrecuencia, de modo que cuando se expande, la membrana se configura para formar un reflector primario de la antena.

En algunas realizaciones según el primer aspecto, en la configuración plegada, las regiones adyacentes de la pluralidad de primeras regiones se doblan alrededor de una respectiva de la una o más segundas regiones que conectan dichas primeras regiones adyacentes, de manera que se encuentran entre sí.

En algunas realizaciones según el primer aspecto, la membrana comprende una matriz continua que se extiende a lo largo de la pluralidad de primeras regiones y la una o más segundas regiones.

En algunas realizaciones según el primer aspecto, la membrana se forma de un material compuesto que comprende una pluralidad de fibras en una matriz dócil.

En algunas realizaciones según el primer aspecto, la pluralidad de primeras regiones comprende material con una densidad de fibra más alta que la una o más segundas regiones, y/o comprenden un primer material de matriz que tiene una mayor rigidez que un segundo material de matriz incluido en la una o más segundas regiones.

En algunas realizaciones según el primer aspecto, la pluralidad de fibras comprende una pluralidad de primeras fibras distribuidas sobre la pluralidad de primeras regiones y la una o más segundas regiones, y una pluralidad de segundas fibras confinadas a la pluralidad de primeras regiones, en donde la pluralidad de segundas fibras actúa para reforzar la membrana en la pluralidad de primeras regiones.

En algunas realizaciones según el primer aspecto, la pluralidad de fibras son fibras de carbono.

En algunas realizaciones según el primer aspecto, la membrana se configura para adoptar una forma parabólica en la configuración expandida.

En algunas realizaciones según el primer aspecto, las segundas regiones se disponen en tiras a lo largo de las direcciones radial y circunferencial cuando la membrana está en la configuración expandida.

En algunas realizaciones según el primer aspecto, la pluralidad de primeras regiones se conecta eléctricamente entre sí.

En algunas realizaciones según el primer aspecto, las adyacentes de la pluralidad de primeras regiones se espacian entre sí por una respectiva de la una o más segundas regiones.

En algunas realizaciones según el primer aspecto, dichas regiones adyacentes de la pluralidad de primeras regiones y dicha región respectiva de la una o más segundas regiones se conectan eléctricamente entre sí. En algunas realizaciones según el primer aspecto, la pluralidad de primeras regiones y la una o más segundas regiones se forman de un material compuesto que comprende fibras eléctricamente conductoras.

En algunas realizaciones según el primer aspecto, el material compuesto es un compuesto CFRS de silicona reforzado con fibra de carbono.

En algunas realizaciones según el primer aspecto, la membrana comprende un sustrato, uno o más miembros de refuerzo dispuestos en una de la pluralidad de primeras regiones para reforzar la membrana en dicha una de la pluralidad de primeras regiones, y una o más aberturas formadas en el sustrato debajo de dicho uno o más miembros de refuerzo.

En algunas realizaciones según el primer aspecto, dichos uno o más miembros de refuerzo se extienden a través de una o más aberturas en el sustrato para mantener una superficie continua de la membrana en dicha una de la pluralidad de primeras regiones. Según un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona una antena expandible que comprende una estructura de membrana expandible según el primer aspecto, y una alimentación de antena para transmitir o recibir una señal a través de la estructura de membrana expandible cuando la membrana está en la configuración expandida.

Breve descripción de los dibujos

A continuación se describirán realizaciones de la presente invención, solo a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la Figura 1 ilustra una estructura de membrana expandible según una realización de la presente invención; la Figura 2 ilustra la estructura de membrana expandible de la Figura 1 después de doblarse a lo largo de una tira de material de baja rigidez integral a la membrana, según una realización de la presente invención; la Figura 3 ilustra la estructura de membrana expandible de la Figura 1 en una configuración completamente plegada, según una realización de la presente invención;

la Figura 4 ilustra una estructura de membrana expandible configurada para formar un reflector parabólico de una antena, según una realización de la presente invención;

la Figura 5 ilustra una vista desde arriba de la estructura de membrana expandible parabólica en la configuración expandida, según una realización de la presente invención;

la Figura 6 ilustra una vista en sección transversal a través de la estructura de membrana expandible, parabólica según una realización de la presente invención;

la Figura 7 ilustra una vista desde arriba de la estructura de membrana expandible parabólica en la configuración parcialmente plegada, según una realización de la presente invención;

las Figuras 8A a 8C son una secuencia de diagramas que ilustran una disposición de doblado de un segmento de la estructura de membrana expandible parabólica cuando la estructura se coloca en la configuración plegada, según una realización de la presente invención;

la Figura 9 ilustra una estructura de membrana expandible que comprende una pluralidad de aberturas formadas en las regiones de mayor rigidez, según una realización de la presente invención; y

la Figura 10 ilustra una vista en sección transversal a través de la estructura de membrana expandible de la Figura 9.

Descripción detallada

En la siguiente descripción detallada, solo se han mostrado y descrito, simplemente a modo de ilustración, algunas realizaciones ejemplares de la presente invención. Como comprenderán los expertos en la técnica, las realizaciones descritas pueden modificarse de diversas formas diferentes, todo ello sin apartarse del alcance de la presente invención. Por consiguiente, los dibujos y la descripción deben interpretarse en un sentido de naturaleza ilustrativa y no limitativa. A lo largo de toda la memoria descriptiva, los números de referencia similares designan elementos similares.

Con referencia ahora a las Figuras 1 a 3, se ilustra una estructura de membrana expandible 100 según una realización de la presente invención. La Figura 1 ilustra la estructura de membrana expandible 100 en una configuración expandida, la Figura 2 ilustra la estructura de membrana expandible 100 en una configuración semiplegada después de doblar a lo largo de una tira de material de baja rigidez integral a la membrana, y la Figura 3 ilustra la estructura de membrana expandible 100 en una configuración completamente plegada. En la configuración expandida, la membrana puede formar el reflector de una antena.

La estructura de membrana expandible 100 comprende una membrana que puede doblarse hasta una configuración plegada y posteriormente desdoblarse hasta una configuración expandida. La membrana comprende una pluralidad de primeras regiones de material de mayor rigidez 101, 102, 103, 104, que se conectan integralmente entre sí a través de una o más segundas regiones de material de menor rigidez 111, 112, 113, 114.

Las segundas regiones 111, 112, 113, 114 proporcionan líneas de material de menor rigidez en la estructura que permiten doblar la membrana hasta la configuración plegada. Las segundas regiones 111, 112, 113, 114 se pueden formar a partir de un material resiliente capaz de soportar las tensiones que se producen al doblar la estructura mientras que, como resultado, sufre poco o ningún daño. Las propiedades del material de las segundas regiones 111, 112, 113, 114 se pueden adaptar a una aplicación particular, para permitir que la membrana se doble y expanda repetidamente muchas veces sin sufrir daños que de otro modo podrían degradar significativamente el rendimiento de la antena.

Las primeras regiones 101, 102, 103, 104, que se forman de un material que tiene una mayor rigidez que las segundas regiones 111, 112, 113, 114, aseguran la estabilidad dimensional de la estructura en la configuración expandida. Cada una de las primeras regiones 101, 102, 103, 104 se puede formar como una membrana continua de celda cerrada. Las primeras regiones 101, 102, 103, 104 pueden reflejar señales de radiofrecuencia (RF) de alta frecuencia más eficientemente que el material de menor rigidez de las segundas regiones 111, 112, 113, 114 como resultado de que las primeras regiones 101, 102, 103, 104 se forman de un material más rígido y de mayor densidad que las segundas regiones 111, 112, 113, 114. Las segundas regiones 111, 112, 113, 114 también se pueden formar de un material que sea un buen reflector de RF, para garantizar un rendimiento satisfactorio en toda la superficie de la antena. Las primeras regiones 101, 102, 103, 104 permiten por lo tanto que una antena logre altas frecuencias operativas cuando la membrana expandida se usa como reflector en la antena. Dependiendo de la configuración de la antena, la estructura de membrana expandida se puede utilizar como reflector primario o como reflector secundario. En realizaciones en las que se requiere un reflector conductor de electricidad, por ejemplo en una antena de RF, la pluralidad de primeras regiones 101, 102, 103, 104 se pueden conectar eléctricamente entre sí, por ejemplo por medio de fibras eléctricamente conductoras incrustadas en la membrana. Tener las primeras regiones conectadas eléctricamente entre sí mejora el rendimiento de la antena. Sin embargo, en algunas aplicaciones aún se puede lograr un rendimiento satisfactorio sin que las primeras regiones se conecten eléctricamente entre sí. Por ejemplo, en algunas realizaciones, las segundas regiones más dóciles que conectan las primeras regiones menos dóciles pueden comprender material eléctricamente aislante, de modo que la pluralidad de primeras regiones de mayor rigidez esté eléctricamente aislada entre sí.

En la presente realización, la parte de la membrana ilustrada en la Figura 1 comprende cuatro primeras regiones 101, 102, 103, 104 y cuatro segundas regiones 111, 112, 113, 114. Cada segunda región 111, 112, 113, 114 conecta dos primeras regiones adyacentes 101, 102, 103, 104. En la presente realización, las cuatro segundas regiones 111, 112, 113, 114 se disponen en forma de cruz, para permitir que la membrana se doble a lo largo de las líneas centrales horizontales y verticales. En otras realizaciones, se pueden proporcionar diferentes números y disposiciones de primeras regiones y segundas regiones. La disposición ilustrada en la Figura 1 puede repetirse en una estructura más grande. Por ejemplo, en un reflector parabólico 400 como se muestra en la Figura 4, cada intersección entre cuatro regiones adyacentes puede tener una configuración similar a la que se muestra en la Figura 1.

La Figura 2 ilustra la estructura de membrana expandible 100 después de doblarse a lo largo de la línea central vertical. La configuración ilustrada en la Figura 2 puede denominarse configuración parcialmente plegada o configuración parcialmente expandida. En una configuración parcialmente plegada, la estructura 100 puede desdoblarse o doblarse hasta una configuración con una huella más pequeña. La configuración ilustrada en la Figura 3 puede denominarse configuración completamente plegada, ya que la estructura 100 se ha doblado a lo largo de todas las segundas regiones 111, 112, 113, 114 y, por lo tanto, el tamaño de la estructura 100 no se puede reducir más.

Para lograr una gran reducción en el tamaño total de la estructura en la configuración plegada, en la presente realización las segundas regiones 111, 112, 113, 114 se disponen para permitir que las adyacentes de la pluralidad de las primeras regiones 101, 102, 103, 104 se doblen de modo que queden unas contra otras. Por ejemplo, en la configuración semiplegada que se muestra en la Figura 2, una primera de las primeras regiones 101 se dobla alrededor de una primera de las segundas regiones 111 para descansar contra una segunda de las primeras regiones 102, y una cuarta de las primeras regiones 104 se dobla alrededor de una tercera de las segundas regiones 113 para descansar contra una tercera de las primeras regiones 103. La primera de las segundas regiones 111 es una región que conecta la primera de las primeras regiones 101 con la segunda de las primeras regiones 102, y la tercera de las segundas regiones 113 es una región que conecta la tercera de las primeras regiones 103 a la cuarta de las primeras regiones 104. En la configuración completamente plegada que se muestra en la Figura 3, la estructura se dobla más a lo largo de la segunda y la cuarta de las segundas regiones 112, 114, de manera que la segunda y la tercera de las segundas regiones 102, 103 quedan una contra otra.

En algunas realizaciones, las regiones adyacentes de la pluralidad de primeras regiones 101, 102, 103, 104 se pueden espaciar entre sí por una respectiva de las segundas regiones 111, 112, 113, 114. En otras palabras, una superficie de una de las segundas regiones 111, 112, 113, 114 se puede exponer entre dos primeras regiones adyacentes 101, 102, 103, 104. Esta disposición puede facilitar el doblado de las primeras regiones adyacentes para que queden unas contra otras en la configuración plegada, y puede reducir el riesgo de que se produzcan daños en el material de la segunda región al aumentar el radio de curvatura al doblar las primeras regiones sobre la segunda región. Además, en realizaciones en las que las primeras regiones adyacentes se espacian por una de las segundas regiones de manera que una superficie de la segunda región queda expuesta, el rendimiento de la antena puede mejorarse al formar la segunda región con material eléctricamente conductor.

La membrana puede comprender una matriz continua que se extiende a lo largo de la pluralidad de primeras regiones 101, 102, 103, 104 y la una o más segundas regiones 111, 112, 113, 114. En algunas realizaciones, la membrana se puede formar de un material compuesto que comprende una pluralidad de fibras en una matriz dócil, por ejemplo, un compuesto de fibra de carbono. La pluralidad de fibras puede disponerse como un tejido a base de fibra continuo o discreto, y puede proporcionar la estructura principal de la membrana. La pluralidad de fibras se incrusta en la matriz dócil, que cohesiona las fibras entre sí. La matriz se puede formar a partir de cualquier material adecuado, por ejemplo, epoxi flexible o silicona. En algunas realizaciones, la membrana puede comprender un tejido de fibras eléctricamente conductoras, como fibras de carbono, para conectar eléctricamente la pluralidad de primeras regiones 101, 102, 103, 104 entre sí. En realizaciones en las que las segundas regiones también se forman de material eléctricamente conductor, como se ha descrito anteriormente, las primeras regiones adyacentes 101, 102, 103, 104 y la segunda región de conexión pueden conectarse eléctricamente entre sí mediante fibras eléctricamente conductoras. Por ejemplo, las primeras y segundas regiones 101, 102, 103, 104, 111, 112, 113, 114 se pueden formar de un material compuesto de silicona reforzada con fibra de carbono (CFRS). El uso de un material eléctricamente conductor para las segundas regiones 111, 112, 113, 114 garantiza que las áreas de material expuesto en las segundas regiones 111, 112, 113, 114 puedan actuar como un reflector de RF y, por lo tanto, garantiza un rendimiento satisfactorio en las frecuencias de RF a través de toda la superficie de la antena.

El uso de un material compuesto permite controlar con precisión las propiedades mecánicas de la membrana en cada una de las primeras y segundas regiones 101, 102, 103, 104, 111, 112, 113, 114, por ejemplo, variando parámetros tales como la composición de la matriz, dimensiones de la fibra, porcentaje en peso (% p/p) y/u orientación. Cuando se usa un compuesto de fibra para formar la membrana, se puede usar una densidad de fibra más alta en la pluralidad de primeras regiones 101, 102, 103, 104 en relación con la densidad de fibra en las segundas regiones 111, 112, 113, 114, para aumentar la rigidez de la membrana en las primeras regiones 101, 102, 103, 104 en relación con la rigidez de la membrana en las segundas regiones 111, 112, 113, 114. Una mayor densidad de fibra también puede aumentar la frecuencia de funcionamiento del reflector, al reducir el espacio entre las fibras conductoras.

En algunas realizaciones, se puede usar una matriz diferente en las primeras regiones 101, 102, 103, 104 en comparación con las segundas regiones 111, 112, 113, 114 para proporcionar las propiedades necesarias, en lugar o además de variar otros parámetros del material compuesto, como las dimensiones de la fibra, el % en peso o la orientación de la fibra. La pluralidad de primeras regiones 101, 102, 103, 104 puede comprender un primer material de matriz que tiene una mayor rigidez que un segundo material de matriz incluido en la una o más segundas regiones. Por ejemplo, el primer material de matriz puede ser resina epoxi y el segundo material de matriz puede ser silicona.

En la presente realización, se puede usar un mecanismo de expansión separado para desdoblar la membrana desde la configuración plegada a la configuración expandida. La membrana se puede formar para que adopte automáticamente la forma que se requiere para el reflector a medida que la estructura se aproxima a la configuración expandida. Por ejemplo, la membrana se puede configurar para adoptar una forma parabólica en la configuración expandida, tal como una forma de paraboloide simétrica o una sección de un paraboloide simétrico. De esta manera, la forma del reflector es controlada por la membrana en lugar del mecanismo de expansión. Esto permite reducir la complejidad del mecanismo de expansión en comparación con las antenas expansibles de la técnica anterior, en las que se requiere una estructura de respaldo compleja no solo para expandir el reflector sino también para sostener el reflector en la forma deseada una vez expandido.

En otras realizaciones, la membrana se puede preformar para adoptar automáticamente la forma tridimensional deseada en la configuración expandida. Por ejemplo, la membrana se puede preformar en un molde adecuado. Cuando se usa un material compuesto, las fibras se pueden colocar en el molde y recubrirse con un líquido o gel que, cuando se cura, forma una matriz dócil preformada en la que se incrustan las fibras. Por ejemplo, en algunas realizaciones, las fibras se pueden recubrir con un gel de silicona de baja viscosidad que, cuando se cura, forma una matriz dócil. Cuando la membrana se dobla hasta la configuración plegada, la matriz y las fibras deformadas en las segundas regiones pueden almacenar energía elástica que se puede utilizar para ayudar en el proceso de desdoblar y expandir la estructura. Por ejemplo, en realizaciones en las que se usa una estructura de respaldo para expandir la membrana, es posible que la estructura de respaldo deba ejercer menos fuerza que en el caso de las antenas expandibles convencionales, ya que parte de la energía para impulsar el proceso de expansión puede ser proporcionada por el energía de tensión elástica almacenada en la estructura de membrana. En consecuencia, el tamaño y la masa de la estructura de respaldo pueden reducirse en comparación con las antenas expansibles convencionales.

Con referencia ahora a las Figuras 4 a 8, se ilustra una estructura de membrana expandible 400 configurada para formar un reflector parabólico de una antena, según una realización de la presente invención. Al igual que con la estructura de membrana expandible 100 de las Figuras 1 a 3, la estructura de membrana expandible parabólica 400 de la presente realización comprende una pluralidad de primeras regiones 401,402 de material de mayor rigidez conectadas por una pluralidad de segundas regiones 411, 412 de material de menor rigidez.

En la presente realización, la pluralidad de segundas regiones 411, 412 se disponen en tiras a lo largo de las direcciones radial y circunferencial cuando la membrana está en la configuración expandida, como se muestra en la Figura 5. En otras realizaciones, la pluralidad de segundas regiones se puede disponer en una configuración diferente, dependiendo de la forma final del reflector expandido y del mecanismo de doblado elegido. Por ejemplo, en algunas realizaciones, la membrana puede configurarse para formar el reflector para una antena offset. En una antena offset, el reflector puede tener una forma asimétrica. Por ejemplo, un reflector para una antena offset se puede formar como una sección de un paraboloide simétrico. Cuando el reflector tiene una forma asimétrica, las segundas regiones pueden no disponerse a lo largo de direcciones radiales o circunferenciales ya que puede ser necesaria una disposición de doblado diferente.

La Figura 6 ilustra una vista en sección transversal a través de dos regiones adyacentes de material de alta rigidez 401, 402 en la estructura de membrana expandible parabólica 400. En la presente realización, la membrana comprende un sustrato subyacente que se extiende por toda la membrana, es decir, por todas las primeras y segundas regiones 401,402, 411,412. El sustrato se puede formar de cualquier material adecuado y, en la presente realización, se forma de un tejido de fibra de carbono triaxial incrustado en una matriz de silicona. La pluralidad de primeras regiones 401,402 se puede formar a partir de un material más rígido, como un compuesto de fibra de carbono con diferentes densidades de fibra y/u orientaciones al sustrato. En algunas realizaciones, la pluralidad de primeras regiones 401, 402 puede usar un material de matriz diferente al de las segundas regiones 411, 412 más dóciles. Por ejemplo, la pluralidad de las primeras regiones 401, 402 se puede formar a partir de un tejido liso de fibra de carbono, tisú o cualquier otro tejido de celdas cerradas. La pluralidad de primeras regiones 401, 402, que pueden denominarse parches, pueden integrarse en la membrana durante un proceso de moldeo.

Como se muestra en la Figura 6, en la presente realización, el sustrato comprende una pluralidad de primeras fibras 601 que se distribuyen sobre la pluralidad de primeras regiones 401, 402 y la pluralidad de segundas regiones 411, 412, y que se incrustan en un matriz dócil 602. Cada una de las primeras regiones 401, 402 comprende una pluralidad de segundas fibras que se confinan a la pluralidad de primeras regiones, por ejemplo en forma de tejido en rejilla, tisú u otro tejido de celdas cerradas. Las segundas fibras actúan para reforzar la membrana en las primeras regiones 401, 402, ayudando a mantener la forma deseada de la membrana en la configuración expandida. Como se ha descrito anteriormente, las primeras fibras también pueden servir para proporcionar una conexión eléctrica entre regiones adyacentes de la membrana, cuando se utilizan fibras eléctricamente conductoras.

La Figura 7 ilustra una vista desde arriba de la estructura de membrana expandible parabólica 400 en una configuración parcialmente plegada, y las Figuras 8A a 8C son una secuencia de diagramas que ilustran una disposición de doblado de un segmento 410 de la estructura de membrana expandible parabólica 400 conforme la estructura se coloca en la configuración plegada. Como se muestra en las Figuras 7 y 8A a 8C, la disposición de regiones de menor rigidez a lo largo de las direcciones radial y circunferencial permite doblar la membrana parabólica hasta un pequeño volumen en la configuración plegada, logrando una alta eficiencia de estibación. Posteriormente, la membrana se puede desdoblar hasta la configuración expandida para proporcionar un reflector parabólico con un área de superficie grande en relación con el diámetro de la estructura en la configuración plegada. El reflector parabólico se puede incluir en una antena expandible que comprende una alimentación de antena para transmitir o recibir una señal a través de la estructura de membrana expandible parabólica, cuando la membrana está en la configuración expandida.

Con referencia ahora a las Figuras 9 y 10, se ilustra una realización en la que la membrana comprende una pluralidad de aberturas formadas en las regiones de mayor rigidez, para reducir la masa total de la estructura de membrana expandible. La Figura 9 ilustra una sección de la membrana 900 en vista en planta, y la Figura 10 ilustra una vista en sección transversal a través de la estructura de membrana expandible. La membrana 900 comprende una pluralidad de primeras regiones de material de mayor rigidez que se conectan integralmente entre sí a través de una pluralidad de segundas regiones de material de menor rigidez 911, 912, 913, 914. Como en la realización mostrada en la Figura 6, la estructura de membrana expandible de la presente realización comprende un sustrato subyacente y una pluralidad de parches 901, 902, 903, 904 que sirven para reforzar el sustrato en cada una de las primeras regiones.

La estructura 900 comprende además una pluralidad de aberturas 921, 922, 923, 924 formadas en el sustrato subyacente. Las aberturas 921, 922, 923, 924 sirven para reducir la masa del sustrato subyacente, mientras que los parches integrados 901, 902, 903, 904 se superponen a las respectivas aberturas 921, 922, 923, 924. Las cornisas sirven para reforzar la estructura en la pluralidad de primeras regiones para proporcionar la rigidez necesaria en la pluralidad de primeras regiones, y también pueden denominarse miembros de refuerzo. Cada parche 901, 902, 903, 904 puede extenderse a través de la abertura subyacente en el sustrato para mantener una superficie continua de la membrana en la primera región respectiva.

Aquí, se apreciará que términos como "subyacente" y "superpuesto" se utilizan por conveniencia simplemente para transmitir las posiciones relativas de ciertos elementos de la estructura, y no deben interpretarse como que implican una orientación particular de la estructura de membrana mientras que la antena está en funcionamiento.

Aunque en el presente documento se han descrito algunas realizaciones en esta invención con referencia a los dibujos, se entenderá que serán posibles muchas variaciones y modificaciones sin apartarse del alcance de la invención definido en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Una estructura de membrana expandible (100) para una antena, comprendiendo la estructura de membrana expandible:

una membrana que comprende una pluralidad de primeras regiones de material de mayor rigidez (101, 102, 103, 104; 401,402) conectadas integralmente a través de una o más segundas regiones de material de menor rigidez (111, 112, 113, 114; 411, 412),

en donde la una o más segundas regiones se forman de un material dócil configurado para permitir que la membrana se doble hasta una configuración plegada y posteriormente se desdoble hasta una configuración expandida, y se disponen para permitir que las adyacentes de la pluralidad de primeras regiones se doblen para tenderse unas contra otras, y

en donde la membrana comprende un material reflectante de radiofrecuencia, de modo que cuando se expande, la membrana se configura para formar un reflector primario de la antena.

2. La estructura de membrana expandible de la reivindicación 1, en donde, en la configuración plegada, las adyacentes de la pluralidad de primeras regiones se doblan alrededor de una respectiva de la una o más segundas regiones que conectan dichas primeras regiones adyacentes, de modo que se encuentran entre sí.

3. La estructura de membrana expandible de la reivindicación 1 o 2, en donde la membrana comprende una matriz continua que se extiende a lo largo de la pluralidad de primeras regiones y la una o más segundas regiones.

4. La estructura de membrana expandible de la reivindicación 3, en donde la membrana se forma de un material compuesto que comprende una pluralidad de fibras en una matriz dócil.

5. La estructura de membrana expandible de la reivindicación 4, en donde la pluralidad de primeras regiones comprende material con una densidad de fibra más alta que la una o más segundas regiones, y/o comprenden un primer material de matriz que tiene una mayor rigidez que un segundo material de matriz incluido en la una o más segundas regiones.

6. La estructura de membrana expandible de la reivindicación 5, en donde la pluralidad de fibras comprende: una pluralidad de primeras fibras distribuidas sobre la pluralidad de primeras regiones y la una o más segundas regiones; y

una pluralidad de segundas fibras confinadas a la pluralidad de primeras regiones, en donde la pluralidad de segundas fibras se configura para reforzar la membrana en la pluralidad de primeras regiones.

7. La estructura de membrana expandible de la reivindicación 4, 5 o 6, en donde la pluralidad de fibras son fibras de carbono.

8. La estructura de membrana expandible de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la membrana se configura para adoptar una forma parabólica en la configuración expandida, y/o

en donde la pluralidad de primeras regiones se conecta eléctricamente entre sí, y

en donde las adyacentes de la pluralidad de primeras regiones se espacian entre sí por una respectiva de una de la una o más segundas regiones.

9. La estructura de membrana expandible de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde la membrana se configura para adoptar una forma parabólica en la configuración expandida y las segundas regiones se disponen en tiras a lo largo de las direcciones radial y circunferencial cuando la membrana está en la configuración expandida.

10. La estructura de membrana expandible de la reivindicación 8, en donde dichas adyacentes de la pluralidad de primeras regiones y dicha respectiva de la una o más segundas regiones se conectan eléctricamente entre sí.

11. La estructura de membrana expandible de la reivindicación 10, en donde la pluralidad de primeras regiones y la una o más segundas regiones se forman de un material compuesto que comprende fibras eléctricamente conductoras.

12. La estructura de membrana expandible de la reivindicación 11 cuando depende de la reivindicación 7, en donde el material compuesto es un compuesto CFRS de silicona reforzado con fibra de carbono.

13. La estructura de membrana expandible de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la membrana comprende:

un sustrato;

uno o más miembros de refuerzo dispuestos en una de la pluralidad de primeras regiones para reforzar la membrana en dicha una de la pluralidad de primeras regiones; y

una o más aberturas formadas en el sustrato debajo de dichos uno o más miembros de refuerzo.

14. La estructura de membrana expandible de la reivindicación 13, en donde dicho uno o más miembros de refuerzo se extienden a través de una o más aberturas en el sustrato para mantener una superficie continua de la membrana en dicha una de la pluralidad de primeras regiones.

15. Una antena expandible que comprende:

la estructura de membrana expandible de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, configurada para formar el reflector primario de la antena cuando está en la configuración expandida; y

una alimentación de antena para transmitir o recibir una señal a través de la estructura de membrana expandible cuando la membrana está en la configuración expandida.