ES2949993T3 - Dispositivo de amortiguación mejorado para vehículos espaciales y procedimiento de fabricación del dispositivo de amortiguación - Google Patents

Abstract

Dispositivo de amortiguación (100) para una nave espacial, configurado para amortiguar las vibraciones entre un componente a aislar (300) y una estructura de soporte (200) de la nave espacial, comprendiendo el dispositivo de amortiguación (100) una estructura de resorte externa (110) que encierra una interna recinto (I), configurado para deformarse elásticamente en una dirección principalmente longitudinal (X), y que tiene un primer extremo (111) fijado a la estructura de soporte (200) y un segundo extremo (112) fijado al componente a aislar (300).), y al menos un elemento de amortiguación (121) integral con la estructura de resorte externa (110) y que se extiende dentro del recinto interno (I), estando formados la estructura de resorte externa (110) y el elemento de amortiguación (121) a partir del mismo material metálico. material y en un solo bloque mediante fabricación aditiva,estando relleno el recinto interno (I) al menos en parte con un polvo de este mismo material de manera que el elemento amortiguador (121) quede dispuesto al menos en parte en el polvo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo de amortiguación mejorado para vehículos espaciales y procedimiento de fabricación del dispositivo de amortiguación

Sector de la técnica

La presente divulgación se refiere al campo de los dispositivos aeronáuticos y, en particular, a los motores de cohete. La presente divulgación se refiere en particular a un dispositivo de amortiguación para amortiguar las vibraciones entre un componente que debe aislarse del motor de cohete y una estructura portante de este motor, y a un procedimiento de fabricación de dicho dispositivo.

Estado de la técnica

Los motores espaciales de propulsante líquido tienen que funcionar en entornos con fuertes vibraciones. Estas vibraciones pueden generarse por su propio funcionamiento, por las ondas de presión y las ondas acústicas generadas por los cohetes propulsores sólidos, o por la excitación dinámica que la lanzadera impone a los motores en sus puntos de contacto (cardanes y enganches del accionador). Estas vibraciones de la lanzadera pueden ser el resultado de la excitación de los cohetes propulsores sólidos, de la excitación de los motores criogénicos o de la excitación debida a cargas aerodinámicas inestables en la atmósfera.

Algunos componentes o equipos acoplados al motor o a las etapas de la lanzadera no pueden tolerar tales entornos vibratorios. Por tanto, se necesitan sistemas sencillos, ligeros y de bajo coste para amortiguar las vibraciones transmitidas por los motores o las etapas a estos componentes o equipos.

Como es bien sabido, estos sistemas de amortiguación pueden clasificarse en dos familias principales: una primera familia que utiliza amortiguadores tales como amortiguadores mecánicos, neumáticos, hidráulicos, pasivos o activos, y una segunda familia basada en la inserción de materiales amortiguadores denominados “blandos” entre el componente que debe protegerse y la estructura portadora que genera las tensiones dinámicas elevadas.

La primera familia es muy eficaz en términos de amortiguación, pero su aplicación suele ser engorrosa, costosa y/o compleja. La segunda familia tiene el inconveniente de amortiguar peor que la primera familia. Además, no debe comprimirse excesivamente para no comprometer su función de amortiguación. Sin embargo, las fuerzas de apriete del componente que debe aislarse a su estructura portadora a menudo deben ser elevadas para soportar cargas dinámicas elevadas, lo que reduce considerablemente la eficacia de amortiguación de esta familia de amortiguadores.

Además, estos sistemas de amortiguación deben, en algunos casos, poder utilizarse en entornos térmicos severos, que pueden alternar entre condiciones criogénicas y condiciones a temperaturas cercanas a la ambiental, o incluso a temperaturas altas o muy altas. Sin embargo, las dos familias descritas anteriormente no pueden utilizarse a temperaturas bajas o altas.

Por tanto, existe la necesidad de mitigar, al menos en parte, las desventajas mencionadas anteriormente.

El documento DE102016225743A1 divulga un dispositivo de amortiguación para vehículo espacial, configurada para amortiguar vibraciones entre un componente que debe aislarse y una estructura portadora del vehículo espacial, comprendiendo el dispositivo de amortiguación: una estructura de resorte externa que encierra un recinto interno, configurado para deformarse elásticamente en una dirección principalmente longitudinal, y que comprende un primer extremo configurado para fijarse a la estructura portadora, y un segundo extremo configurado para fijarse al componente que debe aislarse, estando el recinto interno relleno al menos en parte con un polvo metálico.

Otros amortiguadores conocidos se divulgan en los documentos US2003098389A1, FR3058767A1, WO2020090169A1 y US2012024646A1.

Objeto de la invención

La presente divulgación se refiere a un dispositivo de amortiguación para vehículo espacial, configurado para amortiguar las vibraciones entre un componente que debe aislarse y una estructura portadora del vehículo espacial, comprendiendo el dispositivo de amortiguación:

- una estructura de resorte externa que encierra un recinto interno, configurada para deformarse elásticamente en una dirección principalmente longitudinal, y que comprende un primer extremo configurado para fijarse a la estructura portadora, y un segundo extremo configurado para fijarse al componente que debe aislarse,

- al menos un elemento de amortiguación solidario con la estructura de resorte externa y que se extiende por el interior del recinto interno,

la estructura de resorte externa y el elemento de amortiguación están formados del mismo material y en un único bloque mediante fabricación aditiva, y el recinto interno está relleno al menos en parte con un polvo de este mismo material metálico, de modo que el elemento de amortiguación está dispuesto al menos en parte en el polvo.

En algunas realizaciones, el elemento de amortiguación es un primer elemento de amortiguación solidario con el primer extremo, comprendiendo el dispositivo de amortiguación al menos un segundo elemento de amortiguación solidario con el segundo extremo y que se extiende dentro del recinto interno, estando los elementos de amortiguación primero y segundo configurados para moverse uno respecto del otro a lo largo de la dirección principalmente longitudinal cuando la estructura de resorte externa se deforma elásticamente de forma predominante según dicha dirección longitudinal, estando la estructura de resorte externa y los elementos de amortiguación primero y segundo formados a partir de un mismo material metálico y en un único bloque mediante fabricación aditiva.

El dispositivo de amortiguación es del tipo sistema resorte-amortiguador. La función de resorte la proporciona la estructura de resorte externa, y la función de amortiguación la proporcionan los elementos de amortiguación y el polvo. Más concretamente, el polvo presente en el recinto interno permite disipar la energía generada por los movimientos relativos de los elementos de amortiguación primero y segundo, permitiendo que la amortiguación deseada se genere por fricción dentro del propio polvo, así como entre el polvo y los elementos de amortiguación primero y segundo, y entre el polvo y las paredes del recinto interno.

Preferiblemente, la estructura de resorte externa es axisimétrica con respecto al eje longitudinal, y tiene la forma de una carcasa cerrada que encierra el recinto interno, dentro de la cual están dispuestos los elementos de amortiguación primero y segundo y el polvo. La forma de esta estructura de resorte es tal que un movimiento relativo del componente que debe aislarse con respecto a la estructura portadora provoca una deformación elástica de la estructura de resorte, principalmente según el eje longitudinal. Por ejemplo, el acercamiento entre el componente que debe aislarse y la estructura portadora provoca el acercamiento del primer extremo y del segundo extremo de esta estructura y, en consecuencia, la compresión de la estructura de resorte. El acercamiento del primer extremo y el segundo extremo de la estructura de resorte también provoca el desplazamiento relativo de los elementos de amortiguación primero y segundo por traslación a lo largo del eje longitudinal. Por “principalmente longitudinal” se entiende que el resorte se comprime esencialmente en la dirección longitudinal, pero que también pueden producirse desplazamientos en una dirección sustancialmente inclinada con respecto a este eje, lo que también permite disipar los movimientos de flexión. La energía asociada a todos estos movimientos se disipa por fricción con el polvo dispuesto dentro del recinto interno.

Según la presente divulgación, la estructura de resorte externa y los elementos de amortiguación primero y segundo están formados a partir de un mismo material, preferiblemente metálico, en un único bloque y en una única operación, mediante fabricación aditiva, lo que confiere al dispositivo de amortiguación unas propiedades técnicas particulares. En particular, el dispositivo está formado a partir de una única pieza de metal, sin conexiones de fijación como soldaduras entre las diferentes piezas, lo que mejora la robustez de este dispositivo. El dispositivo de amortiguación es, por tanto, compacto, fácil y poco costoso de fabricar. Además, esta técnica de fabricación del dispositivo de amortiguación permite la presencia, en el interior del recinto interno al final del procedimiento de fabricación del polvo metálico utilizado para la fabricación aditiva y que permanezca hasta el final de esta fabricación en el interior del recinto interno. La presencia de este polvo permite disipar los movimientos y amortigua las vibraciones.

Además, la capacidad de amortiguación del dispositivo varía poco en función de la temperatura. En efecto, como el dispositivo está fabricado con un solo material, las variaciones de temperatura provocan una dilatación o contracción uniforme del dispositivo, sin generar sobreesfuerzos apreciables. Además, debido en particular a la ausencia de materiales como los elastómeros, este dispositivo tiene la ventaja de poder utilizarse en una amplia gama de temperaturas, desde las criogénicas hasta las muy elevadas.

En algunas realizaciones, los elementos de amortiguación primero y segundo tienen una forma de revolución alrededor de la dirección longitudinal.

Los elementos de amortiguación primero y segundo pueden tener, por ejemplo, una forma troncocónica. La forma de revolución tiene la ventaja de ser sencilla de fabricar y de aumentar la superficie de contacto entre los elementos de amortiguación y el polvo presente en el interior del recinto interno.

En algunas realizaciones, los elementos de amortiguación primero y segundo son cilindros encajados entre sí. Según esta realización, los elementos de amortiguación primero y segundo tienen una sección circular constante. Uno de los dos elementos de amortiguación tiene un diámetro mayor que el otro de los dos elementos de amortiguación. De este modo, estos dos elementos pueden encajarse uno en el otro y trasladarse uno con respecto al otro a lo largo del eje longitudinal, en función de los movimientos de vibración del componente que debe aislarse. El polvo metálico está presente en el interior del cilindro de menor diámetro, entre la pared externa del cilindro de menor diámetro y la pared interna del cilindro de mayor diámetro, y entre la pared externa del cilindro de mayor diámetro y la pared interna de la estructura de resorte externa. La fricción generada entre estas diferentes superficies permite mejorar la disipación y amortiguación de las vibraciones.

En algunas realizaciones, el dispositivo de amortiguación comprende al menos dos primeros elementos de amortiguación.

Cuando los elementos de amortiguación son cilindros, por ejemplo, los dispositivos de amortiguación comprenden al menos dos cilindros concéntricos que se extienden cada uno dentro del recinto interno desde el primer extremo de la estructura de resorte externa hasta un extremo libre. Según esta configuración, los elementos de amortiguación primero y segundo se encajan entre sí. Por ejemplo, uno de los dos primeros elementos de amortiguación, que tiene un diámetro menor que los demás, se encaja en el segundo elemento de amortiguación, que a su vez se encaja en el otro primer elemento de amortiguación, que tiene un diámetro mayor que los demás. Esta configuración permite aumentar adicionalmente las superficies de contacto entre estos diferentes elementos y el polvo, mejorando de este modo adicionalmente la disipación y la capacidad de amortiguación del dispositivo.

Sin embargo, esta configuración no es limitativa. El dispositivo de amortiguación también puede comprender dos segundos elementos de amortiguación y un primer elemento de amortiguación. Alternativamente, el dispositivo de amortiguación puede comprender dos o más primeros elementos de amortiguación y dos o más segundos elementos de amortiguación, estando cada uno de estos elementos de amortiguación encajados entre sí.

En algunas realizaciones, una parte de pared de uno de los elementos de amortiguación primero y segundo entra en contacto con una parte de pared del otro de los elementos de amortiguación primero y segundo, de manera que la deformación elástica de la estructura de resorte externa hace que las paredes de los elementos de amortiguación primero y segundo experimenten fricciones.

Según esta configuración, al menos uno de los elementos de amortiguación primero y segundo tiene forma acampanada, es decir, una sección circular creciente hasta su extremo libre. El otro de los elementos de amortiguación primero y segundo se inserta en dicho extremo libre de modo que esté en contacto con una pared interna de dicho extremo libre, de modo que la deformación elástica de la estructura de resorte externa haga que las paredes de los elementos de amortiguación primero y segundo experimenten fricciones.

Se entiende que esta forma acampanada del primer elemento de amortiguación facilita, por ejemplo, la inserción del segundo elemento de amortiguación cuando éstos se aproximan en caso de compresión de la estructura de resorte externa. También se entiende que el segundo elemento de amortiguación tiene un diámetro sustancialmente menor que el del extremo libre acampanado del primer elemento de amortiguación, pero también igual o mayor que una sección del primer elemento de amortiguación situada más aguas arriba de este extremo acampanado, es decir, más cerca del primer extremo de la estructura de resorte externa. Esta configuración permite que el extremo del segundo elemento de amortiguación penetre en el interior del primer elemento de amortiguación y esté en contacto con una pared interna del primer elemento de amortiguación. Los movimientos de traslación relativos entre los elementos de amortiguación primero y segundo a lo largo del eje longitudinal provocan de este modo una fricción entre las paredes respectivas de los elementos de amortiguación primero y segundo. Esta superficie de fricción adicional, además de la fricción con el polvo, permite mejorar los efectos de la disipación y, por tanto, la amortiguación del dispositivo.

Alternativamente, los extremos libres de cada uno de los elementos de amortiguación primero y segundo pueden estar acampanados, o el extremo de uno de los elementos de amortiguación primero y segundo puede estar acampanado, siendo el extremo del otro de los elementos de amortiguación primero y segundo convergente.

En algunas realizaciones, los elementos de amortiguación primero y segundo son listones de forma curva para estar en contacto entre sí.

Según esta configuración, los elementos de amortiguación primero y segundo no presentan forma de revolución, sino que son listones de forma curva, es decir, están doblados de manera que están en contacto entre sí. Los elementos de amortiguación primero y segundo pueden, por ejemplo, deformarse elásticamente, de modo que cada uno ejerza una fuerza contra el otro en reposo. De este modo, las superficies de los elementos de amortiguación primero y segundo rozan entre sí cuando se deforma la estructura de resorte externa. Esta configuración permite definir zonas de contacto adicionales para aumentar la potencia disipadora del dispositivo de amortiguación.

En algunas realizaciones, una pluralidad de salientes se extienden en el recinto interno desde los elementos de amortiguación primero y/o segundo hasta un extremo libre, estando los salientes formados en un único bloque por fabricación aditiva con la estructura de resorte externa, los elementos de amortiguación primero y segundo.

Se entiende que los salientes se forman en un único bloque con los demás elementos del dispositivo, durante la fabricación de estos últimos por fabricación aditiva. Por tanto, estos salientes comprenden el mismo material metálico que estos otros elementos. Se extienden preferiblemente de forma sustancialmente perpendicular a la dirección longitudinal, desde una pared externa de los elementos de amortiguación primero y/o segundo. La presencia de estos salientes permite aumentar adicionalmente las superficies en contacto con el polvo en el recinto interno, aumentando de este modo la fricción, en caso de deformación de la estructura de resorte externa. Esto aumenta adicionalmente la disipación, permitiendo mejorar adicionalmente la capacidad de amortiguación del dispositivo.

En algunas realizaciones, los extremos libres de los salientes tienen una forma sustancialmente esférica y están unidos a los elementos de amortiguación primero y/o segundo mediante un brazo de conexión.

En otras palabras, los salientes presentan la forma de varillas o púas que sobresalen desde una pared de los elementos de amortiguación primero y/o segundo, en cuyo extremo se forma, por ejemplo, una bola. Esta forma de bola no es limitativa, y pueden preverse otras formas, en la medida en que esta forma permite aumentar la superficie de contacto con el polvo, y por tanto aumentar la fricción.

En algunas realizaciones, la estructura de resorte externa comprende un orificio que comunica el recinto interno con el exterior de la estructura de resorte externa.

La presencia de un orificio que atraviesa la pared de la estructura de resorte externa permite extraer parte del polvo presente en el interior del recinto interno. El hecho de reducir ligeramente la cantidad de polvo atrapado en el recinto interno permite reducir la densidad y la velocidad de compactación del polvo y, por tanto, ajustar la capacidad del polvo para rozarse contra sí mismo y contra las paredes de los elementos de amortiguación y la estructura de resorte externa. Este orificio puede proporcionarse durante la fabricación del dispositivo mediante fabricación aditiva. En algunas realizaciones, el orificio es roscado. Esto permite cerrar este orificio una vez que se ha extraído la cantidad deseada de polvo del recinto interno. Alternativamente, el orificio puede soldarse para cerrarlo.

En algunas realizaciones, la estructura de resorte externa tiene la forma de un fuelle.

La forma de fuelle es preferiblemente axisimétrica con respecto al eje longitudinal. Se entiende que la forma de fuelle, o de acordeón, es tal que la estructura de resorte externa puede deformarse elásticamente comprimiéndose, o extendiéndose según el eje longitudinal, en función de los movimientos relativos del componente que debe aislarse y de la estructura portadora, cumpliendo de este modo su función de resorte.

La presente divulgación también se refiere a un vehículo espacial que comprende una estructura portadora y un componente que debe aislarse fijado a la estructura portadora a través de un dispositivo de amortiguación según cualquiera de las realizaciones anteriores.

La presente divulgación también se refiere a un procedimiento de fabricación de un dispositivo de amortiguación según cualquiera de las realizaciones anteriores, que comprende la fabricación de una estructura de resorte externa que encierra un recinto interno, y al menos un elemento de amortiguación, en un único bloque mediante fabricación aditiva, de manera que el polvo utilizado para la fabricación aditiva quede dentro del recinto interno.

En algunas realizaciones, el procedimiento comprende una etapa de sinterización por láser del polvo dentro del recinto interno.

La sinterización puede realizarse mediante un láser de baja energía, y puede llevarse a cabo en todo el volumen de polvo o en zonas específicas. La sinterización permite aumentar la fricción bajo tensión exterior, incrementando de este modo la velocidad de disipación del dispositivo de amortiguación.

En algunas realizaciones, la fabricación del dispositivo de amortiguación se realiza en una cámara de vacío.

Esta técnica, conocida como fusión por haz de electrones (“Electron Beam Melting”, según su término en inglés), permite compactar la estructura utilizada sin verse limitada por la compresibilidad del aire o el gas atrapado en su interior. Esto permite aumentar también, por tanto, la velocidad de disipación del dispositivo de amortiguación.

En algunas realizaciones, la rugosidad de la superficie de las paredes interiores se ajusta modificando los parámetros de fabricación aditiva. En particular, un estado de superficie más rugoso mejora la disipación.

Descripción de las figuras

La invención y sus ventajas se comprenderán mejor al leer la siguiente descripción detallada de diversas realizaciones de la invención proporcionadas a modo de ejemplos no limitativos. Esta descripción hace referencia a las páginas de figuras adjuntas, en las que:

[Figura 1] La figura 1 representa esquemáticamente una sección longitudinal de una parte de vehículo espacial que comprende un dispositivo de amortiguación según una primera realización de la presente divulgación,

[Figura 2] La figura 2 representa el dispositivo de amortiguación de la figura 1, según una segunda realización de la presente divulgación,

[Figura 3] La figura 3 representa el dispositivo de amortiguación de la figura 1, según una tercera realización de la presente divulgación,

[Figura 4] La figura 4 representa el dispositivo de amortiguación de la figura 1, según una cuarta realización de la presente divulgación,

[Figura 5] La figura 5 representa el dispositivo de amortiguación de la figura 1, según una quinta realización de la presente divulgación,

[Figura 6] La figura 6 representa el dispositivo de amortiguación de la figura 1, según una sexta realización de la presente divulgación.

Descripción detallada de la invención

La figura 1 representa esquemáticamente una vista en sección de una parte de un vehículo 1 espacial que comprende una estructura 200 portadora, por ejemplo una carcasa fija del vehículo 1 espacial, un componente 300 que debe aislarse, por ejemplo una placa que comprende electroválvulas, o cajas eléctricas, y un dispositivo 100 de amortiguación según una primera realización de la presente divulgación. El dispositivo 100 de amortiguación es del tipo resorte-amortiguador, que combina una función de resorte y una función de amortiguación en paralelo.

En este ejemplo, el dispositivo 100 de amortiguación es axisimétrico con respecto a una dirección X longitudinal, estando el sistema resorte-amortiguador configurado para deformarse elásticamente principalmente según esta dirección. Sin embargo, este sistema resorte-amortiguador también permite disipar los movimientos de flexión. La función de resorte del dispositivo 100 de amortiguación se garantiza por una estructura 110 de resorte externa, que tiene forma de fuelle, o acordeón, configurada para deformarse elásticamente, comprimiéndose o relajándose a lo largo de la dirección X longitudinal. La estructura 110 de resorte externa forma una estructura cerrada y hermética que encierra un recinto I interno. Comprende axialmente, según la dirección X longitudinal, un primer extremo 111 fijado a la estructura 200 portadora, y un segundo extremo 112 fijado al componente 300 que debe aislarse. Los extremos 111, 112 primero y segundo pueden fijarse a la estructura 200 portadora y al componente 300 que debe aislarse respectivamente mediante soldadura o braseado, por ejemplo, o mediante uniones atornilladas.

La función de amortiguación del dispositivo 100 de amortiguación se garantiza por una estructura 120 de amortiguación, que comprende un primer elemento de amortiguación solidario con el primer extremo 111 de la estructura 110 de resorte externa, y un segundo elemento de amortiguación solidario con el segundo extremo 112 de la estructura 110 de resorte externa.

En este ejemplo, el primer elemento de amortiguación comprende un cilindro 121 central con un eje paralelo a la dirección X longitudinal, y un cilindro 123 externo, coaxial con el cilindro 121 central y que lo rodea. El cilindro 121 central y el cilindro 123 externo comprenden un extremo longitudinal fijado al primer extremo 111 de la estructura 110 de resorte externa, y se extienden dentro del recinto I interno hasta un extremo libre.

El segundo elemento de amortiguación comprende un cilindro 122 intermedio, coaxial con el cilindro 121 central y el cilindro 123 externo, teniendo el cilindro 122 intermedio un extremo longitudinal fijado al segundo extremo 112 de la estructura 110 de resorte externa, y extendiéndose dentro del recinto I interno hasta un extremo libre. Los distintos elementos de amortiguación están encajados entre sí de manera que el cilindro 121 central está dispuesto radialmente dentro del cilindro 122 intermedio, estando el cilindro 122 intermedio a su vez dispuesto radialmente dentro del cilindro 123 externo. Debe tenerse en cuenta que los términos “radialmente externo” o “radialmente interno” y sus derivados se consideran en relación con la dirección X longitudinal, siendo por tanto una dirección radial perpendicular a esta dirección X longitudinal.

De este modo, los diferentes cilindros 121, 122, 123 pueden deslizarse unos dentro de otros, mediante un movimiento relativo de traslación según la dirección X longitudinal, en función de los movimientos de compresión de la estructura 110 de resorte externa, generados a su vez por los movimientos vibratorios del componente 300 que debe aislarse. También pueden desplazarse unos con respecto a otros en una dirección transversal a la dirección X longitudinal, debido al espacio radial existente entre estos diferentes cilindros 121, 122, 123, en función de los movimientos relativos entre la estructura 200 portadora y el componente 300 que debe aislarse, provocados por las vibraciones, en particular cuando el dispositivo trabaja en flexión o cuando está sometido a cizallamiento.

A continuación se describe un procedimiento de fabricación del dispositivo 100 de amortiguación.

El conjunto del dispositivo 100 de amortiguación se fabrica mediante fabricación aditiva, es decir, mediante fusión por láser de capas sucesivas de polvo metálico. Este polvo metálico puede comprender superaleaciones a base de níquel (Inconel 718®, Hastelloy X®), aleaciones de aluminio, aleaciones de titanio o acero, por ejemplo. Por tanto, se entiende que la estructura 110 de resorte externa, y la estructura 120 de amortiguación que comprende los elementos 121, 122, 123 de amortiguación, se fabrican en una sola operación, lo que permite obtener el dispositivo 100 de amortiguación en forma de pieza monobloque que comprende un solo material. Dado que la estructura 110 de resorte externa se fabrica para encerrar un recinto I interno, este último se rellena, al menos parcialmente, al final del procedimiento de fabricación, con el polvo metálico utilizado en este procedimiento de fabricación aditiva (representado en gris en las figuras 1 a 4). Por tanto, se entiende que el polvo residual, que no se ha fundido para formar las paredes del dispositivo de amortiguación, no se evacúa, sino que se deja, capa tras capa, en el interior del recinto I interno. En particular, el polvo metálico está presente entre el cilindro 121 interno y la pared radialmente interna del cilindro 122 intermedio, entre la pared radialmente externa del cilindro 122 intermedio y la pared interna del cilindro 123 externo, y entre la pared externa del cilindro 123 externo y la pared interna de la estructura 110 de resorte externa. Aunque todo el volumen del recinto I interno se representa en gris en la figura 1, este ejemplo no es limitativo, ya que parte del volumen del recinto I interno puede no llenarse de polvo, sino de aire, por ejemplo.

El polvo presente en el recinto I interno disipa la energía generada por los movimientos relativos de los distintos elementos de amortiguación, permitiendo generar la amortiguación deseada, por fricción dentro del propio polvo, así como entre el polvo y los cilindros 121, 122, 123, y entre el polvo y las paredes internas de la estructura 110 de resorte externa.

La velocidad de disipación del dispositivo 100 de amortiguación puede aumentarse mediante la sinterización por láser de baja energía del polvo presente en el recinto I interno, y/o realizando el procedimiento de fabricación aditiva descrito anteriormente en un recinto d vacío, de modo que la estructura 110 de resorte externa pueda compactarse, y los elementos de amortiguación puedan moverse unos con respecto a otros, sin verse limitados por la compresibilidad del aire o gas que pueda quedar atrapado en el interior del recinto I interno.

Aunque esta realización describe una estructura que comprende tres cilindros encajados entre sí, este ejemplo no es limitativo, ya que puede preverse un número diferente de cilindros. Por ejemplo, puede fijarse un solo cilindro al primer extremo 111 y al segundo extremo 112, respectivamente. Alternativamente, pueden acoplarse dos o más cilindros entre sí en el primer extremo 111 y el segundo extremo 112, respectivamente. Del mismo modo, la forma cilíndrica, que implica una sección circular, no es limitativa. Pueden preverse otras formas para los elementos de amortiguación (por ejemplo, elementos de amortiguación con sección cuadrada), siempre que estos últimos puedan moverse entre sí de la misma manera que los cilindros descritos anteriormente.

La figura 2 representa esquemáticamente una vista en sección de un dispositivo 100 de amortiguación según una segunda realización de la presente divulgación. Con el fin de simplificar el resto de la descripción, no se representan la estructura 200 portadora ni el componente 300 que debe aislarse. Sin embargo, los extremos 111, 112 primero y segundo también están configurados para fijarse a una estructura 200 portadora y a un componente 300 que debe aislarse respectivamente.

El dispositivo 100 de amortiguación según esta segunda realización difiere del dispositivo de amortiguación según la primera realización, en que la estructura 110 de resorte externa comprende un orificio 113 que atraviesa la pared de la estructura 110 de resorte para poner el recinto I interno en comunicación con el exterior E de la estructura 110 de resorte externa. Este orificio 113 pasante puede realizarse después de la fabricación del dispositivo 100 de amortiguación o puede proporcionarse durante la fabricación del dispositivo 100 de amortiguación mediante fabricación aditiva. Este orificio 113 permite extraer una parte del polvo presente en el interior del recinto I interno, con el fin de ajustar la densidad y la tasa de compactación del polvo, y mejorar de este modo la capacidad del polvo para rozarse contra sí mismo y contra las paredes de los elementos de amortiguación y de la estructura 110 de resorte externa.

El orificio 113 también puede ser roscado, a fin de cerrar este orificio 113 cuando se haya extraído la cantidad deseada de polvo del recinto I interno. Alternativamente, el orificio puede cerrarse de nuevo mediante soldadura. Aparte de la presencia de este orificio 113, las demás características descritas con referencia a la primera realización, relativas a la estructura del dispositivo 100 de amortiguación y al procedimiento de fabricación del mismo, también son aplicables a la segunda realización.

La figura 3 representa esquemáticamente una vista en sección de un dispositivo 100 de amortiguación según una tercera realización de la presente divulgación. Con el fin de simplificar el resto de la descripción, no se representan la estructura 200 portadora ni el componente 300 que debe aislarse. Sin embargo, los extremos 111, 112 primero y segundo también están configurados para fijarse a una estructura 200 portadora y a un componente 300 que debe aislarse respectivamente.

El dispositivo 100 de amortiguación según esta tercera realización difiere del dispositivo de amortiguación según la primera realización, en que comprende además una pluralidad de salientes 130 que se extienden desde los elementos de amortiguación primero y/o segundo, en particular desde el cilindro 121 central, el cilindro 122 intermedio y el cilindro 123 externo. Más específicamente, cada uno de los salientes 130 comprende un brazo 131 de unión, uno de cuyos extremos es solidario con uno de los cilindros 121, 122, 123, y el otro extremo es un extremo libre dispuesto en el recinto I interno. Una protuberancia, de diámetro mayor que el diámetro del brazo 131 de unión, está fijada a este extremo libre. En este ejemplo, esta protuberancia adopta la forma de una esfera 132. Sin embargo, esta forma no es limitativa; pueden preverse otras formas, como una forma cúbica, siempre que el extremo libre de estos salientes permita aumentar la superficie de contacto, y por tanto la superficie de fricción, entre los elementos de amortiguación y el polvo metálico.

Los salientes 130 están formados en un único bloque por fabricación aditiva con la estructura 110 de resorte externa, y los elementos de amortiguación, en particular el cilindro 121 interno, el cilindro 122 intermedio y el cilindro 123 externo. Se extienden, en el ejemplo ilustrado en la figura 3, radialmente hacia dentro o hacia fuera, de manera inclinada con respecto a la dirección X longitudinal, desde la pared de los cilindros 121, 122, 123. Alternativamente, también pueden extenderse radialmente, de manera sustancialmente perpendicular a la dirección X longitudinal. Aparte de la presencia de estos salientes 130, las demás características descritas con referencia a la primera realización, relativas a la estructura del dispositivo 100 de amortiguación y al procedimiento de fabricación del mismo, son también aplicables a la tercera realización.

La figura 4 representa esquemáticamente una vista en sección de un dispositivo 100 de amortiguación según una cuarta realización de la presente divulgación. Para simplificar el resto de la descripción, no se representan la estructura 200 portadora ni el componente 300 que debe aislarse. Sin embargo, los extremos 111, 112 primero y segundo también están configurados para fijarse a una estructura 200 portadora y a un componente 300 que debe aislarse respectivamente.

El dispositivo 100 de amortiguación según esta cuarta realización difiere del dispositivo de amortiguación según la primera realización en que los elementos de amortiguación no son cilindros, sino que tienen una sección no constante según la dirección X longitudinal. Más concretamente, la estructura 120 de amortiguación comprende un primer elemento 121 de amortiguación de sección decreciente desde el primer extremo 111 hasta su extremo libre, y un segundo elemento 122 de amortiguación de sección creciente desde el segundo extremo 122 hasta su extremo libre.

Además, en este ejemplo, el diámetro de la sección del primer elemento 121 de amortiguación, cerca del primer extremo 111, es mayor que el diámetro de la sección del segundo elemento 122 de amortiguación, cerca del primer extremo 112. A la inversa, el diámetro de la sección del primer elemento 121 de amortiguación, cerca de su extremo libre, es menor que el diámetro de la sección del segundo elemento 122 de amortiguación, cerca de su extremo libre. Según esta configuración, el primer elemento 121 de amortiguación está dispuesto, al menos en parte, radialmente dentro del segundo elemento 122 de amortiguación, de manera que existe una superficie 140 de contacto entre el primer elemento 121 de amortiguación y el segundo elemento 122 de amortiguación.

Los movimientos de traslación relativos entre los elementos 121, 122 de amortiguación primero y segundo, a lo largo del eje X longitudinal, provocan de este modo una fricción entre las paredes respectivas de los elementos 121, 122 de amortiguación primero y segundo, en esta superficie 140 de contacto. Esta zona de fricción adicional, además de la fricción con el polvo, permite mejorar los efectos de disipación y, por tanto, la amortiguación del dispositivo 100 de amortiguación.

La forma ilustrada en la figura 4 no es limitativa, ya que los elementos 121, 122 de amortiguación primero y segundo pueden estar formados de manera que existan varias superficies 140 de contacto entre estos dos elementos de amortiguación. Del mismo modo, los elementos 121, 122 de amortiguación pueden tener una forma de revolución alrededor de la dirección X longitudinal, teniendo extremos acampanados o convergentes, tales como los descritos anteriormente. Sin embargo, esta forma no es limitativa. Los elementos 121, 122 de amortiguación también pueden ser listones curvos longitudinalmente en su extremo libre, para obtener una superficie 140 de contacto tal como se ilustra en la figura 4.

Aparte de la forma de los elementos de amortiguación, las demás características descritas con referencia a la primera realización, relacionadas con la estructura del dispositivo 100 de amortiguación y con el procedimiento de fabricación del mismo, también son aplicables a la cuarta realización.

Las figuras 5 y 6 representan esquemáticamente una vista en sección de un dispositivo 100 de amortiguación según realizaciones quinta y sexta de la presente divulgación. A fin de simplificar el resto de la descripción, no se representan la estructura 200 portadora ni el componente 300 que debe aislarse. Sin embargo, los extremos 111, 112 primero y segundo también están configurados para fijarse a una estructura 200 portadora y a un componente 300 que debe aislarse respectivamente.

Los dispositivos 100 de amortiguación según estas realizaciones quinta y sexta difieren del dispositivo de amortiguación según la primera realización, en que los elementos 121, 122 de amortiguación no son solidarios con los extremos 111 y 122 primero y segundo, sino que son solidarios con una pared lateral de la estructura 110 de resorte interna. Según la quinta realización, los elementos 121, 122 de amortiguación comprenden una pluralidad de listones, preferiblemente curvos, que se extienden transversalmente con respecto a la dirección X longitudinal. Según la sexta realización, los elementos 121, 122 de amortiguación tienen una estructura en forma de fuelle, correspondiente a la estructura 110 de resorte interna, y que se extiende principalmente según la dirección X longitudinal. Estas configuraciones permiten mejorar la disipación entre el polvo y los elementos de amortiguación, sin aumentar la rigidez del conjunto y, por tanto, sin limitar los desplazamientos y, por tanto, los movimientos relativos dentro del polvo.

Aunque la presente invención se ha descrito con referencia a ejemplos de realización específicos, es evidente que pueden realizarse modificaciones y cambios en estos ejemplos sin alejarse del alcance general de la invención tal como se define en las reivindicaciones. En particular, las características individuales de las diversas realizaciones ilustradas/mencionadas pueden combinarse en realizaciones adicionales. Por ejemplo, el orificio 113 de la segunda realización puede aplicarse también a las realizaciones tercera y cuarta. Del mismo modo, los salientes 130 también pueden aplicarse a la cuarta realización. En consecuencia, la descripción y los dibujos deben considerarse en un sentido ilustrativo y no limitativo.

También está claro que todas las características descritas con referencia a un procedimiento pueden trasladarse, solas o en combinación, a un dispositivo, y a la inversa, todas las características descritas con referencia a un dispositivo pueden trasladarse, solas o en combinación, a un procedimiento.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo (100) de amortiguación para un vehículo espacial, configurado para amortiguar las vibraciones entre un componente (300) que debe aislarse y una estructura (200) portadora del vehículo espacial, comprendiendo el dispositivo (100) de amortiguación:

- una estructura (110) de resorte externa que encierra un recinto (I) interno, configurada para deformarse elásticamente según una dirección (X) principalmente longitudinal, y que comprende un primer extremo (111) configurado para fijarse a la estructura (200) portadora, y un segundo extremo (112) configurado para fijarse al componente (300) que debe aislarse,

- al menos un elemento (121) de amortiguación solidario con la estructura (110) de resorte externa y que se extiende en el interior del recinto (I) interno,

estando la estructura (110) de resorte externa y el elemento (121) de amortiguación formados por el mismo material metálico y en un único bloque mediante fabricación aditiva, estando el recinto (I) interno relleno al menos en parte con un polvo de este mismo material metálico de manera que el elemento (121) de amortiguación está dispuesto al menos en parte en el polvo.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que el elemento (121) de amortiguación es un primer elemento de amortiguación solidario con el primer extremo (111), comprendiendo el dispositivo (100) de amortiguación al menos un segundo elemento (122) de amortiguación solidario con el segundo extremo (112) y que se extiende dentro del recinto (I) interno, estando los elementos (121, 122) de amortiguación primero y segundo configurados para moverse uno respecto al otro a lo largo de la dirección (X) principalmente longitudinal cuando la estructura (110) de resorte externa se deforma elásticamente principalmente según dicha dirección (X) longitudinal, estando la estructura (110) de resorte externa, los elementos (121, 122) de amortiguación primer y segundo formados a partir de un único material metálico y en un único bloque mediante fabricación aditiva.

3. Dispositivo según la reivindicación 2, en el que los elementos (121, 122) de amortiguación primero y segundo tienen forma de revolución alrededor de la dirección (X) longitudinal.

4. Dispositivo según la reivindicación 2 o 3, en el que los elementos (121, 122) de amortiguación primero y segundo son cilindros encajados entre sí.

5. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, en el que una parte de pared de uno de los elementos (121, 122) de amortiguación primero y segundo está en contacto con una parte de pared del otro de los elementos (121, 122) de amortiguación primero y segundo, de tal manera que la deformación elástica de la estructura (110) de resorte externa, hace que las paredes de los elementos (121, 122) de amortiguación primero y segundo rocen entre sí.

6. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, en el que una pluralidad de salientes (130) se extienden desde los elementos (121, 122) de amortiguación primero y/o segundo hasta un extremo (132) libre en el recinto (I) interno, estando los salientes (130) formados en un único bloque por fabricación aditiva con la estructura (110) de resorte externa, los elementos (121, 122) de amortiguación primero y segundo.

7. Dispositivo según la reivindicación 6, en el que los extremos (132) libres de los salientes (130) tienen una forma sustancialmente esférica, y están unidos a los elementos (121, 122) de amortiguación primero y/o segundo mediante un brazo (131) de unión.

8. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la estructura (110) de resorte externa comprende un orificio (113) roscado que comunica el recinto (I) interno con el exterior (E) de la estructura (110) de resorte externa.

9. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la estructura de resorte externa (110) tiene forma de fuelle.

10. Vehículo (1) espacial que comprende una estructura (200) portadora y un componente (300) que debe aislarse fijado a la estructura (200) portadora mediante un dispositivo (100) de amortiguación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

11. Procedimiento de fabricación de un dispositivo (100) de amortiguación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que comprende fabricar una estructura (110) de resorte externa que encierra una recinto (I) interno, y al menos un elemento (121) de amortiguación, en un único bloque mediante fabricación aditiva, de manera que el polvo utilizado para la fabricación aditiva quede en el interior del recinto (I) interno.

12. Procedimiento según la reivindicación 11, que comprende una etapa de sinterización por láser del polvo dentro del recinto (I) interno.

13. Procedimiento según las reivindicaciones 11 o 12, en el que la fabricación del dispositivo (100) de amortiguación se realiza en una cámara de vacío.