ES2833623T3 - Dispositivo de conexión/separación para separar satélites de lanzaderas o de dispensadores de satélites - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de conexión-separación (1) para separar satélites de lanzaderas o de dispensadores de satélites que comprende: - una pluralidad de mordazas (2, 2') alineadas circunferencialmente y acoplables por su cara interna sobre unos anillos (6, 7) de los elementos separables que constituyen el interfaz de unión entre los dos elementos separables, y - un mecanismo de suelta (3) que conecta dos de las mordazas (2') por uno de los extremos de dichas mordazas (2'), en el que las dos mordazas (2') conectadas por el mecanismo de suelta (3) comprenden un saliente (4) que sobresale de su cara exterior en su extremo opuesto al extremo de conexión con el mecanismo de suelta, y en el que el resto de las mordazas (2) comprende un saliente (4) que sobresale de su cara exterior en cada uno de sus extremos adyacentes a las mordazas (2, 2') contiguas, de modo que cada par de mordazas (2, 2; 2, 2') adyacentes y no conectadas entre sí por el mecanismo de suelta (3) quedan conectadas entre sí por medios de unión (5) que unen dichos salientes (4).
Description
DESCRIPCIÓN
Dispositivo de conexión/separación para separar satélites de lanzaderas o de dispensadores de satélites Campo de la invención
La presente invención se refiere a un dispositivo de conexión/separación para satélites que tienen que separarse durante el vuelo, por ejemplo, de una lanzadera o de un dispensador de satélites.
Antecedentes de la invención
Se conocen varios sistemas con medios para separar partes de una nave espacial. Uno de estos sistemas de la técnica anterior es el conjunto de conexión por mordazas para naves espaciales descrito en el documento EP 0267279 A1. Esta mordaza une dos partes separables de una nave espacial, cada una de las cuales tiene un borde biselado con surcos sobre su circunferencia. La mordaza comprende elementos de retención con configuración interna para encajar con los bordes de dichas partes separables y unidos por medio de una banda de tensión, incluyendo cada elemento de retención un perno de esfuerzo cortante que se acopla en un surco correspondiente de dichos bordes y transmite cargas directamente entre las dos partes separables de la nave espacial.
Otro sistema para unir y separar satélites se describe en el documento EP 0768241 A1. Comprende una pieza de fijación que se atornilla al aro superior del adaptador del cohete lanzador, una banda tensora consistente en un fleje metálico en dos trozos, unas piezas metálicas curvas de fijación del satélite que tienen un cuerpo cilíndrico de pared delgada con eje de giro metálico en su parte inferior formado por varias orejetas y que se apoyan con su parte superior en el aro inferior del satélite rodeándolo y apretándolo, y unas levas de apriete que tienen cada una dos ejes de giro, uno coincidente con el de dichas piezas metálicas y el otro compartido con dicha pieza. El objetivo de este sistema es simplificar la sujeción del satélite al cohete lanzador y su suelta al entrar en órbita.
El documento EP 0905022 A1 describe un sistema para fijar y separar satélites que comprende un anillo abierto o banda metálica que lleva formado, en su perímetro interno, un canal en el que van integradas de manera discontinua unas mordazas que pueden deslizarse en dicho canal, dos piezas terminales unidas a los extremos de dicho anillo, un bulón tensor que une ambas piezas terminales y tres soportes de retención del anillo unidos a la estructura del lanzador de un satélite.
El documento EP 1944237 A1 se refiere a un aparato para conectar/separar un vehículo lanzadera y un satélite, que comprende una banda con un canal interior en el que se ubican de manera deslizable una pluralidad de mordazas, que se aplica sobre anillos que constituyen el interfaz entre los dos vehículos. El aparato también comprende medios para tensar radialmente el conjunto que comprende la banda y las mordazas, y un dispositivo para unir/separar sus extremos, que, de manera conjunta con medios de bloqueo y desbloqueo, incluye un mecanismo que permite la apertura controlada de la banda en dos fases: una primera fase en la que los extremos se desplazan manteniéndose en contacto con los anillos, disipándose así por fricción la energía elástica correspondiente al tensado de la banda; y una segunda fase en la que la banda se separa de los anillos hasta alcanzar una posición de aparcamiento.
El documento US 5108049 A se refiere a un dispositivo para superar el problema de la seguridad de la tripulación durante el lanzamiento de una nave espacial y mejorar las uniones que conectan los segmentos del Cohete Acelerador Sólido (Solid Rocket Booster). Una cápsula para la tripulación se encuentra conectada al cuerpo de una nave espacial por medio de un acoplamiento liberable que comprende un alojamiento asegurado a la cápsula, un manguito asegurado al cuerpo y abrazaderas que se acoplan con una rosca interrumpida en el manguito y que tienen extremos enganchados que se conectan con una brida en el alojamiento. En caso de emergencia durante el lanzamiento, se acciona un pistón hidráulico activado por una bomba para hacer girar las abrazaderas, que están interconectadas circunferencialmente, con respecto al manguito para desacoplar las roscas de la abrazadera de las secciones de rosca del manguito; luego se disparan cargas explosivas para separar la cápsula del cuerpo, y posteriormente la cápsula desciende en paracaídas. Puede utilizarse una conexión liberable similar entre los segmentos de un Cohete Acelerador Sólido, o entre la cabina de pasajeros y otras partes de un avión de transporte de pasajeros.
La mayoría de estos sistemas de conexión/separación con banda tensora están indicados cuando la carga por unidad de longitud a transmitir es alta. No obstante, en determinadas situaciones (por ejemplo, cuando se trata de satélites de poco peso o el sistema de conexión/separación debe convivir con el elemento a separar durante gran parte de la misión) el peso relativamente elevado del sistema de conexión/separación puede ocasionar problemas (por ejemplo, la masa disponible para el propio satélite puede verse reducida).
Sumario de la invención
El objeto de la invención es proporcionar un dispositivo de conexión/separación para elementos de una nave espacial o de una lanzadera que sea ligero, permitiendo a su vez obtener una tensión homogénea sobre todo el perímetro del interfaz de conexión entre los dos elementos separables.
La invención proporciona un dispositivo de conexión-separación para separar satélites de lanzaderas o de dispensadores de satélites que comprende:
- una pluralidad de mordazas alineadas circunferencialmente y acoplables por su cara interna sobre unos anillos de los elementos separables que constituyen el interfaz de unión entre los dos elementos separables, y - un mecanismo de suelta que conecta dos de las mordazas por uno de los extremos de dichas mordazas, en el que las dos mordazas conectadas por el mecanismo de suelta comprenden un saliente que sobresale de su cara exterior en su extremo opuesto al extremo de conexión con el mecanismo de suelta, y en el que el resto de las mordazas comprende un saliente que sobresale de su cara exterior en cada uno de sus extremos adyacentes a las mordazas contiguas, de modo que cada par de mordazas adyacentes y no conectadas entre sí por el mecanismo de suelta quedan conectadas entre sí por medios de unión que unen dichos salientes.
El diseño del dispositivo de conexión-separación de la invención permite tensar homogéneamente alrededor del perímetro del interfaz de unión entre los dos elementos separables, y al carecer de elementos adicionales (como una banda externa) se logra un sistema más ligero.
De este modo, la solución propuesta es muy adecuada cuando el peso es un factor condicionante (por ejemplo, para misiones con microsatélites y minisatélites).
Otra ventaja de la invención es que, al repartirse la carga por todo el perímetro de la interfaz, se evitan cargas puntuales y, por lo tanto, refuerzos locales en la estructura, optimizando el peso de ésta.
Otra ventaja es la reducción del choque debido a que el mecanismo de suelta obliga a una apertura lenta de la banda en comparación con un sistema tradicional.
Otras realizaciones ventajosas se describirán en las reivindicaciones dependientes.
Breve descripción de las figuras
Para una mejor comprensión de la presente invención, ésta se describirá a continuación en mayor detalle, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1 muestra una vista de un conjunto banda-mordazas de la técnica anterior con un mecanismo de uniónseparación de los extremos de la banda.
La figura 2 es una vista en perspectiva del dispositivo de conexión/separación de la invención.
La figura 3 es una vista en perspectiva del dispositivo de conexión/separación de la invención montado sobre los anillos que forman el interfaz de conexión entre los dos elementos separables.
La figura 4 es una vista en detalle del dispositivo de conexión/separación de la invención sobre los anillos que forman el interfaz de conexión entre los dos elementos separables.
La figura 5 es una vista en detalle de un extremo de una mordaza del dispositivo de conexión-separación de la invención.
La figura 6 es una vista en perspectiva de un mecanismo de suelta del dispositivo de conexión-separación de la invención.
La figura 7 es una vista en perspectiva del mecanismo de suelta de la figura 6 montado sobre las dos mordazas correspondientes del dispositivo de conexión-separación de la invención.
Descripción detallada de la invención
En la figura 1 se representa un conjunto banda-mordazas de la técnica anterior con un mecanismo de uniónseparación de los extremos de la banda. Como se observa en dicha figura, este dispositivo presenta una banda externa con un canal interior en el que se sitúan una pluralidad de mordazas.
Dicho dispositivo se corresponde con el sistema de separación de bajo impacto/cargas pesadas de la propia solicitante, conocido como LPSS (Low-shock/Large Payload Separation System), del documento EP 1944237 A1, adecuado para cargas pesadas.
La figura 2 representa una vista en perspectiva del dispositivo de conexión/separación 1 de la invención. Se observa que el dispositivo comprende una pluralidad de mordazas 2, 2’ alineadas circunferencialmente, cuyo número dependerá del diámetro del interfaz. Como se observa mejor en las figuras 2, 3 y 4, estas mordazas 2, 2’ son acoplables por su cara interna sobre unos anillos 6, 7 de los elementos separables que constituyen el interfaz de unión entre los dos elementos separables. El dispositivo de conexión/separación 1 de la invención también comprende un mecanismo de suelta 3 que conecta dos de las mordazas 2’ por uno de los extremos de dichas
mordazas 2’. Las dos mordazas 2’ conectadas por el mecanismo de suelta 3 comprenden un saliente 4 que sobresale de su cara exterior en su extremo opuesto al extremo de conexión con el mecanismo de suelta 3. Las restantes mordazas 2 presentan, en cada uno de sus extremos adyacentes a las mordazas 2, 2’ contiguas, un saliente 4 que sobresale de su cara exterior. En las figuras 2, 3 y 4 se observa que las mordazas 2 adyacentes quedan conectadas entre sí, o con las mordazas 2’, por medios de unión 5 que unen sus respectivos salientes 4. En la realización de las figuras 2 a 7 se observa que los salientes 4 de los extremos de las mordazas 2 (también situados en uno de los extremos de las mordazas 2’) presentan un orificio pasante 8. Asimismo los medios de unión 5 implementados en dicha realización son sistemas de tornillo y tuerca dispuestos tangencialmente, que atraviesan los orificios pasantes 8 de los salientes 4 para conectar las correspondientes mordazas 2, 2’ adyacentes. Estos medios de unión 5 permiten tensar el dispositivo de conexión/separación 1 de la invención de manera conveniente. En las figuras 3 y 5 se puede ver que las mordazas 2, 2’ presentan zonas rebajadas 10 sobre su cara externa y en las proximidades de los salientes 4, susceptibles de alojar los medios de unión 5.
La figura 3 muestra un dispositivo 9 para recibir las mordazas 2, 2’ al soltarse el dispositivo de conexión/separación 1 de la invención. Dicho dispositivo 9 solo está unido al anillo 7 de los elementos separables, y comprende un alojamiento o recéptaculo que recibe las mordazas 2, 2’ al caer. Se colocan varios de estos dispositivos 9 separados angularmente entre sí para recibir las mordazas 2, 2’.
Con el objeto de que el dispositivo de conexión/separación 1 de la invención sea más rígido, es posible insertar elementos adicionales, a modo de elementos de relleno (véase la figura 3) entre los salientes 4 de los extremos de las mordazas 2, 2’ adyacentes, consiguiéndose así proporcionar continuidad y una forma general más próxima a un aro. Dichos elementos de relleno pueden ser de un material viscoelástico.
Las mordazas 2, 2’ pueden tener una sección transversal interiormente hueca, lo que permite aligerar el peso del conjunto. Para ello pueden fabricarse mediante tecnologías de fabricación aditiva por capas (ALM, Additive Layer Manufacturing).
Asimismo, las mordazas 2, 2’ pueden comprender una zona con orificios a modo de rejilla (véanse las figuras 2, 3 y 5), que también permite aligerar el peso del conjunto.
En la figura 7 se observa el mecanismo de suelta 3, situado entre las mordazas 2’. Se puede hacer uso de un material con memoria de forma (SMA, o Aleación de Memoria de Forma) en el mecanismo de suelta 3, de modo que al aplicarle una intensidad se calienta y cambia su estado cristalino, lo que permite abrir el mecanismo de suelta 3. El mecanismo de suelta 3 permite una suelta controlada para la reducción del choque generado durante el despliegue del propio dispositivo de conexión/separación 1 de la invención. El choque es menor que en las bandas de bajo choque existentes.
El mecanismo de suelta 3 (véanse las figuras 2, 6 y 7) se compone de un elemento de suelta en sí mismo 11 que puede ser pirotécnico o no-explosivo (SMA, fushing, etc), el cual sujeta un bulón 13 que mantiene un puente 12 en posición al reaccionar la carga del bulón 13 en el anillo inferior 7 a través de una sufridera 14. El puente 12 lleva dos contactos cónicos macho que se alojan en los correspondientes huecos cónicos de las mordazas 2’ (figura 7). La tensión del dispositivo de conexión/separación 1 se relaja lentamente a través del deslizamiento entre los conos macho del puente 12 y hembra de las mordazas 2’, obteniendo en consecuencia un sistema pasivo de reducción de choque.
En la figura 7 se observa que en el estado de conexión la sufridera 14 se sitúa adyacente a la cara interna del dispositivo de conexión-separación 1.
El dispositivo de conexión/separación 1 de la invención presenta una reducción significativa de la masa con respecto a dispositivos anteriores. Por ejemplo, una banda de diámetro 1666 mm realizada con el sistema conocido como LPSS mencionado anteriormente pesa unos 23,2 kg, mientras que pesaría 2,7 kg con el sistema de la invención. En el caso de un diámetro de 380 mm, el dispositivo de la invención pesaría aproximadamente 750 g. Ello hace que sea un sistema muy conveniente cuando no es necesaria una elevada capacidad de carga, como, por ejemplo, para microsatélites y minisatélites.
Es especialmente aplicable a estos tipos de misiones:
- Misiones en las que el peso es un factor crítico.
- Pequeños satélites (con poco peso e interfaz de pequeño diámetro).
- Satélites con poco peso (menos de 1 tonelada) pero con un interfaz de diámetro grande, en los que el sistema de separación conviva con el satélite durante gran parte de la misión. En estos casos la ten sión de banda no debe ser excesivamente alta (<20kN)
Aunque la presente invención ha sido descrita en relación con realizaciones preferidas, es evidente que pueden introducirse modificaciones comprendidas dentro de su alcance, no debiendo considerarse limitado éste a dichas realizaciones, sino únicamente al contenido de las reivindicaciones siguientes.
Claims (11)
- REIVINDICACIONES1 Dispositivo de conexión-separación (1) para separar satélites de lanzaderas o de dispensadores de satélites que comprende:- una pluralidad de mordazas (2, 2’) alineadas circunferencialmente y acoplables por su cara interna sobre unos anillos (6, 7) de los elementos separables que constituyen el interfaz de unión entre los dos elementos separables, y- un mecanismo de suelta (3) que conecta dos de las mordazaspor uno de los extremos de dichas mordazas (2’),
en el que las dos mordazasconectadas por el mecanismo de suelta (3) comprenden un saliente (4) que sobresale de su cara exterior en su extremo opuesto al extremo de conexión con el mecanismo de suelta (3), y en el que el resto de las mordazas (2) comprende un saliente (4) que sobresale de su cara exterior en cada uno de sus extremos adyacentes a las mordazas (2, 2’) contiguas, de modo que cada par de mordazas (2, 2; 2, 2’) adyacentes y no conectadas entre sí por el mecanismo de suelta (3) quedan conectadas entre sí por medios de unión (5) que unen dichos salientes (4).
- 2. - Dispositivo de conexión-separación (1) para separar satélites de lanzaderas o de dispensadores de satélites según la reivindicación 1, caracterizado por que los salientes (4) de los extremos de las mordazas (2) presentan un orificio pasante (8) y los medios de unión (5) son sistemas de tornillo y tuerca dispuestos tangencialmente que atraviesan dichos orificios pasantes (8) para conectar las correspondientes mordazas (2) adyacentes.
- 3. - Dispositivo de conexión-separación (1) para separar satélites de lanzaderas o de dispensadores de satélites según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende adicionalmente varios dispositivos (9) separados angularmente entre sí y unidos a uno de los anillos (7) de los elementos separables para recibir las mordazas (2, 2’) al soltarse el dispositivo de conexión-separación (1).
- 4. - Dispositivo de conexión-separación (1) para separar satélites de lanzaderas o de dispensadores de satélites según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende al menos un elemento de relleno en el hueco entre salientes (4) para proporcionar continuidad.
- 5. - Dispositivo de conexión-separación (1) para separar satélites de lanzaderas o de dispensadores de satélites según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las mordazas (2, 2’) tienen una sección transversal interiormente hueca.
- 6. - Dispositivo de conexión-separación (1) para separar satélites de lanzaderas o de dispensadores de satélites según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que las mordazas (2, 2’) comprenden una zona con orificios en forma de rejilla.
- 7. - Dispositivo de conexión-separación (1) para separar satélites de lanzaderas o de dispensadores de satélites según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las mordazas (2, 2’) presentan zonas rebajadas (10) sobre su cara externa y en las proximidades de los salientes (4), susceptibles de alojar los medios de unión (5).
- 8. - Dispositivo de conexión-separación (1) para separar satélites de lanzaderas o de dispensadores de satélites según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que cada mordaza (2’) de las conectadas por el mecanismo de suelta (3) comprende un entrante cónico en la cara externa del extremo opuesto al extremo que comprende un saliente (4).
- 9. - Dispositivo de conexión-separación (1) para separar satélites de lanzaderas o de dispensadores de satélites según la reivindicación 8, caracterizado por que el mecanismo de suelta comprende un elemento de suelta (11), un puente (12) con un par de salientes cónicos, un bulón (13) y una sufridera (14), de modo que en el estado de conexión el elemento de suelta (11) sujeta el bulón (13), el cual permite que los salientes cónicos del puente (12) se alojen en los entrantes cónicos de las mordazas (2’), y la sufridera (14) se sitúa adyacente a la cara interna del dispositivo de conexión-separación (1).
- 10. - Dispositivo de conexión-separación (1) para separar satélites de lanzaderas o de dispensadores de satélites según la reivindicación 9, caracterizado por que el elemento de suelta (3) consiste en un material con memoria de forma SMA empleado como actuador de la separación.
- 11. - Dispositivo de conexión-separación (1) para separar satélites de lanzaderas o de dispensadores de satélites según la reivindicación 9, caracterizado por que el elemento de suelta (3) es un elemento pirotécnico.
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