ES2203776T3 - Mecanismo regulador de velocidad y motor mecanico para aplicaciones en vacio termico en satelites. - Google Patents
Mecanismo regulador de velocidad y motor mecanico para aplicaciones en vacio termico en satelites.Info
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Abstract
MECANISMO REGULADOR DE VELOCIDAD Y MOTOR MECANICO PARA APLICACIONES EN VACIO TERMICO EN SATELITES. COMPRENDE UNA RUEDA DE ESCAPE (1) Y UN TRINQUETE DE ESCAPE (5), SIENDO ACCIONADA LA RUEDA DE ESCAPE (1) POR UN MUELLE, SI EL MECANISMO ACTUA COMO MOTOR, O POR EL PROPIO DISPOSITIVO CUYA VELOCIDAD CONTROLA SI EL MECANISMO ACTUA COMO REGULADOR, Y AL CUAL ESTA ACOPLADO EL EJE (2) PARA CONEXION A LA ESTRUCTURA A DESPLEGAR, DIRECTA O INDIRECTAMENTE POR MEDIO DE UN TREN DE ENGRANAJES MULTIPLICADORES (3,4), Y TENIENDO EL TRINQUETE DE ESCAPE (5) UN VOLANTE (7) CONECTADO A SU EJE (6). EL MECANISMO ES ADECUADO PARA DESPLEGAR ESTRUCTURAS TALES COMO ANTENAS, PANELES O CUALQUIER DISPOSITIVO DESPLEGABLE EN SATELITES COLOCADOS EN ORBITA O SITUADO EN CUALQUIER ENTORNO.
Description
Mecanismo regulador de velocidad y motor mecánico
para aplicaciones en vacío térmico en satélites.
La presente invención, según el preámbulo de la
reivindicación 1, se refiere a un mecanismo regulador de velocidad
y motor mecánico para aplicaciones en vacío térmico en satélites.
Específicamente, este mecanismo es aplicable al despliegue de
estructuras o a experimentos en un satélite que esté orbitando o
situado en cualquier entorno, pero está orientado principalmente a
aplicaciones en vacío térmico.
La finalidad básica del mecanismo de la invención
es conseguir que el despliegue de estructuras montadas en satélites
se lleve a cabo de forma progresiva a velocidad constante
predeterminada de tal manera que se evite que estas últimas sean
sometidas al efecto perjudicial de tensiones elevadas.
El mecanismo de la invención puede actuar como
elemento motor de arrastre directo de la estructura o espécimen
portado por el satélite, a cuyo fin dicho mecanismo incorpora un
muelle que cumple con los requisitos de par necesarios para el
despliegue. Alternativamente, el mecanismo de la invención puede
actuar como un regulador de velocidad que permite el despliegue del
espécimen a una velocidad predeterminada, con lo que se evitan
aceleraciones y velocidades finales de apertura indeseadas y, por
el contrario, se permite que el par requerido se aplique
íntegramente para vencer inercias y rozamientos más los márgenes de
seguridad, sin incremento de velocidad del espécimen y evitando
cargas de choque altas sobre éste.
La técnica anterior se ha ocupado ya de diseñar
mecanismos aptos para plegar y desplegar estructuras en vehículos
espaciales. Así, en EP-A-0 354 837
se describe una articulación aplicable al despliegue de un panel
solar de satélite que consta de dos herrajes que pueden rodar uno
sobre otro por medio de dos superficies cilíndricas, garantizándose
el guiado de la rodadura con unas láminas cuyos extremos están
fijados a los herrajes y pasan, cruzándose, por entre las
superficies cilíndricas. El par motor que produce el despliegue
automático de la articulación y su inmovilización al final de su
carrera es proporcionado por bandas elásticas formadas por dos
láminas superpuestas que enlazan ambos herrajes.
En EP-A-0 309 650
se describe un dispositivo impulsor para miembros extensibles y
plegables de un vehículo espacial, en el que un brazo giratorio que
soporta un miembro operativo es hecho pivotar sobre un alojamiento
principal para moverse entre una posición de reposo y una posición
de trabajo. Un eje giratorio está encajado también en el
alojamiento y puede ser movido por un muelle con un movimiento
giratorio que se transforma en una rotación parcial recíproca del
brazo a través de una conexión que comprende un engranaje, una
manivela y una unión ranurada entre el eje y los engranajes. Unas
unidades de fijación van montadas de forma estacionaria con respecto
al alojamiento y cada una de ellas comprende un retén comprimido por
un muelle para sujetar el brazo cuando alcanza sus posiciones de
reposo y de trabajo.
En EP-A-0 330 550
se describe un sistema para adaptar elementos desplegables, tales
como paneles solares, a una estructura, tal como un ingenio
espacial, con ayuda de una barra que atraviesa dichos elementos y
que se puede liberar por medio de un mecanismo en el momento del
despliegue de los mismos, tras lo cual la barra vuelve a su
posición inicial.
Por último, en
EP-A-0 296 936 se describe un
mecanismos, utilizable en un motor espacial, que consta de un
elemento elástico, tal como un muelle o un depósito de gas,
interpuesto entre un órgano motor y un órgano de empuje. La energía
motriz para el funcionamiento del mecanismo es proporcionada, por
ejemplo, por una carga pirotécnica aplicada al órgano motor, que
dispone de un movimiento limitado. Una parte de esta energía es
transmitida al elemento elástico, que la restituye al órgano de
empuje. El mecanismo permite controlar perfectamente la velocidad y
la aceleración de las piezas sobre las que actúa.
Aunque los documentos de la técnica anterior que
se acaban de comentar cubren dispositivos que cooperan en el
despliegue de estructuras en vehículos espaciales, ninguno de ellos
ha abordado ni, por tanto, resuelto el problema que se ha planteado
la presente invención, esto es, la creación de un mecanismo que
pueda actuar como regulador de velocidad y como motor mecánico y que
pueda utilizarse en vacío térmico, siendo apropiado para efectuar
el despliegue de estructuras o realizar experimentos en un satélite
puesto en órbita o situado en cualquier entorno.
La invención resuelve el problema planteado
mediante un mecanismo de la clase especificada al principio que
comprende las particularidades de la parte caracterizadora de la
reivindicación 1.
Otras particularidades de la invención se
muestran en las reivindicaciones 2 a 5 subordinadas.
La invención se describirá en lo que sigue con
más detalle haciendo referencia a un ejemplo de ejecución de la
misma representado en los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 es una vista general del mecanismo de
la invención y
La figura 2 es una sección tomada por la línea
A-A de la figura 1.
Como se desprende los dibujos, el mecanismo de la
invención comprende una rueda de escape 1 acoplada al eje 2 de
conexión con la estructura a desplegar (no ilustrada), bien
directamente o bien de forma indirecta a través de una caja
multiplicadora de ruedas dentadas 3 y 4. La rueda de escape 1
coopera con un trinquete 5 que a su vez lleva unido a su eje 6 un
volante de inercia 7.
Para que el mecanismo de la invención pueda
utilizarse como motor de arrastre directo de la estructura a
desplegar, la rueda de escape 1 lleva conectado un resorte 8
diseñado para aportar la energía necesaria para el despliegue.
Cuando dicho mecanismo actúa de regulador de velocidad, la rueda de
escape es accionada por el mismo dispositivo que ella regula y al
cual está conectada por el eje 2.
La geometría y sincronización de los dos
elementos básicos del mecanismo de la invención, esto es, la rueda
de escape 1 y el trinquete 5, hacen que el trinquete 5 libere y
retenga alternativamente la rueda de escape 1 de forma continua, con
lo que se evita la liberación total de la rueda de escape 1 y se
permite que el par requerido para el despliegue actúe sobre dicha
rueda, la cual lo transmite a la estructura a desplegar y hace así
que esta última se despliegue de forma ininterrumpida, si dicho
mecanismo actúa como motor. Si el mecanismo actúa como regulador,
el par de despliegue lo aporta el dispositivo cuya velocidad se
regula a través de la rueda de escape y al que ésta va conectada
por el eje de arrastre 2.
Como consecuencia de que el trinquete 5 lleva
unido a su eje 6 el volante de inercia 7, los impulsos que el
trinquete recibe de la rueda de escape 1 son transformados en
cantidad de movimiento del volante de inercia 7, cambiando este
último de sentido en cada semiperiodo del trinquete 5 y evitando
así que se acumule la energía.
La caja multiplicadora de ruedas dentadas 3 y 4
conectada al sistema de rueda de escape 1 y trinquete 5 permite que
el mecanismo de la invención pueda adaptarse para transmitir
cualquier par (o fuerza) a cualquier velocidad de despliegue
requerida. Preferiblemente, el par a transmitir oscilará entre 0,5 y
10 Nm y la velocidad de despliegue será de 0,01 a 1 rpm.
Como se ha expresado anteriormente, el mecanismo
de la invención está diseñado para trabajar en vacío térmico, y a
este fin el material utilizado en su construcción deberá ser tal
que lo haga compatible con el vacío térmico entre + 100\pmC o más,
sin que el mecanismo sufra apenas alteraciones con respecto a las
prestaciones conseguidas en condiciones ambientales. Entre los
distintos materiales que podrían emplearse para construir el
mecanismo de la invención, se prefieren los siguientes: aleaciones
de titano, aleaciones de aluminio, Vespel y MoS_{2}.
Con intención de facilitar el giro inverso tanto
si el mecanismo de la invención es motor como sólo regulador de
velocidad, el eje de la rueda dentada (4) lleva incorporado un
embrague para desconectar la rueda de escape y el trinquete. Los
apoyos del eje llevan sendas ranuras que permiten desengranar la
rueda de escape y el trinquete al desplazarse la rueda (4) en
dirección contraria, provocado por el giro inverso y gracias a las
ranuras. En la posición de trabajo el eje de la rueda (4) se apoya
en la carcasa y es mantenido en esta posición por dos muelles de
torsión (9) que aseguran su funcionamiento correcto.
Los experimentos realizados con el mecanismo
construido de acuerdo con la invención han puesto de manifiesto que
éste permite un despliegue progresivo y gradual de la estructura
montada en el satélite, sin que se produzcan aceleraciones y
velocidades finales inadecuadas de apertura de dicha estructura y
sin que, por tanto, esta última sea sometida a la acción de cargas
de choque altas. Como resultado, la estructura ha podido
desplegarse hasta alcanzar su posición de trabajo sin experimentar
deterioros de ninguna clase motivados por un despliegue
incontrolado.
Aunque en lo que antecede se ha descrito la que
se considera actualmente como la realización preferida de la
invención, los expertos en la materia comprenderán que será posible
introducir en ella modificaciones de detalle, sin salirse por ello
del alcance de la invención. Por tanto, se pretende que esta última
quede limitada únicamente por el contenido de las reivindicaciones
adjuntas.
Claims (5)
1. Mecanismo regulador de velocidad y motor
mecánico para aplicaciones en vacío térmico, diseñado para desplegar
estructuras o realizar experimentos en satélites puestos en órbita
o situados en cualquier entorno, caracterizado porque
comprende
una rueda de escape (1), que es accionada por un
resorte, si el mecanismo actúa como motor, o por el mismo
dispositivo cuya velocidad ella controla, si el mecanismo actúa
como regulador,
un eje de arrastre (2), acoplado con la rueda de
escape, para su conexión, a través de una caja multiplicadora de
ruedas dentadas (3, 4), a la estructura que se ha de desplegar,
y
un trinquete (5) que tiene un eje (6), cuyo
trinquete (5) libera y retiene alternativamente dicha rueda de
escape (1) en forma continua, y un volante de inercia (7) que está
unido al eje (6) del trinquete (5) de tal manera que los impulsos
recibidos por el trinquete desde la rueda escape (1) son
transformados en cantidad de movimiento del volante de inercia,
cambiando dicho volante de inercia su sentido de rotación cada
semiperiodo de movimiento del trinquete.
2.Mecanismo según la reivindicación 1,
caracterizado porque, para su utilización como motor de
arrastre directo de la estructura a desplegar, la rueda de escape
(1) lleva conectado un resorte (8) dimensionado para que aporte la
energía necesaria para el despliegue.
3. Mecanismo según la reivindicación 1,
caracterizado porque la caja multiplicadora de ruedas de
engranajes (3, 4) está dimensionada para transmitir pares de
fuerzas dentro del intervalo de 0,5 a 10 Nm a velocidades de
despliegue comprendidas dentro del intervalo de 0,01 a 1 rpm.
4. Mecanismo según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque sus componentes
están construidos en un material que los hace compatibles con un
vacío térmico entre + 100\pmC o mayor.
5. Mecanismo según la reivindicación 4,
caracterizado porque el material de los componentes se elige
dentro del grupo integrado por aleaciones de titanio, aleaciones de
aluminio, Vespel y MoS_{2}.
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