Solutions innovantes pour des structures spatiales déployables

Innovative solutions for deployable spatial structures

• Auteur / Autrice : William Bettini
• Direction : Jérôme Quirant, Bernard Maurin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique et génie civil
• Date : Soutenance le 24/09/2018
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Information, Structures, Systèmes (Montpellier ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Mécanique et Génie Civil (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Christian Laborderie
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jérôme Quirant, Bernard Maurin, Christian Laborderie, Fabrice Gatuingt, Simon Chesne, Julien Averseng
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Fabrice Gatuingt, Simon Chesne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Industrie spatiale

Structures flexibles

Structures spatiales

Mots clés libres

Spatiales

Déployable

Innovantes

Spatial

Deployable

Innovative

Résumé

Les structures destinées aux applications aérospatiales se doivent d’être légères, rigides et compactes afin de pouvoir être stockées dans la coiffe d’un lanceur. Une solution permettant de déployer automatiquement une ossature rigide à l’aide d’énergie élastique stockée dans des liaisons souples est proposée. La solution retenue, constituant une structure annulaire polygonale, peut être utilisée dans différents types d’applications spatiales, que ce soit pour des voiles solaires, de désorbitation ou des antennes satellite. Elle a fait l’objet d’études géométriques afin d’en optimiser la compacité et la masse. La cinématique et la dynamique du déploiement ont aussi été étudiées et modélisées, à la fois analytiquement et numériquement. L’analyse de la rigidité de la structure en position gerbée (pliée dans la coiffe du lanceur) et en configuration opérationnelle est traitée et confrontée aux expérimentations vibratoires d’un prototype. L’adjonction d’un réseau tridimensionnel permettant de tendre une membrane réflectrice pour des applications de type « antenne »sera proposée, ainsi qu’un dispositif de verrouillage en phase opérationnelle.

The structures intended for the aerospace applications have to be lightweight, stiff and compact to be able to be stored in the fairing of a launcher. A solution is allowing to deploy automatically a stiff skeleton by means of elastic energy stored in flexible connections. The reserved solution, establishing an annular polygonal structure, can be used in various types of space applications, whether it is for solar, deorbiting or satellite antennas. It made the object of geometrical studies to optimize the compactness and the mass. The kinematics and the dynamics of the deployment were also studied and modelled, at the same time analytically and numerically. The analysis of the rigidity of the structure in folded position (folded in the fairing) and in operational configuration is handled and confronted with the vibratory experiments of a prototype. The addition of a three-dimensional network allowing to tighten a reflector membrane for applications of type "antenna" will be proposed, as well as a locking device in operational phase.