ES2553747T3 - Procedimiento de conexión temporal entre dos piezas, tales como dos cuerpos de un cohete espacial, y conjunto de dos piezas unidas temporalmente - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de realización de una conexión temporal entre dos piezas (10, 12), caracterizado porque comprende al menos las etapas de: - aplicación de dos capas (36, 38) de un pegamento endurecible respectivamente en cada una de dichas piezas (10, 12); y después - colocación de un elemento (40, 40') de conexión en una posición de servicio en la que dicho elemento de conexión rodea el conjunto formado por dichas piezas y es sometido a una tensión interna de deformación; - bloqueo de la posición de dicho elemento (40, 40') de conexión por unos medios (52') de sujeción bajo tensión con liberación de tensión controlado que unen dos extremos opuestos (50') de dicho elemento de conexión; y después - endurecimiento de dicho pegamento de manera que dichas capas de pegamento forman unos medios (36, 38) de fijación que unen dicho elemento (40, 40') de conexión con cada una de dichas piezas (10, 12); y en el que dicha tensión interna de deformación es de un nivel suficiente para permitir que el elemento de conexión (40, 40 ') se desenganche de dichas piezas (10, 12) desplegándose hacia una posición de reposo, cuando dichos medios (52') de sujeción bajo tensión son controlados de manera que liberan dichos extremos de dicho elemento de conexión.
Description
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DESCRIPCION
Procedimiento de conexion temporal entre dos piezas, tales como dos cuerpos de un cohete espacial, y conjunto de dos piezas unidas temporalmente
Campo tecnico
La presente invencion se refiere al campo de las conexiones temporales entre dos piezas.
Se desarrollo originalmente para su aplicacion a la conexion estructural entre dos cuerpos de un cohete espacial, pero tambien se puede aplicar a la conexion entre una carga util y un cohete espacial, un satelite, una sonda, un misil o un avion o incluso a la conexion de cualquier tipo de pieza antes de ser separada por control.
La invencion se refiere en particular a un proceso de conexion temporal entre dos piezas, asi como un conjunto de dos piezas unidas temporalmente por un elemento de conexion.
Estado de la tecnica anterior
Los cohetes espaciales comprenden varios cuerpos previstos para separarse sucesivamente en el transcurso del vuelo. Antes de su separacion, estos cuerpos estan unidos de dos en dos por conexiones estructurales, es decir, son capaces de transmitir los esfuerzos mecanicos, en particular de traccion, entre estos cuerpos, y capaces de romperse por control para provocar la separacion de estos cuerpos.
En los cohetes de tipo conocido, cf. el documento US 2007/0080260, estas conexiones estructurales son, por ejemplo realizadas por medio de dos bridas radiales metalicas y una correa metalica de sujecion longitudinal de estas bridas.
La figura 1 adjunta es una semivista esquematica parcial en seccion longitudinal que ilustra este tipo de conexion. Se perciben dos paredes cilindricas 10 y 12 de revolucion que forman parte respectivamente de dos cuerpos consecutivos de un cohete espacial, y que comprenden cada una una brida radial respectiva 14, 16, asi como una correa 18 de sujecion que rodea las bridas 14 y 16. Las bridas y la correa estan conformadas de manera que la correa asegura una sujecion longitudinal o pinzamiento de las bridas una contra otra. En este tipo de conexion, la correa 18 presenta dos extremos libres que estan unidos por medios de sujecion controlados de tipo con ruptura detonante o similar, tales como pernos pirotecnicos (no visibles en la figura).
Este tipo de conexion presenta el inconveniente de necesitar un contacto mutuo entre las bridas radiales por un lado, y entre estas bridas y la correa por otra parte.
La presencia de estas bridas genera un incremento de masa no deseable. Ademas, el contacto entre las bridas y la correa requiere un delicado dominio de las fricciones entre estos elementos asi como una gran precision geometrica en la realizacion de estos, que genera un sobrecoste considerable y hace dificil el uso de materiales compuestos.
Por eso los elementos que participan en las conexiones de este tipo estan hechos de metal, lo que genera un sobrecoste suplementario debido a la masa relativamente alta de estos elementos. Ademas, esto hace dificil el uso de tales elementos cuando las paredes cilindricas 10 y 12 son de un material compuesto.
Se conocen igualmente las conexiones estructurales aseguradas por un conjunto de bridas que integran una carga detonante, tal como un cordon pirotecnico.
La figura 2 adjunta es una semivista esquematica parcial en seccion longitudinal que ilustra este tipo de conexion. Se perciben dos paredes cilindricas 10 y 12 de revolucion que forman parte respectivamente de dos cuerpos consecutivos de un cohete espacial, y entre ellos la 10 del cuerpo superior comprende en su extremo inferior dos bridas longitudinales 20, 22 entre las que es aplicada una brida 24 de la pared longitudinal 12 del cuerpo inferior, esta ultima brida 24 estando fijada a las dos bridas 20 y 22 por medio de pernos 26 o similares. El conjunto de las tres bridas citadas anteriores delimita una cavidad en la que esta dispuesto un cordon detonante/pirotecnico 28 que permite durante su explosion, romper las bridas 20, 22 del cuerpo superior.
Debido al contacto entre las tres bridas, este tipo de conexion presenta inconvenientes similares a los del primer tipo de conexion en terminos de dominio de las fricciones entre las bridas y precision geometrica en la realizacion de estas bridas. Este tipo de conexion hace igualmente dificil el uso de materiales compuestos. Este tipo de conexion presenta ademas el inconveniente de requerir un ensamblaje complejo.
Exposicion de la invencion
La invencion tiene particularmente por objeto proporcionar una solucion simple, economica y eficaz a estos problemas, permitiendo evitar al menos en parte los inconvenientes mencionados anteriormente.
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La invencion propone a este efecto un procedimiento de realizacion de una conexion temporal entre dos cuerpos, que comprende al menos las etapas de:
- colocacion de un elemento de conexion en una posicion de servicio en la que dicho elemento de conexion rodea el conjunto formado por dichas piezas y se somete a una tension interna de deformacion;
- bloqueo de la posicion de dicho elemento de conexion por medios de sujecion bajo tension de distension de tension controlada que une dos extremos opuestos de dicho elemento de conexion;
- conexion de dicho elemento de conexion a cada una de dichas piezas por medios de fijacion;
y en el que dicha tension interna de deformacion es de un nivel suficiente para permitir al elemento de conexion que se desuna de dichas piezas desplegandose hacia una posicion de reposo, cuando dichos medios de sujecion son controlados de manera que liberan dichos extremos de dicho elemento de conexion.
La tension interna del elemento de conexion constituye asi una fuerza de separacion utilizable por control para provocar la desunion del elemento de conexion, y por lo tanto la ruptura de la conexion entre las piezas.
Esta tension interna se obtiene mediante una pretension previa del elemento de conexion, de modo que el posicionamiento de este elemento en su posicion de servicio requiere una deformacion de dicho elemento en el transcurso de la cual es conducido a almacenar energia mecanica potencial.
Cuando la tension aplicada por los medios de sujecion bajo tension se libera tras un accionamiento para este efecto, la tension interna del elemento de conexion le induce a desplegarse a su posicion de reposo sin tension rompiendo o desgarrando los medios de fijacion citados anteriormente.
Con este fin, la energia almacenada en el elemento de conexion debido a su tension interna puede ella misma ser superior que la energia de conexion de los medios de fijacion.
En una variante, la energia almacenada en el elemento de conexion se puede anadir a una energia de impulso comunicada al elemento de conexion por los medios de sujecion bajo tension en el momento de la liberacion de estos ultimos.
De una manera general, este procedimiento de conexion permite el uso de medios de conexion simples, ligeros y compactos, evitando los problemas encontrados con las conexiones de la tecnica anterior con respecto al dominio de las fricciones entre piezas en contacto.
Hay que senalar que el hecho de que el elemento de conexion rodee el conjunto formado por las dos piezas se encuentra en varias configuraciones, entre las que particularmente una primera configuracion en la que cada pieza es una pared cilindrica rodeada por una parte del elemento de conexion, como se vera mas claramente en lo que sigue, asi como una segunda configuracion en la que una primera de las piezas es un cuerpo cilindrico rodeado por el elemento de conexion mientras que la segunda pieza es, por ejemplo, una trampilla o similar que cierra una abertura del cuerpo cilindrico siendo retenida por el elemento de conexion.
Ademas, las piezas pueden estar hechas de un material metalico o compuesto.
El elemento de conexion puede igualmente estar hecho de un material metalico o compuesto.
En una realizacion preferida de la invencion, la etapa de conexion de dicho elemento de conexion a cada una de dichas piezas se lleva a cabo despues de etapas de colocacion de dicho elemento de conexion y bloqueo del mismo.
La tension interna del elemento de conexion siendo absorbido por los medios de sujecion bajo tension desde la etapa de bloqueo de la posicion del elemento de conexion, la posterior fijacion del mismo a las dos piezas por lo tanto puede llevarse a cabo sustancialmente sin tension.
De esta manera, los medios de fijacion pueden asegurar una transmision especialmente eficaz de los esfuerzos de conexion entre las dos piezas a traves del elemento de conexion, sin ser molestados por la toma de los esfuerzos de sujecion bajo tension de este elemento de conexion.
En la realizacion preferida de la invencion, el metodo comprende una etapa, previa a la colocacion de dicho elemento de conexion, en el que dos capas de un pegamento endurecible se aplican, respectivamente, en cada una de dichas piezas, dicha etapa de conexion comprendiendo el endurecimiento de dicho pegamento de modo que este forme parte de dichos medios de fijacion.
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El uso de una capa de pegamento como medio de fijacion permite una conexion de superficie entre cada pieza y el elemento de conexion, para permitir una transmision optima de los esfuerzos de conexion entre las piezas.
A este efecto, el pegamento es preferentemente un pegamento rigido.
El endurecimiento del pegamento, que realiza la fijacion del elemento de conexion a cada una de las piezas, es provocado despues de que el bloqueo de la posicion del elemento de conexion de modo que el endurecimiento del pegamento se hace casi sin esfuerzo.
En este sentido, el pegamento es preferentemente un pegamento termoendurecible o fotoendurecible.
De una manera general, se elige el pegamento para que las capas de este pegamento presenten una resistencia a los esfuerzos de traccion que sea suficientemente baja para permitir el desgarro del elemento de conexion durante la liberacion de los extremos este ultimo por los medios de sujecion bajo tension, asi como una resistencia a los esfuerzos de cizallamiento que sea suficientemente grande para permitir una transmision eficaz de los esfuerzos de conexion entre las piezas.
Por ejemplo, los pegamentos a base de resina epoxi, tales como los comercializados por la empresa Henkel bajo la marca registrada Hysol, se adaptan particularmente bien a la invencion, especialmente los modelos que llevan la referencia comercial EA9321, eA9394, EA9395, y EA9396.
De una manera general, el uso de capas de pegamento como medio de fijacion hace el procedimiento particularmente ventajoso cuando las piezas estan hechas de un material compuesto.
Por otro lado, el pegamento antes mencionado incorpora ventajosamente microesferas minerales que forman espaciadores entre cada una de dichas piezas y dicho elemento de conexion.
El uso de estas microesferas permite, de una manera conocida en si, homogeneizar el espesor de la capa de pegamento de cada pieza asi como el reparto de las tensiones en el seno de dicha capa.
Por lo tanto, permite limitar el riesgo de que una capa de pegamento se rompa mas que parcialmente cuando la ruptura de la conexion entre las piezas es deseada.
En una variante o de manera complementaria, los medios de fijacion pueden comprender organos de fijacion que atraviesan tales como remaches, pernos o similares, cuya resistencia a los esfuerzos de traccion es suficientemente baja para permitir que se rompan durante la liberacion de los extremos de la el elemento de conexion por los medios de sujecion bajo tension, pero cuya resistencia a los esfuerzos de cizallamiento es suficientemente grande para permitir una transmision eficiente de los esfuerzos de conexion entre las piezas.
En la realizacion preferida de la invencion, los medios de sujecion bajo tension aplican a dicho elemento de conexion esfuerzos casi ortogonales en una direccion principal de transmision de esfuerzos de traccion entre dichas piezas.
Asi, la sujecion bajo tension del elemento de conexion puede estar bien correlacionada con la transmision de los principales esfuerzos de traccion entre las piezas.
En este caso, cada pieza comprende ventajosamente una estructura de material compuesto que comprende un pliegue superficial de fibras de refuerzo embebidas en una resina endurecida y que se extiende paralela a dicha direccion principal de transmision de esfuerzos de traccion entre dichas piezas.
La orientacion de las fibras del pliegue superficial permite asi una transmision optima de los esfuerzos de traccion entre las piezas. Ademas, esta orientacion de las fibras hace el pliegue relativamente fragil frente a los esfuerzos que son inducidos por la tension interna del elemento de conexion cuando la sujecion bajo tension de este ultimo se interrumpe despues del accionamiento para este proposito de los medios de sujecion bajo esfuerzo. La orientacion de las fibras del pliegue superficial permite por lo tanto facilitar la ruptura de la conexion entre las piezas en el momento deseado.
Dichos medios de sujecion bajo tension son preferentemente de ruptura detonante.
En este caso, la ruptura de estos medios provoca la liberacion de la tension aplicada al elemento de conexion, y la detonacion en el origen de esta ruptura tambien permite a estos medios comunicar una energia en forma de impulso, al elemento de conexion, para facilitar su despliegue en contra de los medios de fijacion mencionados anteriormente.
Estos medios de sujecion bajo tension toman por ejemplo la forma de pernos pirotecnicos.
En una variante, estos metodos pueden no ser de ruptura detonante pero ser de un tipo diferente cuando esta es de
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interes. Estos medios pueden, por ejemplo, comprender un mecanismo de bloqueo con desbloqueo electrico.
De una manera conocida en sf, el procedimiento de acuerdo con la invencion puede comprender ademas la colocacion de medios de separacion concebidos para generar una separacion de dos piezas despues de la ruptura de la conexion entre estas, pudiendo estos medios comprender resortes, propulsores u otros elementos convencionales.
En la realizacion preferida de la invencion, dichas piezas son dos paredes cilmdricas estructurales respectivas de dos cuerpos de un cohete espacial, y dicho elemento de conexion es una correa circunferencialmente pretensada que rodea cada una de dichas paredes cuando esta correa esta en su posicion servicio.
El procedimiento de acuerdo con la invencion esta en efecto bien adaptado con la conexion de dos cuerpos de un cohete espacial.
En este caso, los medios de sujecion bajo tension utilizan los extremos libres de la correa.
Por correa se entiende tanto una correa construida en una sola pieza y que presenta dos extremos libres, como una correa formada por el ensamblaje de varios segmentos conectados de dos en dos por medios de conexion adecuados. Estos medios de conexion pueden ser eventualmente medios de sujecion bajo tension de liberacion controlada. En este caso, es posible definir arbitrariamente dos extremos libres de la correa, en el seno de la descripcion que precede, entre los extremos de los segmentos que constituyen esta correa. No obstante, hay que senalar que todas las conexiones entre segmentos de esta correa son entonces funcionalmente equivalentes, y son capaces de participar en particular en la ruptura por control de la conexion entre las dos piezas.
Ademas, cuando el elemento de conexion esta fijado a cada pared cilmdrica nombrada anteriormente por medio de una capa de pegamento, esta capa de pegamento se presenta preferentemente en forma de una banda que rodea dicha pared cilmdrica.
De esta manera, la transmision de los esfuerzos de conexion entre las paredes cilmdricas puede ser repartida de manera homogenea sobre toda la circunferencia de las paredes.
La invencion se refiere igualmente a un conjunto que comprende dos piezas unidas temporalmente por un elemento de conexion que rodea a dicho conjunto, en el que:
- dicho elemento de conexion se somete a una tension interna de deformacion,
- dicho conjunto comprende medios de sujecion bajo tension con liberacion de tension controlada que utilizan mutuamente dos extremos opuestos de dicho elemento de conexion con el fin de oponerse a dicha tension interna de deformacion,
- dicho conjunto comprende unos medios de fijacion de dicho elemento de conexion en cada una de dichas piezas,
- dicha tension interna de deformacion es de un nivel suficiente para permitir que el elemento de conexion se desenganche de dichas piezas desplegandose hacia una posicion de reposo, cuando dichos medios de sujecion bajo tension son controlados de manera que liberan esta tension.
Tal conjunto presenta casi las mismas ventajas que el procedimiento de conexion descrito anteriormente. Este conjunto se puede obtener por el procedimiento descrito anteriormente o por un procedimiento similar.
En la realizacion preferida de la invencion, dichos medios de fijacion comprenden al menos dos capas de pegamento endurecido que revisten respectivamente dichas piezas y establecen una conexion de superficie entre cada una de estas piezas y dicho elemento de conexion.
Tal conexion de superficie permite una transferencia optima de los esfuerzos de conexion entre las piezas.
El pegamento anteriormente mencionado incorpora ventajosamente microesferas como se describe anteriormente.
Ademas, dichos medios de sujecion bajo tension aplican preferentemente a dicho elemento de conexion esfuerzos casi ortogonales en una direccion principal de transmision de esfuerzos de traccion entre dichas piezas.
En este caso, cada una de dichas piezas comprende ventajosamente una estructura de material compuesto que comprende un pliegue superficial de fibras de refuerzo embebidas en una resina endurecida y que se extiende paralela a dicha direccion principal de transmision de esfuerzos de traccion entre dichas piezas.
De una manera conocida en sf, el conjunto mencionado anteriormente puede comprender, ademas, medios de separacion concebidos para generar una separacion de las dos piezas despues de la ruptura de la conexion entre
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estas, pudiendo por ejemplo estos medios comprender resortes, propulsores u otros elementos convencionales.
En la realizacion preferida de la invencion, dicho elemento de conexion comprende una correa y cada una de dichas piezas comprende una pared cilindrica rodeada por dicha correa.
Tal correa permite una transmision de los esfuerzos de conexion entre las piezas bien repartida sobre toda la circunferencia de estas piezas, particularmente cuando la fijacion de la correa en cada pieza se efectua por medio de una capa de pegamento como se ha descrito anteriormente.
Como se ha explicado anteriormente, se entiende por correa tanto una correa construida en una sola pieza y que presenta dos extremos libres, y una correa formada por el ensamblaje de varios segmentos conectados de dos en dos por medios de conexion adecuados que pueden eventualmente ser medios de sujecion bajo tension con liberacion controlada.
En la realizacion preferida de la invencion, cada pared cilindrica comprende ventajosamente un refuerzo circunferencial fijado en una superficie interna de esta pared frente a los medios de fijacion correspondientes, a fin de recuperar una parte de los esfuerzos generados por la tension interna de la correa, en particular al nivel de una zona de cada pared diametralmente opuesta a la zona de union de los extremos de la correa por los medios de sujecion bajo tension.
La invencion tambien se refiere a una nave espacial, tal como un aparato espacial, un satelite o una sonda, o incluso un misil o un avion, que comprende al menos un conjunto del tipo descrito anteriormente.
Breve descripcion de los dibujos
La invencion se comprendera mejor y otros detalles, ventajas y caracteristicas de la misma apareceran con la lectura de la siguiente descripcion hecha a titulo de ejemplo no limitativo y en referencia a los dibujos adjuntos en los que:
- la figura 1, ya descrita, es una semivista esquematica parcial en seccion longitudinal de un cohete espacial de un primer tipo conocido;
- la figura 2, ya descrita, es una semivista esquematica parcial en seccion longitudinal de un cohete espacial de un segundo tipo conocido;
- la figura 3 es una semivista esquematica parcial en seccion longitudinal de un cohete espacial de acuerdo con una realizacion preferida de la invencion;
- la figura 4 es una vista lateral esquematica parcial del cohete espacial de la figura 3.
En el conjunto de estas figuras, referencias identicas pueden designar elementos identicos o analogos.
Exposicion detallada de una realizacion preferida
Las figuras 3 y 4 ilustran generalmente una conexion estructural temporal entre dos cuerpos consecutivos de un cohete espacial.
Mas especificamente, la figura 3 representa una zona de conexion entre dos paredes estructurales 10, 12, respectivas de estos dos cuerpos, presentando dichas paredes globalmente una simetria de revolucion alrededor de un eje longitudinal 30 de estos cuerpos y siendo realizadas de un material compuesto.
Tal conexion estructural esta destinada principalmente a la transmision, entre los cuerpos mencionados anteriormente, de esfuerzos de traccion paralelos al eje longitudinal 30, pero tambien, en menor medida, de esfuerzos de cizallamiento.
Cada una de las paredes estructurales 10, 12 de estos cuerpos comprende una parte 32, 34 de extremo respectiva cuya superficie externa esta recubierta de una capa de pegamento 36, 38 correspondiente que se extiende circunferencialmente alrededor del eje 30 en forma de una banda anular.
En el ejemplo particular descrito en la figura 3, el pegamento es un pegamento endurecible rigido a base de resina epoxi, comercializado por la empresa Henkel bajo la marca registrada Hysol, llevando una de las referencias comerciales EA9321, EA9394, EA9395 y EA9396.
Ademas, las microesferas minerales se incorporan en este pegamento para homogeneizar el espesor de cada capa de pegamento asi como el reparto de las tensiones en el seno de cada capa de cola.
Por otra parte, una correa 40 de conexion, igualmente hecha de un material compuesto, rodea las partes 32, 34 de
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extremo de las paredes 10, 12 y se une a estas partes 32, 34 de extremo a traves de las capas 36, 38 de pegamento correspondientes.
La correa 40 de conexion esta pretensada circunferencialmente de manera que su sujecion en su posicion de funcionamiento en contacto con las paredes 10 y 12 genera, en el seno de esta correa, una tension interna de deformacion que se manifiesta esencialmente por esfuerzos de flexion.
Estos esfuerzos son en su mayoria tomados por pernos pirotecnicos 52’ (figura 4) que unen dos extremos libres 50' de la correa 40 de conexion de manera que garantizan el bloqueo de la posicion de esta en contacto con las paredes 10, 12. Estos pernos no son visibles en la figura 3 pero son visibles en posicion de reposo de la correa en la figura 4. El bloqueo de la correa 40 se hace bajo tension, en el sentido que se efectua en contra de los esfuerzos internos de flexion mencionados anteriormente.
Por otra parte, las paredes 10, 12 de los cuerpos del cohete comprenden cada uno, de manera facultativa, un tensor circunferencial 42, 44 fijado en su superficie interna en frente de la capa 36, 38 de pegamento correspondiente, con el fin de recuperar una parte de los esfuerzos de flexion mencionados anteriormente, particularmente al nivel de una zona de cada pared 10, 12 diametralmente opuesta a la zona de conexion de los extremos libres de la correa 40.
En el ejemplo particular descrito en la figura 3, cada pared 10, 12 hecha de un material compuesto comprende un pliegue externo superficial 46, 48 formado por fibras de refuerzo, por ejemplo de carbono, que son sumergidas en una resina endurecida y que se extienden paralelas al eje 30 de las paredes 10, 12. Las capas 36, 38 de pegamento por lo tanto recubren estos pliegues externos superficiales 46, 48.
En funcionamiento, los esfuerzos, particularmente los esfuerzos de traccion longitudinales, es decir paralelos al eje 30, transitan eficazmente entre las paredes estructurales 10, 12 de los cuerpos del cohete por la correa 40 de conexion y por las capas 36, 38 de pegamento, y esto sobre toda la circunferencia de estas paredes 10, 12.
Hay que senalar que las capas de pegamento transmiten tanto mejor los esfuerzos de traccion entre los cuerpos del cohete que la parte de los esfuerzos de flexion de la correa 40 tomados por estas capas de pegamento que es pequena, y por lo tanto que la parte de estos esfuerzos de flexion tomados por pernos pirotecnicos y por los tensores circunferenciales 42 y 44 que es grande.
Cuando se desea la separacion de los dos cuerpos del cohete, un comando adecuado se envia a los pernos pirotecnicos para desencadenar su ruptura por detonacion.
Esta ruptura tiene por consecuencia que la mayor parte de los esfuerzos de flexion de la correa 40 de conexion ya no son tomados y se ejerce desde entonces en cada capa 36, 38 de pegamento, lo que resulta en un desgarramiento progresivo de estas capas de pegamento y/o del pliegue externo superficial 46, 48 de las paredes 10, 12 en el que se aplican las capas de pegamento.
Este desgarramiento se propaga desde la region de las paredes 10, 12 inicialmente en frente de los extremos libres de la correa 40 hasta la zona diametralmente opuesta de manera que permite al final una separacion de los cuerpos del cohete.
Esta separacion puede entonces ser favorecida por medios de separacion convencionales, tales como resortes o propulsores, que equipan el cohete espacial de una manera facultativa dentro del alcance de la presente invencion.
La conexion temporal descrita anteriormente puede llevarse a cabo ventajosamente por un procedimiento de acuerdo con la invencion.
En un ejemplo particular de tal procedimiento, se aplica primero a las partes de extremo respectivas de las paredes 10, 12 de dos cuerpos de un cohete espacial, una capa 36, 38 en forma de banda anular de un pegamento endurecible rigido a base de resina epoxi en el que se incorporan microesferas minerales.
Despues, una correa de conexion pretensada circunferencialmente se deforma en contra de su pretension para ser posicionada alrededor de las dos capas 36, 38 de pegamento. Esta etapa es ilustrada por la figura 4 que muestra la correa 40' de conexion en estado de reposo (en trazo discontinuo), y la misma correa 40 en posicion de servicio (en trazo continuo) que se somete a una tension interna de deformacion.
En una siguiente etapa, los pernos pirotecnicos que unen los extremos libres 50' de la correa se aprietan de manera que tensan la correa 40 de conexion en su posicion de servicio en contacto con las capas 36, 38 de pegamento respectivas de las paredes estructurales 10 y 12. Estos pernos, en su posicion de sujecion, estan ocultados en la figura 4, pero son visibles en posicion de reposo de la correa y designados por la referencia 52' en esta figura.
A continuacion, el endurecimiento del pegamento es provocado, por ejemplo por calentamiento en caso de que el pegamento sea del tipo termoendurecible.
Siendo tomados los esfuerzos generados por la tension interna de la deformacion de la correa por los pernos pirotecnicos, el endurecimiento del pegamento puede hacerse casi sin tension.
5 Este procedimiento, descrito a modo de ejemplo no limitativo, permite asf realizar una conexion temporal por medio de elementos simples y ligeros, permitiendo una transmision eficaz de los esfuerzos de conexion entre los cuerpos del cohete.
Claims (11)
- 5101520253035404550556065REIVINDICACIONES1. - Procedimiento de realizacion de una conexion temporal entre dos piezas (10, 12), caracterizado porque comprende al menos las etapas de:- aplicacion de dos capas (36, 38) de un pegamento endurecible respectivamente en cada una de dichas piezas (10, 12); y despues- colocacion de un elemento (40, 40') de conexion en una posicion de servicio en la que dicho elemento de conexion rodea el conjunto formado por dichas piezas y es sometido a una tension interna de deformacion;- bloqueo de la posicion de dicho elemento (40, 40') de conexion por unos medios (52') de sujecion bajo tension con liberacion de tension controlado que unen dos extremos opuestos (50') de dicho elemento de conexion; y despues- endurecimiento de dicho pegamento de manera que dichas capas de pegamento forman unos medios (36, 38) de fijacion que unen dicho elemento (40, 40') de conexion con cada una de dichas piezas (10, 12);y en el que dicha tension interna de deformacion es de un nivel suficiente para permitir que el elemento de conexion (40, 40 ') se desenganche de dichas piezas (10, 12) desplegandose hacia una posicion de reposo, cuando dichos medios (52') de sujecion bajo tension son controlados de manera que liberan dichos extremos de dicho elemento de conexion.
- 2. - Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que dicho pegamento incorpora microesferas minerales que forman espaciadores entre cada una de dichas piezas (10, 12) y dicho elemento (40, 40') de conexion.
- 3. - Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, en el que dichos medios (52') de sujecion bajo tension aplican a dicho elemento (40, 40') de conexion esfuerzos casi ortogonales en una direccion principal (30) de transmision de esfuerzos de traccion entre dichas piezas (10, 12).
- 4. - Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 3, en el que cada una de dichas piezas (10, 12) comprende una estructura de material compuesto que comprende un pliegue superficial (46, 48) de fibras de refuerzo sumergidas en una resina endurecida y que se extiende paralelo a dicha direccion principal (30) de transmision de esfuerzos de traccion entre dichas piezas (10, 12).
- 5. - Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que dichos medios (52') de sujecion bajo tension son de ruptura detonante.
- 6. - Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que dichas piezas son dos paredes cilindricas estructurales respectivas (10, 12) de dos cuerpos de un cohete espacial, y dicho elemento de conexion es una correa (40, 40') circunferencialmente pretensada que rodea cada una de dichas paredes cuando esta correa esta en su posicion de servicio.
- 7. - Conjunto que comprende dos piezas (10, 12) unidas temporalmente por un elemento (40, 40') de conexion que rodea dicho conjunto, caracterizado porque:- dicho elemento (40, 40') de conexion es sometido a una tension interna de deformacion,- dicho conjunto comprende unos medios (52') de sujecion bajo tension con liberacion de tension controlada que unen dos extremos opuestos (50') de dicho elemento (40, 40 ') de conexion de manera que se oponen a dicha tension interna de deformacion,- dicho conjunto comprende medios (36, 38) de fijacion de dicho elemento (40, 40 ') de conexion para cada una de dichas piezas (10, 12),- dichos medios de fijacion comprenden al menos dos capas (36, 38) de pegamento endurecido que revisten respectivamente dichas piezas (10, 12) y establecen una conexion de superficie entre cada una de estas piezas y dicho elemento (40, 40') de conexion,- dicha tension interna de deformacion es de un nivel suficiente para permitir que el elemento (40, 40') de conexion se desenganche de dichas piezas (10, 12) desplegandose hacia una posicion de reposo, cuando dichos medios (52') de sujecion bajo tension son controlados de manera que liberan dichos extremos (50') de dicho elemento (40, 40') de conexion.
- 8. - Conjunto de acuerdo con la reivindicacion 7, en el que dichos medios (52') de sujecion bajo tension aplican a dicho elemento (40, 40’) de conexion unos esfuerzos casi ortogonales a una direccion principal de transmision de esfuerzos de traccion entre dichas piezas (10, 12).
- 9. - Conjunto de acuerdo con la reivindicacion 8, en el que cada una de dichas piezas (10, 12) comprende una estructura de material compuesto que comprende un pliegue superficial (46, 48) de fibras de refuerzo que son sumergidas en una resina endurecible y que se extienden paralelas a dicha direccion principal de transmision de5 esfuerzos de traccion entre dichas piezas.
- 10. - Conjunto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, en el que dicho elemento de conexion comprende una correa (40, 40') y cada una de dichas piezas comprende una pared cilindrica (10, 12) rodeada por dicha correa.10
- 11. - Artefacto espacial, tal como un cohete, un satelite o una sonda, misil, o avion, que comprende al menos un conjunto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10.
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US6227493B1 (en) * | 1999-04-06 | 2001-05-08 | Planetary Systems Corporation | Reusable, separable, structural connector assembly |
US6712542B2 (en) * | 2002-01-15 | 2004-03-30 | The Boeing Company | Apparatus and method for altering the tension of a clampband |
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