ES2231408T3 - Dispositivo de orientacion y sistema de orientacion ambarcado. - Google Patents

Abstract

Dispositivo de orientación (1) para soportar una carga sobre un elemento de soporte (2), siendo dicha carga soportada encima de dicho elemento de soporte (2) por unos medios de unión móviles, caracterizado porque dichos medios de unión móviles comprenden por lo menos tres brazos de unión (41, 42, 43) distintos repartidos alrededor de la carga, comprendiendo cada brazo de unión un elemento flexible (4) que tiene un primer extremo (47) unido al elemento de soporte (2) por una primera articulación con un solo grado de libertad (9) y un segundo extremo (48) unido a la carga por una segunda articulación con un solo grado de libertad (10), y porque dicho dispositivo de orientación comprende además por lo menos un medio de transmisión de movimiento (20) dispuesto entre el elemento de soporte y la carga para orientar dicha carga con respecto a dicha elemento de soporte.

Description

Dispositivo de orientación y sistema de orientación embarcado.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un dispositivo de orientación para soportar y orientar unas cargas o componentes en una posición determinada. Más particularmente, la invención se refiere a unos dispositivos de orientación de precisión destinados a ser colocados en unos entornos inestables, fuentes de vibraciones o de movimientos múltiples sobre estos sistemas. Por otra parte, la invención se refiere también a unos sistemas de orientación embarcados en unos aparatos espaciales tales como los utilizados en unos satélites, unos módulos de exploración o unas sondas espaciales.

Técnica anterior

En numerosos campos, en particular en el aeroespacial, de la detección o de las telecomunicaciones, algunos componentes utilizados deben ser orientados con una gran precisión. Las cargas o componentes interesados son de cualquier tipo de aparato que necesite una orientación precisa para funcionar. Estos componentes pueden por tanto ser por ejemplo unos motores de plasma destinados a corregir la posición de un satélite en órbita, unas antenas de transmisión/recepción, unos espejos.... En estas aplicaciones, los componentes están entonces asociados a un mecanismo o dispositivo de orientación que está ideado para soportar y colocar éstos en una posición determinada. La asociación del componente con el mecanismo de orientación forma por tanto un conjunto que realiza a la vez la orientación y la función del componente.

En el caso, por ejemplo, de la orientación de los motores de plasma de corrección de órbitas o de las antenas de satélites, la zona de valores sobre la cual el conjunto mecanismo de orientación-componente evoluciona, es del orden de algunos grados. Así, la fiabilidad de los mecanismos, tanto en el plano de la resistencia como de la precisión, condiciona el buen funcionamiento de los componentes que soportan.

Para unos componentes embarcados, es decir unos componentes que necesitan un transporte hasta un lugar de funcionamiento como por ejemplo los utilizados en unos satélites que deben ser puestos en órbita por un cohete, se plantean dos problemas. En primer lugar, en el curso del transporte, el mecanismo de orientación que soporta el componente debe ser capaz de mantener este último en una posición asegurada garantizando al mismo tiempo un buen comportamiento mecánico para proteger al máximo el componente con respecto a las vibraciones y a los esfuerzos importantes debidos a las aceleraciones. Por otra parte, el mecanismo de orientación debe poder a continuación ser operativo, es decir que el mecanismo debe haber conservado una orientación predeterminada o poder ser puesto en movimiento para orientar al componente en una posición determinada.

En lo que concierne a los componentes que deben funcionar durante un transporte o en un entorno muy perturbado (vibraciones, choques, aceleración...), los dos problemas identificados anteriormente no son más que uno. En efecto, en este caso, el sistema debe poder liberar al máximo el componente de las perturbaciones mecánicas generadas por sus condiciones de utilización asegurando al mismo tiempo una orientación precisa del componente.

En consideración a estos problemas, han sido previstos numerosos sistemas de orientación pero éstos presentan en general una estructura mecánica muy complicada que carga de forma importante la masa y el coste del conjunto a transportar o a utilizar sin poder realmente liberar el componente soportado de los choques o de las vibraciones durante el transporte o el funcionamiento.

Entre los sistemas de orientación conocidos, se encuentran unos mecanismos que utilizan unos cardanes o unos ejes. Estos mecanismos adolecen de un principal inconveniente que está ligado a los elementos de articulación utilizados. En efecto, los cardanes o los ejes utilizados en estos sistemas no pueden asegurar un mantenimiento estable del componente y repercuten grandes vibraciones sobre el componente en el curso del transporte. A fin de mantener el conjunto en una posición estable durante el transporte, han sido previstas unas soluciones para bloquear el sistema de orientación.

Las mismas consisten, por ejemplo, en un dispositivo tal como el descrito en el documento High Performance Reactionless Scan Mechanism - E. I. William, R.T. Summers, M.A. Ostaszewski - Ball Aerospace - 29 Aerospace Mechanism Symposium – NASA Conference Publication 3293, presentando este dispositivo un mecanismo de orientación con cardanes que son "enclavados" para el lanzamiento a nivel de los accionadores. Sin embargo, en dicho mecanismo, los cardanes sólo están inmovilizados a nivel de los accionadores que dejan los cardanes con un cierto grado de movimiento suficiente para transmitir vibraciones no deseables a la carga.

Otra solución, presentada en el documento Thruster orientation mechanism - S. Mankai - Alcatel Space Industries - 8th European Space Mechanisms and Tribology Symposium – ESA SP - 438, consiste en un sistema de orientación de empuje de plasma que comprende dos motores de plasma dispuestos sobre una misma brida soportada por unos amortiguadores de silicona y una cardan con dos ejes equipado con rodamientos. Este sistema es orientado por unos accionadores lineales de tornillo con rodillo. El conjunto de la estructura mecánica de este sistema es enclavado por un ensamblaje de bridas de sostenimiento y de bulones equipados con un dispositivo de cuchillas pirotécnicas para liberar el conjunto en el lugar de funcionamiento. Esta solución no es satisfactoria puesto que los choques debidos a los dispositivos pirotécnicos no son deseables sobre unos componentes sensibles tales como los motores de plasma. Además, este sistema es muy pesado, a saber una masa de 17 kg mientras que la masa máxima requerida para este tipo de sistema aplicado a la propulsión de plasma de satélite es como máximo de 8 kg. Finalmente, aparte de su masa importante, este sistema resulta siempre muy vibratorio.

Objeto y descripción sucinta de la invención

La presente invención prevé evitar los inconvenientes citados y realizar un dispositivo de orientación simple capaz de acumular con una misma estructura la función de estabilización y de orientación.

Estos objetivos son alcanzados gracias a un dispositivo de orientación para soportar una carga sobre un elemento de soporte, estando la carga soportada encima del elemento de soporte por unos medios de unión móviles, caracterizado porque los medios de unión móviles comprenden por lo menos tres brazos de unión distintos repartidos alrededor de la carga, comprendiendo cada brazo de unión un elemento flexible que tiene un primer extremo unido al elemento de soporte por una primera articulación con un solo grado de libertad y un segundo extremo unido a la carga por una segunda articulación con un solo grado de libertad, y porque el dispositivo de orientación comprende además por lo menos un medio de transmisión de movimiento dispuesto entre el elemento de soporte y la carga para orientar la carga con respecto al elemento de soporte.

El dispositivo según la invención permite por tanto unir una carga a un elemento de soporte por unas uniones sin juego, lo que da una rigidez suplementaria al conjunto conservando al mismo tiempo una cierta movilidad para la orientación.

Según un aspecto particular de la invención, la carga comprende además una brida de fijación unida a los brazos de uniones.

Según un aspecto de la invención, en cada brazo de unión, la primera articulación comprende un primer eje de rotación que soporta el primer extremo del elemento flexible, estando el primer eje de rotación fijado al elemento de soporte por un órgano de fijación y la segunda articulación comprende un segundo eje de rotación que soporta el segundo extremo del elemento flexible, estando el segundo eje de rotación fijado a la carga por un órgano de fijación, siendo los primero y segundo ejes de rotación de cada brazo de unión paralelos entre sí perpendiculares al elemento flexible cuando el dispositivo se encuentra en su posición inicial.

Así, gracias a estas articulaciones ensambladas en cada uno de sus extremos y gracias al elemento flexible que está unido a estas articulaciones, cada brazo de unión conserva una rigidez necesaria para el soporte de la carga permaneciendo al mismo tiempo móvil según diferentes direcciones para realizar una orientación determinada de la carga soportada.

Según una característica de la invención, el medio de transmisión de movimiento comprende un accionador constituido por un elemento estator fijado al elemento de soporte, soportando el elemento estator un plato rotativo que tiene un elemento de retención fijado de forma descentrada sobre el plato y sobre el cual está enganchada la primera rótula dispuesta en un extremo de una biela, estando una segunda rótula en el otro extremo de la biela enganchada a un elemento de retención dispuesto sobre la carga soportada, siendo las primera y segunda rótulas previstas en los extremos de la biela libres en rotación alrededor de su elemento de retención respectivo.

Con este tipo de accionador, el dispositivo puede ser orientado en numerosas direcciones sin que el accionador esté directamente ligado a éste, lo que evita hacer pesada la carga y transmitirle vibraciones suplementarias.

Según otra característica de la invención, el medio de transmisión de movimiento comprende un accionador constituido por un elemento estator fijado al elemento de soporte, soportando el elemento estator un plato rotativo que tiene una primera articulación con un solo grado de libertad fijada de forma descentrada sobre el plato y que une un primer extremo de un elemento flexible, estando el segundo extremo del elemento flexible unido a la carga por una segunda articulación con un solo grado de libertad.

La rigidez del conjunto del dispositivo puede ser aún incrementada realizando así unas uniones sin juego para el medio de transmisión de movimiento.

Según un aspecto de la invención, el elemento estator comprende un motor de posicionado del plato rotativo.

El dispositivo puede así orientar la carga que soporta en función de las leyes de mando aplicadas a los accionadores.

Según otro aspecto de la invención, el elemento estator comprende un mecanismo de arrastre del plato rotativo, siendo el mecanismo irreversible.

Como un mecanismo irreversible de este tipo, la carga puede ser mantenida en una orientación predeterminada sin que los accionadores sean alimentados con potencia.

Según un aspecto de la invención, el elemento flexible comprende una estructura laminada formada por un apilamiento de una pluralidad de láminas.

Una estructura de este tipo ofrece un compromiso entre la flexibilidad y la rigidez necesaria a cada elemento flexible para un soporte estabilizado de la carga y para permitir su orientación.

Más particularmente, cada una de las láminas de la pluralidad de láminas está constituida por una lámina de metal recubierta por un material elástico.

Así, la presencia de metal en las láminas asegura la rigidez de cada elemento flexible con una flexibilidad de contacto entre las láminas obtenida gracias al material de revestimiento elástico.

Específicamente, el metal que constituye la lámina es acero inoxidable y el material elástico es caucho vulcanizado o silicona adherida por compresión sobre el metal.

Para la utilización en el aire, es preferentemente utilizado el caucho vulcanizado mientras que para una utilización bajo vacío la silicona está mejor adaptada.

Más particularmente, el dispositivo comprende dos medios de transmisión de movimiento dispuestos según dos direcciones distintas.

La carga puede entonces ser orientada según dos ángulos de inclinación.

Según un modo de realización de la invención, los medios de unión móviles comprenden cuatro brazos de unión repartidos uniformemente alrededor de la carga soportada.

El dispositivo así constituido forma ventajosamente el inicio de una estructura piramidal de base cuadrada sobre la cual está soportada la carga.

Según otro modo de realización de la invención, los medios de unión móviles comprenden cinco brazos de unión repartidos uniformemente alrededor de la carga soportada.

El dispositivo así constituido forma ventajosamente el inicio de una estructura piramidal de base pentagonal sobre la cual está soportada la carga.

Según un aspecto particular, el elemento de soporte es una parte de la estructura externa de un aparato.

Según siempre un aspecto particular de la invención, la carga comprende un motor de plasma, una antena, un emisor óptico o un receptor óptico.

El dispositivo según la invención permite el soporte y la orientación de cargas constituidas por elementos frágiles incluso en unos entornos inestables.

La presente invención tiene también por objeto un sistema de orientación que comprende una pluralidad de dispositivos de orientación tales como los descritos anteriormente, estando los dispositivos dispuestos uno al lado del otro y utilizando dos dispositivos adyacentes por lo menos un medio de transmisión de movimiento común.

Los dispositivos son así orientados en serie por unos medios de transmisión de movimiento comunes sobre los cuales se equilibran los esfuerzos ejercidos a nivel de las bielas.

La invención tiene también por objeto un sistema embarcado en un lanzador, comprendiendo el sistema un aparato que tiene por lo menos una carga soportada por un dispositivo de orientación tal como el descrito anteriormente.

El dispositivo según la invención ofrece por consiguiente una solución económica y fiable para el lanzamiento de aparatos espaciales equipados con cargas que comprenden unos elementos sensibles a las vibraciones o a las aceleraciones de toda clase.

Breve descripción de los dibujos

Otras características y ventajas de la invención resaltarán de la descripción siguiente de modos particulares de realización de la invención, dados a título de ejemplos no limitativos, con referencia a los planos anexos, en los cuales:

la figura 1 es una vista esquemática en perspectiva de un dispositivo de orientación de acuerdo con un modo de realización según la invención,

la figura 2 es una vista esquemática en perspectiva que muestra una estructura laminada de acuerdo con un modo de realización según la invención,

la figura 3 es una vista esquemática lateral del dispositivo de orientación de la figura 1,

la figura 4 es una vista esquemática lateral del dispositivo de orientación de la figura 1 que muestra el dispositivo después de orientación,

la figura 5 es una vista esquemática lateral de un sistema de orientación que comprende dos dispositivos de orientación de acuerdo con un modo de realización según la invención, y

la figura 6 es una vista esquemática de un lanzador equipado con un sistema de orientación embarcado según un modo de realización de la invención.

Descripción detallada de los modos de realización de la invención

La figura 1 representa un dispositivo de orientación de acuerdo con un modo de realización de la invención. El dispositivo según la invención puede ser utilizado para soportar y orientar una carga. Se entiende por "carga" cualquier elemento o componente sensible a las perturbaciones tales como unas vibraciones, choques o aceleraciones y/o que requieren una orientación precisa como por ejemplo un motor, una antena, un emisor o receptor óptico. El dispositivo de orientación 1 se apoya sobre un elemento de soporte 2. Este elemento de soporte cuando se presenta en forma de una brida de soporte independiente, tal como la representada en la figura 1, tiene la función de base de soporte para el dispositivo a fin de soportar una carga o un componente a través del dispositivo 1 formando así un conjunto distinto de un aparato.

Alternativamente, el dispositivo según la invención puede unir a un aparato la carga o el componente destinado a funcionar sobre éste. El elemento de soporte 2 puede estar fijado directamente al aparato. En este último caso, dicho elemento de soporte puede también ser una parte integrante de una estructura externa del aparato sobre la cual será fijado el dispositivo de orientación 1.

A fin de poder explicar claramente la estructura y el funcionamiento del dispositivo de orientación objeto de la presente invención, el dispositivo de orientación objeto de la presente invención, el dispositivo de orientación se presenta aquí en principio como únicamente unido a una brida 31 sin carga soportada y sin estar unido a la estructura de un aparato. La brida 31 puede ser o bien una base de soporte sobre la cual la carga está fijada, o bien un elemento de la estructura misma de la carga. Se verá en la continuación de la descripción como el dispositivo puede estar integrado a la estructura de un aparato y como puede comprender una carga a orientar utilizada por el aparato.

El dispositivo de orientación 1 de la figura 1 comprende cuatro brazos de unión móviles 41, 42, 43 y 44 que soportan la brida 31. Cada unión comprende un elemento flexible que puede estar constituido por una estructura laminada 4. La figura 2 muestra una estructura laminada 4 que está formada por un apilamiento de varias láminas 45 constituidas por un metal 451, tal que como el acero inoxidable, recubierto por un revestimiento elástico 452 que puede consistir en un caucho vulcanizado, si el dispositivo es utilizado al aire, o en una silicona adherida por compresión si el dispositivo está destinado a ser utilizado en el vacío, presentando la silicona un mejor comportamiento en el vacío que el caucho. Las láminas 45 están yuxtapuestas una sobre la otra para obtener la estructura laminada 4 y presentan entonces, entre ellas, unas superficies de contacto constituidas por un material flexible y amortiguador. Esta fabricación permite obtener unas láminas que presentan una una buena rigidez debido a la presencia del metal teniendo al mismo tiempo una cierta flexibilidad en los plegados/torsiones gracias al revestimiento elástico. La naturaleza de los materiales que componen las láminas así como las dimensiones y el número de éstas están en función del grado de rigidez o de flexibilidad que se desea obtener de la estructura laminada 4 resultante.

Como se ha ilustrado en las figuras 1 y 2, cada estructura laminada 4 comprende un primer extremo 47 más próximo al elemento de soporte que comprende una abertura circular 471 para recibir un primer eje de rotación 5, que es a su vez mantenido sobre el elemento de soporte por un órgano de fijación 6, aquí en forma de una doble riostra fijada a una suela que descansa sobre el elemento de soporte 2. La estructura 4 presenta también en su segundo extremo 48 otra abertura circular 481 en la cual pasa a alojarse un segundo eje de rotación 7, mantenido sobre la brida 31 por un órgano de fijación 8 similar a la doble riostra 6.

Los dos extremos del elemento flexible constituido por la estructura laminada 4 forman por tanto cada uno, con su eje de rotación respectivo, una primera y una segunda articulación 9 y 10 con un solo grado de libertad para cada brazo de unión móvil. Estas articulaciones con un solo grado de libertad pueden ser realizadas con la ayuda de pivotes flexibles o de pares de rodamientos precargados dando así unas uniones sin juego.

Cuando el dispositivo está en su posición inicial, es decir cuando no se ha impuesto ninguna orientación al dispositivo, los primer y segundo ejes de rotación 5, 7 de cada brazo de unión móvil son paralelos entre sí según un plano perpendicular al del elemento flexible del brazo considerado.

La estructura del dispositivo de orientación según la invención así constituida permite evitar unas uniones mecánicas directas entre el elemento de soporte 2 y la brida 31 que constituye el punto de enganche de la carga al dispositivo. En otros términos, los medios de uniones móviles del dispositivo de la presente invención permiten realizar unas uniones sin juego que, a diferencia de las uniones articuladas tales como unos cardanes o unas rótulas, presentan una rigidez que minimiza considerablemente la propagación, sobre la carga, de los movimientos externos ejercidos sobre el elemento de soporte 2. Las uniones móviles según la invención están articuladas por sus extremos alrededor de su eje de rotación respectivo según un solo grado de libertad. La flexibilidad de las estructuras laminadas 4 permite obtener los otros grados de movimiento necesarios para la orientación de la carga.

La figura 3 muestra que el dispositivo de orientación forma el inicio de una estructura piramidal cuyas aristas están definidas por la prolongación de las estructuras laminadas 4. Las láminas 45 que componen la estructura laminada 4 son por tanto concurrentes en una posición que puede corresponder a la configuración inicial del dispositivo de orientación tal como se ha representado en las figuras 1 y 3. Esta disposición da por tanto una rigidez suplementaria al conjunto del mecanismo. En esta posición, las proyecciones de estas láminas se unen en un punto S, como se ha indicado en la figura 3. El punto S define el vértice de la pirámide cuya base está materializada por la estructura del dispositivo de orientación 1. Uno de los efectos técnicos del dispositivo según la presente invención reside en la estructura piramidal definida por la prolongación de las láminas de los brazos de unión móviles. En efecto, si el centro de gravedad o de inercia de la carga soportada coincide sensiblemente con el vértice S de la pirámide cuando ésta está unida al dispositivo de orientación, entonces la carga se encuentra en una posición en la que la influencia de las vibraciones y de los movimientos externos son mínimas. En otros términos, esta disposición permite disminuir el esfuerzo máximo ejercido en las láminas 45 en el curso de las aceleraciones impuestas al conjunto. La misma permite por tanto aligerar el conjunto del dispositivo y disminuir el coeficiente de amplificación dinámica visto por la carga.

El modo de realización del dispositivo de orientación ilustrado en las diferentes figuras de la presente descripción comprende cuatro brazos de unión móviles para mantener en altura, respecto al primer elemento de soporte 2, la brida 31 y/o la carga. La presente invención no está sin embargo limitada a este número. En efecto, el número de brazos de unión puede ser de tres, cinco o más. Este número depende de la estructura del dispositivo de orientación deseada. Por ejemplo, la figura 1 muestra un dispositivo de orientación según la invención que comprende cuatro brazos de unión móviles 41, 42, 43 y 44 uniformemente dispuestos alrededor de la brida 31, definiendo así el inicio de una estructura piramidal de base cuadrada. Otro modo de realización que presentará tres brazos de unión dispuestos uniformemente alrededor de la brida 31 (o carga) definiría el inicio de una estructura piramidal de base triangular y otro modo que comprenda cinco medios de unión definiría en este caso el inicio de una estructura piramidal de base pentagonal y así sucesivamente.

El dispositivo de orientación según la invención permite por tanto soportar unas cargas según una orientación determinada conservando al mismo tiempo para la carga una posición de estabilidad durante unos transportes o en unas condiciones de utilización tales como la proximidad de máquinas generadoras de choques, vibraciones o movimientos. Para optimizar la estabilidad de la carga soportada por el dispositivo 1 según una orientación predeterminada, es preciso, preferentemente, que el centro de gravedad o de inercia de la carga no se encuentre demasiado alejado del vértice S de la estructura piramidal definida por el dispositivo.

Para orientar una carga soportada por el dispositivo 1, dos accionadores 20 y 50 están dispuestos entre el elemento de soporte 2 y la brida 31. Los dos accionadores 20 y 50 pueden también estar dispuestos en unas posiciones diferentes alrededor del dispositivo 1, como por ejemplo las que están representadas en posición 30 y 40. Los accionadores representados en la figura 1 comprenden cada uno un elemento 29 dispuesto sobre el elemento de soporte 2. El elemento 29 soporta un plato rotativo 24 que puede ser puesto en movimiento por un mecanismo, motorizado o no, incluido en el elemento 29. Estos accionadores son del tipo de bielas y rótulas, es decir que cada accionador están unido a la brida 31 o bien directamente a la carga por una biela 21 que comprende, en sus dos extremos, una primera y una segunda rótulas 22 y 23. Un primer extremo de la biela 21 está unido al plato rotativo 24 por medio de la primera rótula 22 que está enganchada a un elemento de retención 25 fijado de forma descentrada sobre el plato 24. El segundo extremo de la biela 21, equipado con la segunda rótula 23, está unido a la brida 31 por otro elemento de retención 28 fijado a la brida 31. La biela 21 puede también estar fijada directamente sobre la estructura de la carga. Gracias a las primera y segunda rótulas previstas en sus extremos, la biela 21 está libre en rotación alrededor de sus puntos de enganche sobre el accionador y sobre la brida o la carga. Por consiguiente, uniendo la biela a la superficie superior del plato giratorio de forma descentrada, cualquier rotación de este último es transformada por la biela en un movimiento lineal aplicado sobre el punto de enganche de la biela a la brida o a la carga. Para incrementar aún la rigidez del conjunto, un elemento flexible, de estructura análoga a la que se ha representado en la figura 2, asociado a unas articulaciones similares a las articulaciones 9 y 10 representadas en la figura 1, puede ser utilizado en lugar de las bielas, lo que permite reemplazar las rótulas por una articulación con un solo grado de libertad y por tanto suprimir cualquier juego en las uniones en cada extremo. Todo como el elemento de retención 25 en la configuración con biela, la articulación con un solo grado de libertad que está unida al accionador estará fijada, de forma descentrada, sobre el plato rotativo de este último.

El tipo de accionador utilizado en el dispositivo según la invención es función de la utilización que se haga de éste. En efecto, la orientación del dispositivo 1 puede también ser realizada a partir de accionadores lineales por ejemplo. Los accionadores tales como los representados en los modos de realización ahora descritos tienen sin embargo la ventaja de estar fijados sobre el elemento de soporte 2 que es externo al dispositivo de orientación 1 y a la carga soportada, lo que impide a estos accionadores, por una parte, transmitir vibraciones suplementarias a la carga y, por otra parte, recargar ésta. Además, el número de accionadores está determinado por el número de ángulos de orientación de los cuales se desea disponer. Por ejemplo, un solo accionador sólo ofrece un solo ángulo de orientación, mientras que dos accionadores cuyas bielas definen dos direcciones secantes permiten realizar una orientación según dos ángulos.

En lo que concierne a la orientación, la disposición de los accionadores alrededor del dispositivo de orientación 1 tiene poca importancia. En efecto, es la ley de mando que es aplicada a los accionadores la que que rige la orientación del sistema. La orientación de las bielas que unen las accionadores a la brida o a la carga a orientar es determinada en función de la criticidad, para el conjunto considerado, de las rigideces relativas a cada uno de los grados de libertad.

Haciendo referencia ahora a la figura 4 que muestra el dispositivo de orientación 1 en una posición después de movimiento de un accionador con respecto a la posición inicial del dispositivo representada aquí en trazos discontinuos. El accionador interesado en la figura 4 está dispuesto en la alineación de dos brazos de unión móviles opuestos como el posicionado del accionador 20, respectivamente 50, con respecto a los medios de unión móvil 42, 44, respectivamente 41, 43, en la figura 1. Puesto que la biela 21 del accionador 20 está fijada de forma descentrada sobre el plato rotativo 24 del accionador, una rotación de plato, cualquiera que sea el sentido, provoca una translación de la biela en una dirección de retirada con respecto a su posición inicial en la que el punto de enganche de la biela al accionador es el más próximo al dispositivo de orientación. Este movimiento de retirada de la biela 21 a consecuencia de una rotación del plato 24 tiene por efecto ejercer una fuerza de tracción sobre la brida 31 o bien sobre la carga si la biela está directamente unida a ésta. Gracias a los dos extremos articulados 9, 10 de los dos brazos de unión móviles 42 y 44, dispuestos sensiblemente en la alineación de la dirección de tracción de la biela, el dispositivo 1, unido a la brida 31, se articula para inclinar el plano definido por la brida en un ángulo \alpha con respecto al plano definido por el elemento de soporte 2. Es preciso observar sin embargo que esta inclinación sólo se hace posible por la flexibilidad de los otros dos brazos de unión móviles 41 y 43 alineados en una dirección perpendicular a la de los brazos 42 y 44. En efecto, como se puede ver en la figura 4, la estructura laminada 4 del brazo 41 flexiona para permitir el desplazamiento longitudinal de la brida hacia el accionador, presentando el brazo 43 (no representado) una flexión simétrica.

En la configuración de estructura piramidal de base cuadrada (4 brazos por tanto 4 aristas) en la que el accionador está alineado con dos brazos de unión móviles, estos dos brazos opuestos sólo se desplazan respecto a sus ejes de rotación con un solo grado de libertad, mientras que los otros dos medios dispuestos perpendicularmente flexionan en una dirección sensiblemente ortogonal al plan de rotación de sus ejes. En contrapartida, en una configuración en la que uno o varios accionadores están dispuestos fuera de la alineación de dos brazos opuestos (tales como los accionadores 30 y 40 ilustrados en la figura 1) o bien con un dispositivo de orientación que comprende un número impar de brazos de unión móviles, los brazos de unión están entonces animados con un movimiento que combina una rotación alrededor de sus ejes respectivos y una flexión o una torsión de su elemento flexible.

De la misma manera, la orientación obtenida en la figura 4 con el accionador 20 sólo puede realizarse según un solo ángulo \alpha. Un movimiento combinado del accionador 20 con el de otro accionador 50 dispuesto perpendicularmente al accionador 20, como se ha representado en la figura 1, permite realizar una orientación del dispositivo según dos ángulos. Una configuración de este tipo con dos accionadores permite ofrecer un campo de orientación según dos ángulos que es suficiente para la orientación de cargas tales como unos motores de plasma montados sobre unos satélites.

La posición del dispositivo tal como la representada en la figura 4 corresponde a un ángulo de rotación efectuado por el accionador 20 de 180º que es el desplazamiento máximo que puede realizar este tipo de accionador, es decir la distancia de retirada máxima de la biela 21. Los ángulos de inclinación que pueden ser obtenidos con el dispositivo anteriormente descrito son como máximo de aproximadamente 30º.

Si los accionadores utilizados en el dispositivo son irreversibles, el mantenimiento en una orientación determinada de la carga puede ser obtenida sin que los accionadores sean alimentados con potencia. Así, gracias a la rigidez de estructura obtenida con el dispositivo según la invención, una carga puede ser mantenida en una orientación determinada quedando al mismo tiempo protegida de los fenómenos perturbadores circundantes.

Los campos de aplicación del dispositivo de orientación según la invención no están limitados a la utilización de un solo conjunto compuesto por una carga soportada por el dispositivo. En efecto, por ejemplo, por razones de seguridad en unos aparatos en órbitas difícilmente accesibles, puede ser indispensable doblar las cargas soportadas (antenas, transmisores ópticos...) para poder subsanar una deficiencia de una de ellas. Siempre a título de ejemplo, para realizar una corrección de actitud o de posicionado de un satélite por propulsión de plasma, un sistema que comprende varios motores de plasma cada uno soportado por un dispositivo de orientación propio puede ser necesaria. La figura 5 muestra un sistema de orientación 200 que comprende dos dispositivos 201, 201', similares al dispositivo descrito más arriba, que están dispuestos simétricamente uno al lado de otro con respecto a un accionador 220. El dispositivo de orientación 201 está unido al accionador 220 por una biela 221 y el dispositivo 201' está unido al mismo accionador 220 por una segunda biela 221'. Las bielas 221 y 221' está enganchadas a un elemento de retención 228 fijado de forma descentrada sobre el plato rotativo 224 del accionador por medio de una rótula 223 común a los extremos considerados de las bielas 221 y 221'. En esta configuración, cuando el plato rotativo 224 es puesto en movimiento, la biela 221 ejerce una fuerza de tracción sobre la brida 231 del dispositivo 201 mientras que la biela 221' ejerce una fuerza opuesta que empuja la brida 231' del dispositivo 201'. Estas fuerzas, respectivamente ejercidas sobre las bridas 231 y 231', provocan una inclinación de estas últimas según una misma orientación.

El sistema 200 con doble dispositivo de orientación con accionador común presenta una ventaja suplementaria a nivel del equilibrado del conjunto así formado. Efectivamente, como el accionador está simétricamente unido a los dos dispositivos 201, 201', los esfuerzos ejercidos por los dispositivos situados a cada lado del accionador se equilibran sobre este último. El experto en la materia comprenderá sin dificultad que el sistema de orientación 200, tal como el representado en la figura 5, puede comprender un número indeterminado de dispositivos de orientación unidos en serie unos a los otros por unos accionadores comunes. En todos los casos, es preciso verificar que las leyes de mando aplicadas a los accionadores comunes a dos dispositivos adyacentes concuerden.

La figura 6 ilustra un ejemplo de aplicación del dispositivo según la invención. El dispositivo de orientación representado hasta aquí, por razones de claridad, únicamente con una brida, es ahora representado en una forma integrada a un sistema embarcado que comprende un satélite 302 que soporta, a través de un dispositivo de orientación 301 de acuerdo con la invención, una carga materializada por un motor de plasma 303. El dispositivo 301 está unido directamente a la estructura superior del satélite 302 que constituye entonces el elemento de soporte descrito anteriormente. El motor de plasma 303 está por tanto soportado en altura con respecto a la estructura superior del satélite 302 por los brazos de unión móviles del dispositivo 301. Como se ha explicado más arriba, el motor de plasma puede estar directamente unido a los brazos de unión por su estructura externa o estar fijado a una brida, a su vez unida a los brazos de unión del dispositivo de orientación.

Gracias a la disposición en forma de base de pirámide del dispositivo que define por proyección un vértice S con el cual se hace coincidir sensiblemente el centro de gravedad o de inercia de la carga soportada, el soporte de cargas o componentes muy sensibles a las perturbaciones externas se hace posible incluso en los entornos severos. En efecto, en el caso particular, por ejemplo, de un motor de plasma equipado sobre un satélite que debe ser embarcado sobre un lanzador espacial, los cátodos del motor que deben estar aislados térmicamente están montados en voladizo, lo que les hace muy sensibles a las aceleraciones externas. Además, los ánodos de los motores de plasma son de cerámica, un material bien conocido que puede sufrir deterioros cuando es sometido a vibraciones.

El dispositivo de orientación objeto de la presente invención ofrece por tanto una solución económica y fiable para el soporte y la orientación de cargas sensibles en unos entornos perturbadores. El dispositivo presenta además, contrariamente a los dispositivos de la técnica anterior, no solamente la ventaja de ser poco voluminoso y por tanto fácilmente integrable debido a su altura reducida, sino también ser ligero. Estas ventajas toman una dimensión aún más importante cuando el dispositivo está destinado a ser integrado en unos sistemas embarcados, campo en el que las obligaciones de peso, de volumen, de fiabilidad y de coste son determinantes para la validación de dichos dispositivos.

Claims (17)

1. Dispositivo de orientación (1) para soportar una carga sobre un elemento de soporte (2), siendo dicha carga soportada encima de dicho elemento de soporte (2) por unos medios de unión móviles, caracterizado porque dichos medios de unión móviles comprenden por lo menos tres brazos de unión (41, 42, 43) distintos repartidos alrededor de la carga, comprendiendo cada brazo de unión un elemento flexible (4) que tiene un primer extremo (47) unido al elemento de soporte (2) por una primera articulación con un solo grado de libertad (9) y un segundo extremo (48) unido a la carga por una segunda articulación con un solo grado de libertad (10), y porque dicho dispositivo de orientación comprende además por lo menos un medio de transmisión de movimiento (20) dispuesto entre el elemento de soporte y la carga para orientar dicha carga con respecto a dicha elemento de soporte.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque la carga comprende además una brida (31) de fijación, estando dicha brida unida a dichos por lo menos tres brazos de unión.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque, en cada brazo de unión, la primera articulación (9) comprende un primer eje de rotación (5) que soporta el primer extremo (47) del elemento flexible (4), estando dicho primer eje de rotación (5) fijado al alimento de soporte (2) por un órgano de fijación (6) y porque la segunda articulación (10) comprende un segundo eje de rotación (7) que soporta el segundo extremo (48) de dicho elemento flexible, estando dicho segundo eje de rotación (7) fijado a la carga por un órgano de fijación (8), siendo dichos primer y segundo ejes de rotación de cada brazo de unión paralelos entre sí y perpendiculares al elemento flexible (4) cuando el dispositivo se encuentra en su posición inicial.

4. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque dicho por lo menos un medio de transmisión de movimiento (20) comprende un accionador constituido por un elemento estator (29) fijado al elemento de soporte (2), soportando dicho elemento estator (29) un plato rotativo (24) que tiene un elemento de retención (25) fijado de forma descentrada sobre dicho plato y sobre el cual está enganchada una primera rótula (22) dispuesta en un extremo de una biela (21), estando una segunda rótula (23) dispuesta en el otro extremo de dicha biela enganchada a un elemento de retención (28) dispuesto sobre la carga soportada, siendo dichas primera y segunda rótulas previstas en los extremos de la biela libres en rotación alrededor de su elemento de retención respectivo.

5. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque dicho por lo menos un medio de transmisión de movimiento (20) comprende un accionador constituido por un elemento estator (29) fijado al elemento de soporte (2), soportando dicho elemento estator (29) un plato rotativo (24) que tiene una primera articulación con un solo grado de libertad fijada de forma descentrada sobre dicho plato y que une un primer extremo de un elemento flexible (4), estando el segundo extremo de dicho elemento flexible unido a la carga por una segunda articulación con un solo grado de libertad.

6. Dispositivo según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque el elemento estator (29) comprende un motor de posicionado del plato rotativo (24).

7. Dispositivo según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque el elemento estator (29) comprende un mecanismo de arrastre del plato rotativo (24), siendo dicho mecanismo irreversible.

8. Dispositivo de orientación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el elemento flexible (4) comprende una estructura laminada constituida por un apilamiento de una pluralidad de láminas (45).

9. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado porque cada una de las láminas (45) de la pluralidad de láminas está formada por una lámina de metal (451) recubierta por un material elástico (452).

10. Dispositivo según la reivindicación 9, caracterizado porque el metal que constituye dicha lámina (451) es el acero inoxidable y porque el material elástico (452) de revestimiento es caucho vulcanizado o silicona adherida por compresión sobre el metal.

11. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque comprende dos medios de transmisión de movimiento (20, 50) dispuestos según dos direcciones distintas.

12. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque dichos medios de unión móviles comprenden cuatro brazos de unión (41, 42, 43, 44) repartidos uniformemente alrededor de la carga soportada.

13. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque dichos medios de unión móviles comprenden cinco brazos de unión repartidos uniformemente alrededor de la carga soportada.

14. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque el elemento de soporte (2) es una parte de la estructura externa de un aparato (102).

15. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque la carga comprende un motor de plasma, una antena, un emisor óptico o un receptor óptico.

16. Sistema de orientación (200) que comprende una pluralidad de dispositivos de orientación (201, 201') según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, estando dichos dispositivos dispuestos uno al lado del otro y dos dispositivos adyacentes que utilizan por lo menos un medio de transmisión de movimiento (220) común.

17. Sistema de embarcado en un lanzador (300), comprendiendo dicho sistema un aparato (302) que tiene por lo menos una carga (303) soportada por un dispositivo de orientación (301) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 o un sistema de orientación según la reivindicación 16.