ES2951702T3 - Sistema de conexión y método de conexión para transferencia de fluidos entre dos vehículos o un vehículo y una estructura fija - Google Patents
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Abstract
Sistema de conexión y método de conexión para transferir fluidos que comprende una unidad activa (110) que comprende un conjunto de conexión activa (140) conectado a un conducto de suministro (114) y una unidad pasiva (150) que comprende un conjunto de conexión pasiva (155) conectado a otro suministro conducto (154). El conjunto de conexión activa (140) comprende un conector (141) acoplado al conducto de suministro (114), un manguito activo (145) acoplado externamente a dicho conector (141), y medios de sellado (146) fijados dentro del manguito activo (145).) que, en una posición de desconexión de fluido, rodean el conector (141), impidiendo la salida de fluido, y el conjunto de conexión pasiva (160) comprende un conector (161) conectado al conducto de suministro (154), la unidad activa (110)) que incluye medios de accionamiento (115) para provocar el movimiento del manguito activo (145) entre la posición de desconexión de fluido y una posición de conexión de fluido sin mover axialmente los conectores (141, 161). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Sistema de conexión y método de conexión para transferencia de fluidos entre dos vehículos o un vehículo y una estructura fija
SECTOR DE LA TÉCNICA
La presente invención se relaciona con un sistema de conexión para transferencia de fluidos entre dos vehículos, en particular entre los mecanismos de atraque y acoplamiento de los vehículos espaciales, o entre un vehículo y una estructura fija, y con un método de conexión para la transferencia de fluidos.
ESTADO ANTERIOR DE LA TÉCNICA
Son conocidos métodos y aparatos para el acoplamiento de un vehículo espacial tal y como se divulga en US6354540B1, en donde se describe un sistema de acoplamiento andrógino y bajo impacto.
El mecanismo internacional de atraque y acoplamiento (conocido por sus siglas en inglés IBDM) es un sistema europeo de acoplamiento andrógino y bajo impacto, que permite el atraque y acoplamiento de vehículos espaciales de pequeño y gran tamaño. Es compatible con el estándar internacional de sistemas de acoplamiento (conocido por sus siglas en inglés IDSS), y en consecuencia es compatible con los adaptadores de acoplamiento internacional (conocido por sus siglas en inglés IDA) presentes en la sección estadounidense de la Estación Espacial Internacional (conocida por sus siglas en inglés ISS).
El mecanismo internacional de atraque y acoplamiento comprende un sistema estructural de acoplamiento (conocido por sus siglas en inglés HCS) que tiene como objetivo crear una conexión estructural rígida y presurizada para permitir la comunicación entre dos naves tripuladas, las conexiones de servicio y las funciones de separación nominal y de emergencia.
Principalmente, el sistema estructural de acoplamiento comprende un túnel que confiere integridad estructural, unos mecanismos de unión estructural, un sistema de separación que genera el empuje axial necesario para alejar el vehículo de la Estación Espacial Internacional una vez abiertos los acoplamientos necesarios, un conector umbilical para la transferencia de energía eléctrica y datos entre ambas naves, un escudo para la protección contra impactos de micrometeoritos y basura espacial, y un sistema de transmisión de fluidos, entendiendo por fluidos cualquier fluido gaseoso o líquido como el combustible necesario, líquido refrigerante, etc.
EP3715264A1 describe un conjunto de acoplamiento para conectar fluídicamente dos vehículos espaciales, comprendiendo el primer vehículo un mecanismo de accionamiento y el segundo vehículo comprendiendo una válvula para llenar y/o vaciar el segundo vehículo. El conjunto de acoplamiento comprende dos conectores y un elemento de bloqueo. El primer conector comprende un elemento de actuación configurado para enganchar y abrir la válvula y un elemento de acoplamiento configurado para acoplarse al mecanismo de accionamiento de modo que dicho mecanismo de accionamiento puede ejercer un momento en el elemento de acoplamiento que posibilite la rotación de dicho elemento de acoplamiento. El segundo conector comprende un tope y un orificio para transferir el fluido, estando configurado dicho segundo conector para ser roscado en la válvula hasta que el tope engancha la válvula.
US8006937B1 describe un mecanismo de una interfaz de acoplamiento para naves espaciales que proporciona a una nave espacial asistencia activa o pasiva en operaciones de proximidad de atraque de modo que se reducen las maniobras de la nave espacial. El mecanismo comprende conexiones para transferir energía eléctrica y transmitir señales de control y datos entre las naves espaciales, y permite la transferencia de fluidos a presión. Para ello, el mecanismo comprende un conector que incluye un casquillo, un acoplamiento SMA acoplado en el interior del casquillo, un conducto para el paso de fluidos, y un calentador montado en el casquillo para controlar la temperatura de acoplamiento. El conector está configurado para acoplarse al correspondiente conector de otro mecanismo de una interfaz de acoplamiento cuando el acoplamiento SMA está por debajo de una temperatura austenítica del material SMA. El acoplamiento está configurado para formar una conexión mecánica rígida con el otro acoplamiento cuando la temperatura del acoplamiento SMA aumenta hasta llegar a la temperatura austenítica. El acoplamiento permite liberar la conexión mecánica cuando la temperatura del acoplamiento SMA baja hasta una temperatura martensítica.
EP2246608A1 divulga un dispositivo de conexión de paso de fluidos que incluye un mecanismo de posicionamiento que incorpora un acoplador macho unido a un miembro de base estacionario, un acoplador hembra unido a un miembro móvil y que posiciona el miembro móvil con respecto al miembro de base de manera que sea posible conectar los acopladores macho y hembra, y un mecanismo de sujeción que acciona el miembro móvil para sujetar y fijar el miembro móvil con respecto al miembro de base por la fuerza elástica de un muelle y que también libera esta sujeción con la presión hidráulica de un cilindro hidráulico. El acoplador macho tiene un casquillo de conexión que se retrae por acción de presión hidráulica y que avanza impulsado por un resorte con un paso hidráulico que
interconecta una cámara de operación de presión hidráulica del casquillo de conexión y una cámara hidráulica de liberación del cilindro hidráulico.
US 2012/0000575 A1 divulga un conjunto de interconexión que permite la transferencia de carburantes entre vehículos espaciales eliminando o minimizando la fuga de carburante. El conjunto de interconexión crea caminos separados para los fluidos y eléctricos entre ambos vehículos. El conjunto comprende componentes macho y hembra interconectables y asociados a válvulas de control. Acoplando los componentes hembra y macho se establecen las comunicaciones fluídicas y las pistas eléctricas entre los vehículos espaciales.
EXPOSICIÓN DE LA INVENCIÓN
El objeto de la invención es el de proporcionar un sistema de conexión para transferencia de fluidos entre dos vehículos cualesquiera o entre un vehículo y una estructura fija, y un método de conexión para la transferencia de fluidos entre dos vehículos o un vehículo y una estructura fija, según se define en las reivindicaciones.
Un aspecto de la invención se refiere a un sistema de conexión para transferencia de fluidos que comprende una unidad activa configurada para ser fijada a uno de los vehículos y una unidad pasiva configurada para ser fijada al otro vehículo o a la estructura fija, comprendiendo la unidad activa un conjunto de conexión activo conectado a un conducto de suministro y comprendiendo la unidad pasiva un conjunto de conexión pasivo conectado a otro conducto de suministro.
El conjunto de conexión activo comprende un conector conectado al conducto de suministro correspondiente, un casquillo activo acoplado externamente a dicho conector y unos medios sellantes fijados en el interior del casquillo activo que, en una posición de desconexión fluídica rodean el conector impidiendo la salida de fluido de dicho conector. El conjunto de conexión pasivo comprende un conector conectado al conducto de suministro correspondiente.
La unidad activa comprende además unos medios de accionamiento configurados para provocar el desplazamiento del casquillo activo desde la posición de desconexión fluídica a la posición de conexión fluídica sin desplazar axialmente los conectores respectivos del conjunto de conexión activo y del conjunto de conexión pasivo, de modo que en la posición de conexión fluídica, el casquillo activo aloja parcialmente el conector del conjunto de conexión pasivo, disponiéndose los medios sellantes del conjunto de conexión activo sobre el conector del conjunto de conexión pasivo de modo que permiten la comunicación fluídica entre ambos conductos de suministro a través de los conectores respectivos del conjunto de conexión activo y del conjunto de conexión pasivo.
Otro aspecto de la invención se refiere a un método de conexión para la transferencia de fluidos entre vehículos o entre un vehículo y una estructura fija con el sistema de conexión anterior, comprendiendo el método las siguientes etapas:
• acoplar ambos vehículos o el vehículo y la estructura fija,
• accionar los medios de accionamiento de la unidad activa que desplazan axialmente el casquillo activo, desplazando el casquillo activo hasta la posición de conexión en la cual los medios sellantes del conjunto de conexión activo permiten la comunicación fluídica entre ambos conductos de suministro y a través del conector del conjunto de conexión activo y del conector del conjunto de conexión pasivo, y
• suministrar el fluido correspondiente.
De este modo, la fuerza generada por la presión del fluido es trasmitida directamente al sistema de atraque y acoplamiento, en particular a unos túneles de dicho sistema de atraque y acoplamiento en donde están fijadas la unidad activa y la unidad pasiva respectivamente de modo que el sistema de conexión para transferencia de fluidos no está sometido a dichas cargas y por tanto, es mucho más ligero y optimizado que los conocidos en el estado de la técnica.
Por otro lado, dado que únicamente se desplaza el casquillo activo, manteniéndose estáticos el conector del conjunto de conexión activo, el conector del conjunto de conexión pasivo y los conductos de suministro respectivos, se reduce al mínimo el número de piezas que se desplazan en el sistema de conexión. Además, posibilita que los conductos de suministro sean rígidos o semirrígidos pudiendo utilizarse otros materiales como el acero inoxidable que asegura una larga vida útil, lo cual no es posible con las mangueras de elastómero que se emplean actualmente ya que se degradan en ambientes agresivos. Además, el hecho que los conductos de suministro sean rígidos o semirrígidos evita tener un elemento flexible (manguera) moviéndose continuamente y pudiendo golpear el resto de las piezas.
Estas y otras ventajas y características de la invención se harán evidentes a la vista de las figuras y de la descripción detallada de la invención.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La figura 1 muestra una vista de un mecanismo internacional de atraque y acoplamiento de un vehículo espacial que comprende varios sistemas de conexión de transferencia de fluidos según la invención.
La figura 2 muestra una vista en planta parcial del mecanismo internacional de atraque y acoplamiento mostrado en la figura 1.
La figura 3 muestra una vista en perspectiva del sistema de conexión mostrado en la figura 1 en posición de desconexión fluídica.
La figura 4 muestra una vista frontal del sistema de conexión mostrado en la figura 3.
La figura 5 muestra una vista lateral del sistema de conexión mostrado en la figura 3.
La figura 6 muestra una vista seccionada del sistema de conexión mostrado en la figura 3.
La figura 7 muestra una vista en perspectiva del sistema de conexión mostrado en la figura 1 en posición de conexión fluídica.
La figura 8 muestra una vista frontal del sistema de conexión mostrado en la figura 7.
La figura 9 muestra una vista lateral del sistema de conexión mostrado en la figura 7.
La figura 10 muestra una vista seccionada del sistema de conexión mostrado en la figura 7.
EXPOSICIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
El sistema de conexión 100 para la transferencia de fluidos entre dos vehículos, o entre un vehículo y una estructura fija, según la invención comprende una unidad activa 110 fijada a uno de los vehículos y una unidad pasiva 150 fijada al otro vehículo, comprendiendo la unidad activa 110 un conjunto de conexión activo 140 conectado a un conducto de suministro 114 y un conjunto de conexión pasivo 160 conectado a otro conducto de suministro 154. Los conductos de suministro 114 y 154 están conectados respectivamente a un depósito respectivo (no representado) que almacena el fluido.
El conjunto de conexión activo 140 del sistema de conexión 100 según la invención, comprende un conector 141 acoplado al conducto de suministro 114 respectivo, un casquillo activo 145 acoplado externamente a dicho conector 141 y unos medios sellantes 146 fijados en el interior del casquillo activo 145 que, en una posición de desconexión fluídica, rodean el conector 141 impidiendo la salida de fluido de dicho conector. El conjunto de conexión pasivo 160 comprende un conector 161 conectado al conducto de suministro 154 correspondiente. La unidad activa 110 comprende unos medios de accionamiento 115 configurados para provocar el desplazamiento del casquillo activo 145 desde la posición de desconexión fluídica a la posición de conexión fluídica sin desplazar axialmente los conectores 141 y 161 respectivos del conjunto de conexión activo 140 y del conjunto de conexión pasivo 160 de modo que en la posición de conexión fluídica el casquillo activo 145 aloja parcialmente el conector 161 del conjunto de conexión pasivo 160, disponiéndose los medios sellantes 146 del conjunto de conexión activo 140 sobre el conector 16del 1 conjunto de conexión pasiva 160 de modo que permiten la comunicación fluídica entre ambos conductos de suministro 114 y 154 a través de los conectores 141 y 161 respectivos del conjunto de conexión activo 140 y del conjunto de conexión pasivo 160.
Al no desplazase los conectores 141 y 161, los conductos de suministro 114 y 154 no tienen que desplazarse tampoco lo cual es una clara ventaja porque permite que dichos conductos de suministro 154 sean rígidos o semirrígidos pudiendo utilizarse otros materiales como el acero inoxidable que asegura una vida útil de al menos 15 años lo cual no es posible con las mangueras de elastómero que se emplean actualmente. Además, el hecho que los conductos de suministro 114 y 154 sean rígidos o semirrígidos evita tener un elemento flexible (manguera) moviéndose continuamente en el espacio y pudiendo golpear el resto de las piezas.
El conector 141 comprende un cuerpo 142 acoplado al conducto de suministro 114 y una sonda 143 fijada a dicho cuerpo 142, siendo dicha sonda 143 hueca para el paso del fluido desde el conducto de suministro 114 a través del cuerpo 142 e incluyendo dicha sonda 143 al menos un orificio 144 para la salida del fluido. El casquillo activo 145 se dispone rodeando exteriormente la sonda 143. En particular, el casquillo activo 145 se dispone sustancialmente concéntrico a la sonda 143. En la posición de desconexión fluídica los medios sellantes 146 rodean la sonda 143 aguas abajo del orificio 144 sellando la salida del fluido. En la posición de conexión, el conector 141 del conjunto de conexión activo 140 se dispone sustancialmente coaxial al conector 161 del conjunto de conexión pasivo 160. En dicha posición de conexión, el casquillo activo 145 se dispone desplazado axialmente con respecto a la sonda 143, sobresaliendo con respecto a dicha sonda 143, de modo que los medios sellantes 146 no sellan contra la sonda 143
y, por tanto, no impiden la salida del fluido a través del orificio 144. En la realización mostrada en las figuras, la sonda 143 está cerrada en el extremo libre e incluye varios orificios 144 radiales para la salida del fluido.
Por otro lado, el conector 161 del conjunto de conexión pasivo 160 comprende un cuerpo 162 acoplado al conducto de suministro 154 y una sonda 163 fijada a dicho cuerpo 162, siendo dicha sonda 163 hueca para el paso del fluido a través del cuerpo 162 hacia el conducto de suministro 154 e incluyendo dicha sonda 163 al menos un orificio 164 para la entrada del fluido. En la posición de conexión, el conector 161 del conjunto de conexión pasivo 160 se dispone sustancialmente coaxial al conector 141 del conjunto de conexión activo 140, rodeando los medios sellantes 146 del conjunto de conexión activo 140 la sonda 163 del conjunto de conexión pasivo 160 aguas arriba del orificio 164 permitiendo la entrada de fluido a través del orificio 164. En la realización mostrada en las figuras, la sonda 163 está cerrada en el extremo libre e incluye varios orificios 163 radiales para la entrada del fluido.
La unidad activa 110 comprende un soporte principal 111 en donde se dispone acoplado el conector 141 del conjunto de conexión activo 140 y en donde están soportados los medios de accionamiento 115, y un soporte auxiliar 148 en donde se dispone acoplado el casquillo activo 145. El conector 141, en particular el cuerpo 142 del conector 141, se dispone acoplado al soporte principal 111 a través de una articulación esférica 113.
Por otro lado, la unidad pasiva 150 comprende un soporte principal 151 en donde se dispone acoplado el conector 161 del conjunto de conexión pasivo 160 a través de una articulación esférica 153, y un soporte auxiliar 168 en donde se dispone acoplado el casquillo pasivo 165. En particular, el cuerpo 162 del conector 151 se dispone acoplado al soporte principal 151 a través de la articulación esférica 153.
Por posición de desconexión se entiende la posición de las unidades activa 110 y unidad pasiva 150 una vez que los vehículos o que el vehículo y la estructura fija hayan atracado o se hayan acoplado entre sí, en donde las unidades activa 110 y pasiva 150 todavía están en una posición previa a la posición de conexión (y por tanto la posición de transferencia de fluidos).
Los medios de accionamiento 115 del casquillo activo 145, mostrados en detalle en las figuras 6 a 10, están soportados en el soporte principal 111 y comprenden al menos un husillo 119 configurado para accionar un soporte auxiliar 146 y desplazar sustancialmente verticalmente el casquillo activo 145 y un motorreductor 116 configurado para accionar el husillo 119. En una realización mostrada en las figuras, los medios de accionamiento 115 comprenden además unos engranajes 117 entre el husillo 119 y el motorreductor 116. En la realización mostrada en las figuras, los medios de accionamiento 115 comprenden dos husillos 119 dispuestos simétricamente con respecto al motorreductor 116, estando configurados los dos husillos 119 para operar sincronizadamente.
Cada husillo 119 está alojado en el interior de una carcasa 120 respectiva que evita que entre contaminación en el interior además de proporcionar soporte al soporte auxiliar 148 cuando se retrae el casquillo activo 145. Los husillos 119 no pueden retroceder por sí mismos desde la posición de conexión a la posición de desconexión por seguridad, de modo que en caso de que hubiera un corte de energía en la posición de conexión, los husillos 119 seguirían manteniéndose en dicha posición.
En una realización preferente, el motorreductor 116 se dispone vertical, paralelo a los husillos 19, disponiéndose dichos husillos 19 y los correspondientes engranajes 117 acoplados al motorreductor 116 y a los husillos 119 de modo simétrico con respecto al motorreductor 116 rodeando el conjunto de conexión activo 140. El conjunto de conexión activo 140 se dispone sustancialmente paralelo con los husillos 119.
En la realización mostrada en las figuras, el conjunto de conexión pasivo 160 comprende un casquillo pasivo 165 acoplado externamente al conector 161 del conjunto de conexión pasivo 160 y unos medios sellantes 166 fijados en el interior del casquillo pasivo 165, rodeando dichos medios sellantes 166 a dicho conector 161 de modo que, en la posición de desconexión fluídica, dichos medios sellantes 166 impiden el paso de fluido a través de dicho conector 161 y en la posición de conexión fluídica, permiten el paso de fluido a través del conector 161 al haber provocado el casquillo activo 145 el desplazamiento del casquillo pasivo 165 con respecto al conector 161 del conjunto de conexión pasivo 160. El casquillo pasivo 165 se dispone rodeando exteriormente la sonda 163. En particular, el casquillo pasivo 165 se dispone sustancialmente concéntrico a la sonda 163.
Partiendo de la posición de desconexión, en la cual el casquillo activo 145 y el casquillo pasivo 165 están en contacto directo y los extremos de las sondas 143 y 163 de los conectores respectivos 141 y 161 están alojados respectivamente en el interior del casquillo activo 145 y del casquillo pasivo 165, cuando los medios de accionamiento 115 entran en funcionamiento, desplazan el casquillo activo 145 que a su vez empuja al casquillo pasivo 165 comprimiendo un resorte 180 de la unidad pasiva 150 hasta llegar a la posición de conexión. Los medios sellantes 146 y 166 se desplazan junto con el casquillo activo 145 y/o pasivo 165 correspondiente.
En la posición de conexión, los medios sellantes 146 del conjunto de conexión activo 140 rodean la sonda 163 del conjunto de conexión pasivo 160 dado que el casquillo activo 154 aloja parcialmente dicha sonda 163 del conjunto de conexión pasivo 160, permitiendo la salida de fluido. En la posición de conexión fluídica, los medios sellantes 146 del conjunto de conexión activo 140 sellan contra la sonda 163 del conjunto de conexión pasivo 160 aguas arriba del
orificio 164 o de los orificios 164 de dicha sonda 163 de modo que dichos medios sellantes 146 no impiden la entrada del fluido en el conector 161 del conjunto de conexión pasivo 160 a través del orificio 164 o de los orificios 164.
Por otro lado, el sistema de conexión 100 comprende unos medios de compensación 130 y 170 en la unidad activa 110 y en la unidad pasiva 150 respectivamente, configurados para absorber los potenciales desajustes angulares y/o axiales durante el acoplamiento de la unidad activa 110 con la unidad pasiva 150. El casquillo activo 145 está acoplado al soporte principal 111 de la unidad activa 110 y el casquillo pasivo 165 está acoplado al soporte principal 151 de la unidad pasiva 150 a través de los medios de compensación 170 respectivos.
Cada medio de compensación 130 y 170 de la unidad activa 140 y de la unidad pasiva 150 respectivamente comprende un soporte flotante 135 y 175 donde se acopla el casquillo activo 145 o el casquillo pasivo 165 correspondiente, y al menos un elemento regulador 132 y 172, configurado para acoplar el soporte flotante 135 y 175 al soporte auxiliar 148 y 168 correspondiente.
En la realización mostrada en las figuras, el conjunto de conexión activo 140 es igual al conjunto de conexión pasivo 160.
La sonda 143 y 163 respectiva del conjunto de conexión activo 140 y del conjunto de conexión pasivo 160 atraviesa respectivamente el soporte auxiliar 148 del conjunto de conexión activo 140 y el soporte auxiliar 168 del conjunto de conexión pasivo 160. El casquillo activo 145 atraviesa el soporte auxiliar 148 respectivo y está acoplado de modo fijo a dicho soporte auxiliar 148. Por otra parte, el casquillo pasivo 165 atraviesa el soporte auxiliar 168 respectivo y está acoplado de modo fijo a dicho soporte auxiliar 168. En el caso de que existiera un desalineamiento vertical entre la unidad activa 110 y la unidad pasiva 150, los medios de compensación 130 y 170 actuarían compensando dicho desalineamiento.
Por otro lado, el sistema de conexión para transferencia de fluidos 100 comprende unos medios de guía 190 acoplados exteriormente al casquillo pasivo 165 y que están configurados para alinear y guiar el acoplamiento entre el conjunto de acoplamiento activo 140 y el conjunto de acoplamiento pasivo 160. Los medios de guía 190 comprenden una guía 191 acoplada sustancialmente concéntrica al casquillo pasivo 165. La guía 191 está fijada a el soporte flotante 175 de la unidad pasiva 150. La guía 191 comprende una zona intermedia 192 con unas aberturas 193 para posibilitar la salida de gases o cualquier otra partícula que pudiera haber entrado dentro de la guía 191. Dichos gases podrían generar sobrepresiones en los elementos de la unidad activa 110 y/o de la unidad pasiva 150 lo cual no sería admisible. Por otro lado, las partículas que pudieran estar en el interior de la guía 191 serían expulsadas a través de las aberturas 193 una vez que el casquillo activo 145 se introduce en la guía 191.
En una realización preferente, la guía 191 es sustancialmente cilíndrica y tiene en la zona intermedia 192 un diámetro interior superior al diámetro exterior del casquillo pasivo 165 lo que favorece la salida de gases u otras partículas a través de las aberturas 193. Además, la unidad pasiva 150 comprende un casquillo 194 entre la guía 191 y el casquillo pasivo 165 que tiene como objetivo minimizar el rozamiento entre la guía 191 y el casquillo pasivo 165 durante el desplazamiento del casquillo pasivo 165 con respecto a la guía 191. Este casquillo 194 dispuesto entre la guía 191 y el casquillo pasivo 167 está fijado solidario a la guía 191. Preferentemente, el casquillo 194 dispuesto entre la guía 191 y el casquillo pasivo 165 está hecho de un material plástico.
Otro aspecto de la invención se refiere a un método de conexión para la transferencia de fluidos entre vehículos con el sistema de conexión descrito anteriormente, comprendiendo el método las siguientes etapas:
• acoplar los vehículos, o vehículo y estructura fija, entre sí,
• accionar los medios de accionamiento 115 de la unidad activa 110 que desplazan axialmente el casquillo activo 145 hasta la posición de conexión en la cual los medios sellantes 146 del conjunto de conexión activo 140 permiten la comunicación fluídica entre ambos conductos de suministro 114 y 154 a través del conector 141 del conjunto de conexión activo 140 y del conector 161 del conjunto de conexión pasivo 160, y • suministrar el fluido correspondiente.
El desplazamiento del casquillo activo 145 para el acoplamiento con el conector 161 del conjunto de conexión pasivo 160 es un desplazamiento guiado, llevándose a cabo dicho desplazamiento guiado a través de los medios de guía 190 dispuestos en la unidad pasiva 150 que han sido descritos previamente.
Por otro lado, durante el desplazamiento del casquillo activo 145 la trayectoria de dicho casquillo activo 145 es compensada para evitar desajustes angulares y/o axiales con respecto al conjunto de conexión pasivo 160. Dicha compensación/regulación es llevada a cabo por los medios de compensación 130 comprendidos en la unidad activa 110 descritos en detalle a lo largo del documento.
Una vez que finaliza la transferencia del fluido, los medios de accionamiento 115 dejan de accionar el casquillo activo 145 retornando dicho casquillo activo 145 a la posición de desconexión accionados por el motorreductor 116.
En la realización mostrada en las figuras, en donde la unidad activa 150 comprende el casquillo pasivo 165, una vez que contactan el casquillo activo 145 con el casquillo pasivo 165, los medios de accionamiento 115 siguen desplazando axialmente ambos casquillos 145 y 165 con respecto a los conectores 141 y 161 respectivos, acoplándose el casquillo activo 145 al conector 161 del conjunto de conexión pasivo 160 de modo que el casquillo activo 145 va alojando en su interior la sonda 163 de dicho conector 161 mientras se comprime el resorte 181 de la unidad pasiva 150 sobre el que está apoyado el casquillo pasivo 165, hasta llegar a la posición de conexión en la cual los medios sellantes 146 y 166 posibilitan la comunicación fluídica entre ambos conectores 141 y 161.
El desplazamiento del casquillo activo 145 para el acoplamiento con el conector 161 del conjunto de conexión pasivo 160 es un desplazamiento guiado, llevándose a cabo dicho desplazamiento guiado a través de los medios de guía 190 dispuestos en la unidad pasiva 150 que han sido descritos previamente.
Por otro lado, durante el desplazamiento del casquillo activo 145 la trayectoria del casquillo pasivo 165 también es compensada para evitar desajustes angulares y/o axiales con respecto al soporte principal 111 y con respecto al casquillo activo 145. Dicha compensación/regulación es llevada a cabo por los medios de compensación 170 comprendidos en la unidad pasiva 150 descritos en detalle a lo largo del documento.
Una vez que finaliza la transferencia del fluido y los medios de accionamiento 115 dejan de accionar el casquillo activo 145, el casquillo pasivo 165 retorna a la posición inicial de desconexión accionado por el resorte 180.
Lo descrito para el sistema de conexión, en cualquiera de sus realizaciones y/o configuraciones, es también válido para las realizaciones y/o configuraciones del método de conexión.
Por último, en las figuras 1 y 2, se muestra parte de unos mecanismos de atraque y acoplamiento 201 y 202 de dos vehículos espaciales (no representados). Preferentemente, estos mecanismos de atraque y acoplamiento 201 y 202 son mecanismos internacionales de atraque y acoplamiento (también conocidos por sus siglas en inglés IBDM) aunque pudieran ser cualquier otro mecanismo de atraque y acoplamiento compatible tal como los adaptadores de acoplamiento internacional presentes en la sección estadounidense de la Estación Espacial Internacional.
Cada mecanismo internacional de atraque y acoplamiento 201 y 202 comprende un túnel 203 y 204 que confiere integridad estructural y una unidad activa 110 o una unidad pasiva 150 del sistema de conexión 100 según la invención para la transferencia de fluidos entre ambos vehículos espaciales. En la realización mostrada en las figuras, los mecanismos de atraque y acoplamiento 201 y 202 comprenden cuatro sistemas de conexión 100 para transferir dos fluidos diferentes, es decir, cada sistema de conexión 100 transfiere un tipo de fluido, pero por motivos de seguridad se disponen dos sistemas de conexión independientes por cada fluido de modo redundante. Por fluido (a lo largo de toda la descripción) se entiende cualquier tipo de fluido líquido o gaseoso.
En otras realizaciones no representadas en las que se requiera la transferencia de tres fluidos, los mecanismos de atraque y acoplamiento comprenderán seis sistemas de conexión independientes, cada uno de los cuales intercambiará un fluido, de los cuales tres serán redundantes.
En la realización mostrada en las figuras, la unidad activa 110 está fijada al túnel 203 del mecanismo de atraque 201 de una de las dos naves espaciales, en particular a través de unas riostras 112 y la unidad pasiva 150 está fijada al túnel 204 del mecanismo de atraque 202 de la otra nave espacial a través de unas riostras 152 respectivas. En otras realizaciones, la unidad activa 110 y la unidad pasiva 150 pueden estar fijadas a otras partes de la nave espacial correspondiente sin que formen parte del mecanismo de atraque y acoplamiento.
Por último, aunque las figuras muestran un sistema de conexión para transferencia de fluidos entre dos vehículos espaciales, la invención no está limitada a dichos vehículos espaciales, pudiendo utilizarse en cualquier otro tipo de vehículos como por ejemplo dos aviones que se acoplan en vuelo para repostar, o en un vehículo que se acopla a una estructura fija para proceder al repostaje del vehículo.
Claims (14)
1. Sistema de conexión para transferencia de fluidos entre dos vehículos o entre un vehículo y una estructura fija, comprendiendo el sistema de conexión (100) una unidad activa (110) configurada para ser fijada a uno de los vehículos y una unidad pasiva (150) configurada para ser fijada al otro vehículo o a la estructura, comprendiendo la unidad activa (110) un conjunto de conexión activo (140) conectado a un conducto de suministro (114), y comprendiendo la unidad pasiva (150) un conjunto de conexión pasivo (160) conectado a otro conducto de suministro (154), en donde el conjunto de conexión activo (140) comprende un conector (141) acoplado al conducto de suministro (114) correspondiente, un casquillo activo (145) acoplado externamente a dicho conector (141) y unos medios sellantes (146) fijados en el interior del casquillo activo (145) que, en una posición de desconexión fluídica, rodean el conector (141) impidiendo la salida de fluido de dicho conector (141), y el conjunto de conexión pasivo (160) comprende un conector (161) conectado al conducto de suministro (154) correspondiente, incluyendo la unidad activa (110) unos medios de accionamiento (115) configurados para provocar un desplazamiento axial del casquillo activo (145) desde la posición de desconexión fluídica a una posición de conexión fluídica sin desplazar axialmente los conectores (141, 161) respectivos del conjunto de conexión activo (140) y del conjunto de conexión pasivo (160), de modo que en la posición de conexión fluídica, el casquillo activo (145) aloja parcialmente el conector (161) del conjunto de conexión pasivo (160), disponiéndose los medios sellantes (146) del conjunto de conexión activo (140) sobre el conector del conjunto de conexión pasivo (160), de modo que permiten la comunicación fluídica entre ambos conductos de suministro (114, 154) a través de los conectores (141,161) respectivos del conjunto de conexión activo (140) y del conjunto de conexión pasivo (160).
2. Sistema de conexión según la reivindicación anterior, en donde el conector (141) del conjunto de conexión activo (140) comprende un cuerpo (142) acoplado al conducto de suministro (114) respectivo, una sonda (143) hueca fijada a dicho cuerpo (142), y que incluye al menos un orificio (144) para el paso del fluido desde el conducto de suministro (114) a través del cuerpo (142), disponiéndose el casquillo activo (145) rodeando dicha sonda (143) de modo que, en la posición de desconexión fluídica, los medios sellantes (146) rodean la sonda (143) aguas abajo del orificio (144) sellando la salida de fluido y, en la posición de conexión fluídica, en la cual el conector (141) del conjunto de conexión activo (140) se dispone sustancialmente coaxial al conector (161) del conjunto de conexión pasivo (160), dichos medios sellantes (146) no rodean la sonda (143).
3. Sistema de conexión según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el conector (161) del conjunto de conexión pasivo (160) comprende un cuerpo (162) acoplado al conducto de suministro (154) respectivo, y una sonda (163) hueca fijada a dicho cuerpo (162) y que incluye al menos un orificio (164) para el paso del fluido al conducto de suministro (154) correspondiente a través del cuerpo (162), disponiéndose el conector (161) del conjunto de conexión pasivo (160), en la posición de conexión fluídica, sustancialmente coaxial al conector (141) del conjunto de conexión activo (140), rodeando los medios sellantes (146) del conjunto de conexión activo (140) la sonda (163) del conjunto de conexión pasivo (160) aguas arriba del orificio (164) correspondiente permitiendo la entrada del fluido a través del orificio (164).
4. Sistema de conexión según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la unidad activa (110) comprende un soporte principal (111) en donde se dispone acoplado el conector (141) del conjunto de conexión activo (140) y en donde están soportados los medios de accionamiento (115), y un soporte auxiliar (148) en donde se dispone acoplado el casquillo activo (145), comprendiendo los medios de accionamiento (115) al menos un husillo (119) configurado para accionar el soporte auxiliar (148) y desplazar sustancialmente axialmente el casquillo activo (145) y un motorreductor (116) configurado para accionar el husillo (119).
5. Sistema de conexión según la reivindicación anterior, en donde el conector (141) del conjunto de conexión activo (140) se dispone acoplado al soporte principal (111) del conjunto de conexión activo (140) y/o el conector (161) del conjunto de conexión pasivo (160) se dispone acoplado a un soporte principal (151) del conjunto de conexión pasivo (160) a través de una articulación esférica respectiva.
6. Sistema de conexión según la reivindicación 4 o 5, en donde la unidad activa (110) comprende unos medios de compensación (130) configurados para absorber desajustes angulares y/o axiales en el acoplamiento de la unidad activa (110) con la unidad pasiva (150), estando acoplado el casquillo activo (145) al soporte auxiliar (148) a través de los medios de compensación (130).
7. Sistema de conexión según la reivindicación anterior, en donde los medios de compensación (130) comprenden un soporte flotante (135) y al menos un elemento regulador (132), estando el casquillo activo (145) fijado a dicho soporte flotante (135) y estando acoplado el soporte flotante (135) al soporte auxiliar (148) a través del elemento regulador (132).
8. Sistema de conexión según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el conjunto de conexión pasivo (160) comprende un casquillo pasivo (165) acoplado externamente al conector (161) del conjunto de conexión pasivo (160) y unos medios sellantes (166) fijados en el interior del casquillo pasivo (165), rodeando dichos medios sellantes (166) a dicho conector (161) de modo que, en la posición de desconexión fluídica, dichos medios sellantes (166) impiden el paso de fluido a través de dicho conector (161) y, en la posición de conexión fluídica, permiten el paso de fluido a través del conector (161) al haber provocado el casquillo activo (145) el desplazamiento del casquillo pasivo (165) con respecto al conector (161) del conjunto de conexión pasivo (160).
9. Sistema de conexión según la reivindicación anterior, en donde la unidad pasiva (150) comprende unos medios de compensación (170) configurados para absorber desajustes angulares y/o axiales en desplazamiento del casquillo pasivo (165), estando acoplado el casquillo pasivo (165) a un soporte auxiliar (168) de la unidad pasiva (150) a través de los medios de compensación (170).
10. Sistema de conexión según la reivindicación anterior, en donde los medios de compensación (170) de la unidad pasiva (150) comprenden un soporte flotante (175) y al menos un elemento regulador (171), estando el casquillo pasivo (165) fijado a dicho soporte flotante (175) y estando acoplado el soporte flotante (175) al soporte auxiliar (168) de la unidad pasiva (150) a través del elemento regulador (171).
11. Sistema de conexión según cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, que comprende unos medios de guía (190) acoplados exteriormente al casquillo pasivo (165) y configurados para alinear y guiar el acoplamiento entre el conjunto de conexión activa (140) y el conjunto de conexión pasiva (160), alojando en su interior el casquillo activo (145).
12. Sistema de conexión según la reivindicación anterior, en donde los medios de guía (190) comprenden una guía (191) acoplada sustancialmente concéntrica al casquillo pasivo (165), comprendiendo la guía (191) una zona intermedia (192) con unas aberturas (193) para posibilitar la salida de gases o cualquier otra partícula que pudiera haber entrado dentro de la guía (191), comprendiendo preferentemente la zona intermedia (192) un diámetro interior superior al diámetro exterior del casquillo pasivo (165), lo que favorece la salida de gases u otras partículas a través de las aberturas (193).
13. Método de conexión para transferencia de fluidos en un sistema de conexión entre dos vehículos o un vehículo y una estructura según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, que comprende las siguientes etapas:
• acoplar ambos vehículos o el vehículo y la estructura,
• accionar los medios de accionamiento (115) de la unidad activa (110) que desplazan axialmente el casquillo activo (145), desplazando el casquillo activo (145) hasta la posición de conexión en la cual los medios sellantes (146) del conjunto de conexión activo (140) permiten la comunicación fluídica entre ambos conductos de suministro (114, 154) a través del conector (141) del conjunto de conexión activo (140) y del conector (161) del conjunto de conexión pasivo (160), y
• suministrar el fluido correspondiente.
14. Método de conexión según la reivindicación anterior, en donde, durante el desplazamiento del casquillo activo (145), la trayectoria de dicho casquillo activo (45) es compensada para evitar desajustes angulares y/o axiales con respecto al conjunto de conexión pasivo (160).
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