ES2963427T3 - Estructura de alojamiento dotada con bastidor de soporte desplegable, para aplicaciones aeroespaciales - Google Patents

Abstract

Un marco de soporte (1) para aplicaciones aeroespaciales comprende una pluralidad de varillas (2a,2b,2c,2d,2e), que están dispuestas a lo largo de dos bases (3) sustancialmente paralelas y opuestas entre sí, y a lo largo de dos lados (10), que son sustancialmente paralelas y opuestas entre sí y están acopladas entre sí a través de las dos bases (3); las varillas están acopladas entre sí de manera mutuamente giratoria mediante nodos (15, 16) para poder configurar el marco de soporte (1) entre una condición operativa desplegada y una condición operativa compactada; los nodos (15, 16) están separados entre sí en la condición operativa desplegada y cada uno de ellos está articulado a al menos dos de las varillas (2a, 2b, 2c, 2d); en la condición operativa compactada, cada uno de los nodos se coloca al lado de dos nodos adyacentes para formar, juntos, dos miembros de soporte (18) dispuestos en extremos longitudinales opuestos del marco de soporte (1) y cada uno de los cuales tiene forma de anillo. . (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Estructura de alojamiento dotada con bastidor de soporte desplegable, para aplicaciones aeroespacialesReferencia cruzada a solicitudes relacionadas

Esta solicitud de patente reivindica la prioridad de las solicitudes de patentes italianas N° 102018000010818 presentada el 05/12/2018 y N° 102018000010824 presentada el 05/12/2018.

Campo técnico

La presente invención se refiere a un bastidor de soporte desplegable para aplicaciones aeroespaciales. En particular, la presente invención se refiere a un bastidor de soporte que, una vez desplegado, forma una estructura de alojamiento para su uso en una estación espacial, por ejemplo, para obtener una celda habitable (es decir, un alojamiento de tripulación), un estante con dos o más compartimentos, un refugio de radiación para la tripulación, o un área de trabajo.

Antecedentes de la técnica

En el sector aeroespacial, se conoce la configuración o equipación de los interiores de una estación espacial en órbita usando estructuras que se construyen y se preparan en el exterior, se lanzan hacia la estación espacial y se entra en ella a través de una escotilla, normalmente cerrada por una puerta. Una vez en el interior de la estación espacial, tales estructuras realizan su función específica y tienen un grado relativamente bajo de capacidad de configuración y/o modularidad. De hecho, como se mencionó anteriormente, las estructuras del tipo conocido ya están ensambladas previamente y tienen dimensiones y formas externas que generalmente están estandarizadas, tales como para ser capaz de entrar a través de las escotillas actualmente proporcionadas en las estaciones espaciales sin artilugios particulares. A modo de ejemplo, se hace referencia a la estructura llamada “Bastidor Internacional de Carga Útil Estándar”, que se diseñó y construyó para el programa de la Estación Espacial Internacional (ISS) y que es adecuada para orbitar la Tierra.

Con vistas a reducir el tamaño de las escotillas de acceso que se están diseñando para futuras estaciones espaciales, existe la necesidad de diseñar estructuras que se puedan transportar de manera relativamente fácil, en una configuración compacta de pequeñas dimensiones, y que luego se puedan desplegar fácil y rápidamente y/o se puedan ensamblar directamente en el interior de la estación espacial.

A este respecto, especialmente en sectores distintos del aeroespacial, ya se conocen alojamientos que están dotados con un bastidor de soporte plegable o que se puede compactar, es decir, un bastidor que se puede configurar en un estado plegado, para permitir su transporte, o en un estado desplegado para formar el alojamiento, para almacenar objetos y/o alojar personas. Por ejemplo, en el sector del transporte se conoce tal solución a partir del documento US2006124802A1.

No obstante, los bastidores plegables de un tipo conocido, en la configuración plegada, no tienen las características estructurales tales como para resistir las aceleraciones (más de diez veces la aceleración de la gravedad) a las que estarían sometidos durante los lanzamientos de estaciones espaciales.

Al mismo tiempo, en la configuración desplegada, los bastidores de soporte deben satisfacer requisitos prácticamente opuestos, es decir, tener características estructurales tales como ser livianos. Con respecto a este último, la reducción de peso es un elemento esencial para minimizar los costes y la energía requerida para el lanzamiento al espacio. Más específicamente, el bastidor de soporte no se debería sobredimensionar, en la medida que en su configuración desplegada las fuerzas a las que se somete el bastidor de soporte durante el estacionamiento en órbita son relativamente bajas (por ejemplo, el bastidor de soporte debe resistir fuerzas impulsivas de alrededor de 70 N, es decir, una fuerza causada por una patada accidental por un miembro de la tripulación).

Otro aspecto a considerar es el siguiente: los bastidores plegables de un tipo conocido, en la configuración plegada, no tienen el tamaño correcto para pasar a través de las escotillas espaciales que se están diseñando actualmente. Al mismo tiempo, en la configuración desplegada, los bastidores de soporte deben satisfacer requisitos prácticamente opuestos, es decir, deben ser de tales dimensiones que definan un espacio habitable con un volumen mínimo, establecido por las agencias responsables de los programas espaciales.

El documento US5016418A describe una estructura desplegable que se despliega de manera síncrona tanto en longitud como en anchura y que es adecuada para su uso como un componente estructural para las estaciones espaciales en órbita o satélites grandes. La estructura se diseña con la máxima eficiencia de embalaje de modo que estructuras grandes se puedan colapsar y transportar en el muelle de carga del transbordador espacial. La estructura se compone de unidades estructurales interconectadas, conectadas con conexiones articuladas y fijas en los nodos de conexión.

El documento CN206050100U se refiere a un brazo extensible, que se aplica a un entorno aeroespacial y se forma disponiendo una pluralidad de unidades de plegado y desplegado en serie: la longitud del brazo extensible se puede cambiar cambiando el número de unidades de plegado y desplegado.

El documento WO2009148652A2 describe una estructura según el preámbulo de la reivindicación 1, con una unidad en forma de caja que contiene paneles para proteger al personal y a los bienes frente fuerzas e impactos externos.

Descripción de la invención

El propósito de la presente invención es, por lo tanto, proporcionar una estructura de alojamiento dotada con un bastidor de soporte desplegable para aplicaciones aeroespaciales, que cumpla las necesidades expuestas anteriormente de una manera sencilla y económica y, en particular, tenga un tamaño pequeño, tal como para ser capaz de pasar a través de las escotillas espaciales que se están diseñando actualmente y permita que la estructura de alojamiento se ensamble directamente en el interior de una estación espacial de una manera sencilla y rápida. Además, esta estructura de alojamiento debería ser configurable con el fin de ser capaz de adaptar eficazmente el espacio y el equipamiento en el interior de la estación espacial según las necesidades de la tripulación.

Según la presente invención, se proporciona una estructura de alojamiento aeroespacial, como se define en la reivindicación 1.

Breve descripción de los dibujos

La invención se describirá ahora con referencia a los dibujos adjuntos, que ilustran una realización no limitante de la misma, en donde:

- las Figuras 1 y 2 ilustran, en perspectiva, un bastidor de soporte para una realización preferida de la estructura de alojamiento aeroespacial según la presente invención, en un estado de operación desplegado y en un estado de operación compactado, respectivamente;

- la Figura 3 ilustra parcialmente el bastidor de soporte aeroespacial mientras que se mantiene en el estado de operación compactado mediante elementos de correa;

- la Figura 4 ilustra el traslado del bastidor de soporte aeroespacial en el estado de operación compactado a través de una escotilla de acceso de una estación espacial;

- las Figuras 5 a 7 ilustran algunos pasos para configurar el bastidor de soporte aeroespacial desde el estado de operación desplegado hasta el estado de operación compactado;

- la Figura 8 es una vista en perspectiva de la estructura de alojamiento aeroespacial de la presente invención; - la Figura 9 ilustra, en una vista en perspectiva y de despiece, una estructura de alojamiento aeroespacial adicional según los dictados de la presente invención;

- las Figuras 10 a 12 muestran diferentes configuraciones posibles de la estructura de alojamiento aeroespacial de la Figura 9; y

- la Figura 13 ilustra, en una escala mayor, un detalle de la Figura 2.

Mejor modo para llevar a cabo la invención

En las Figuras 1 y 2, el número de referencia 1 denota un bastidor de soporte aeroespacial, que tiene una forma sustancialmente de paralelepípedo y que comprende una pluralidad de varillas 2a, 2b, 2c, 2d que están acopladas para ser capaces de girar unas con relación a otras y por ello configurar manualmente el bastidor 1, entre un estado de operación desplegado (Fig. 1) y un estado de operación compactado o plegado (Fig. 2).

Las varillas 2a están dispuestas para formar dos bases 3, que se encuentran en planos separados y sustancialmente paralelos entre sí, y enfrentadas entre sí a lo largo de una dirección 6 que, en el estado desplegado durante el uso, es vertical. En particular, como se puede ver en la Figura 1, cada base 3 consta de un par de varillas 2a, que comprenden los extremos 8a respectivos y las partes intermedias 9a respectivas: las partes intermedias 9a están articuladas entre sí para formar una cruz. Los ejes de articulación proporcionados en los extremos 8a y en las partes intermedias 9a son paralelos a la dirección 6. Preferiblemente, las varillas 2a tienen una longitud fija y, con más detalle, son rectas.

Al mismo tiempo, las varillas 2b están dispuestas en dos lados 10 del bastidor de soporte 1. Los lados 10 que se encuentran en planos separados y sustancialmente paralelos entre sí, están conectados entre sí mediante las varillas 2a de las bases 3, y orientadas entre sí a lo largo de una dirección 11, que es ortogonal a la dirección 6 y, por lo tanto, en el estado desplegado durante el uso, es horizontal. Las varillas 2b son similares a las varillas 2a, desde un punto de vista constructivo y desde el punto de vista de ensamblaje mutuo. En particular, las varillas 2b tienen la misma longitud que las varillas 2a. En el ejemplo preferido ilustrado, para cada lado 10, hay dos pares de varillas 2b, que de este modo forman dos cruces. En este caso, como se puede ver en la Figura 1, cada una de las varillas 2b comprende:

- una parte intermedia 9b articulada a una parte intermedia 9b de otra varilla 2b,

- un extremo 8b acoplado de una manera giratoria a un extremo 8a de una de las varillas 2a, y

- un extremo 10b acoplado de una manera giratoria a un extremo 10b de otra varilla 2b.

Los ejes de articulación de las varillas 2b son paralelos a la dirección 11.

Gracias a esta articulación de las varillas 2a y las varillas 2b, existe una estructura de pantógrafo o palanca en cada lado 10 y en cada base 3: partiendo del estado desplegado, dichas palancas de pantógrafo permiten que las bases 3 se acerquen entre sí a lo largo de la dirección 6 y que los lados 10 se acerquen entre sí a lo largo de la dirección 11 de manera relativamente fácil y rápida con el fin de cambiar al estado compactado. En general, debido a la manera en que se articulan las varillas del bastidor 1, según un aspecto preferido de la presente invención, cambiando desde el estado desplegado al estado compactado, la altura del bastidor 1 a lo largo de la dirección 6 (que corresponde sustancialmente a la distancia entre las bases 3) disminuye desde un valor H1 hasta un valor H2; la anchura del bastidor 1 a lo largo de la dirección 11 (que corresponde sustancialmente a la distancia entre los lados 10) disminuye desde un valor D1 hasta un valor D2; y la longitud de las bases 10 y por lo tanto del bastidor 1 a lo largo de una dirección 12 ortogonal a las direcciones 6 y 11 aumenta desde un valor L1 hasta un valor L2.

Como se mencionó anteriormente, este resultado se obtiene por medio de las varillas 2a y 2b que no son telescópicas, sino que solamente son giratorias. Las varillas 2c y 2d antes mencionadas, por otra parte, tienen una longitud que es ajustable, por ejemplo, están definidas por varillas telescópicas, es decir, con dos partes que se deslizan una con respecto a la otra. Las varillas 2c y 2d son paralelas a la dirección 12 y están dispuestas a lo largo de los lados 10. Cuando las varillas 2a y 2b giran para cambiar desde el estado desplegado hasta el estado compactado, las varillas 2c y 2d deben extenderse desde el valor de longitud L1 hasta el valor de longitud L2. Preferiblemente, se proporciona un sistema de bloqueo, no ilustrado en detalle, para detener la extensión y posiblemente el acortamiento de cada una de las varillas 2c y 2d, por ejemplo, para detener el deslizamiento recíproco de las dos partes de las que se compone cada varilla 2c, 2d.

Como se muestra en la Figura 1, las varillas 2c están dispuestas de manera sustancialmente central entre las bases 3 (en relación con la dirección 6), mientras que las varillas 2d son sustancialmente coplanares a las bases 3, es decir, están dispuestas en los bordes del bastidor 1, en intersecciones virtuales entre las bases 3 y los lados 10. En particular, para cada lado 10 existen dos varillas 2c, dispuestas en proximidad, incluso si están separadas a lo largo de la dirección 6. En cada lado 10, las varillas 2c comprenden los extremos 8c respectivos que se llevan por dos elementos de acoplamiento 15 opuestos entre sí y articulados a los extremos 10b de las varillas 2b.

De manera similar, las varillas 2d comprenden los extremos 8d respectivos que se llevan por elementos de acoplamiento 16, dispuestos en los ocho vértices del bastidor 1 y que definen de este modo los elementos en ángulo respectivos. Cada uno de los elementos de acoplamiento 16 está articulado a uno de los extremos 8a y a uno de los extremos 8b, además de estar acoplado a uno de los extremos 8d de las varillas 2d.

Es evidente a partir de la Figura 1 que, en el estado desplegado, los elementos de acoplamiento 15 y 16 están separados uno de otro. Según un aspecto de la presente invención, como se ve en la Figura 2, al menos algunos de los elementos 15 y 16 (es decir, al menos los elementos 16) están dispuestos para estar en contacto uno frente a otro en el estado compactado, para formar, juntos, un par de miembros de soporte 18, dispuestos en los extremos longitudinales opuestos del bastidor 1 (a lo largo de la dirección 12).

En otras palabras, los elementos 15 y 16 definen nodos respectivos que están articulados a los extremos de las varillas y que cooperan unos con otros, en el estado compactado, para crear un sistema adecuado para absorber cargas.

De hecho, en el estado compactado, los extremos 8a, 8b, 10b, 8c y 8d están acoplados a los miembros 18, que soportan eficazmente las cargas a lo largo de las direcciones 6 y 11.

Como se ve en el detalle de la Figura 13, cada uno de los miembros de soporte 18 tiene una forma de anillo, y sus nodos están dispuestos en serie a lo largo de este anillo. En otras palabras, cada nodo está interpuesto entre, y está en contacto contra, dos nodos adyacentes. Considerando cualquier par de nodos que sean adyacentes a lo largo de la trayectoria anular, el modo de acoplamiento para acoplar estos nodos define al menos dos cojinetes de contacto dirigidos a lo largo de las direcciones X e Y respectivas que son ortogonales entre sí y son paralelos, respectivamente, a las direcciones 11 y 6. En otras palabras, en el acoplamiento entre dos nodos adyacentes, cada uno de estos nodos tiene dos salientes de tope que son ortogonales a dichas direcciones X e Y, respectivamente, y que están en contacto contra los salientes de tope correspondientes del nodo adyacente. De esta forma, se evita el desplazamiento relativo entre nodos adyacentes a lo largo de cada una de las direcciones X e Y, en cualquier sentido, sin generar restricciones hiperestáticas. Gracias a las restricciones de contacto a lo largo de las direcciones X e Y, los nodos de cada miembro de soporte 18 descargan las cargas que se dirigen a lo largo de las direcciones 6 y 11 unas sobre otras a lo largo de la trayectoria de anillo, para soportar eficazmente tales cargas, como se mencionó anteriormente.

Este modo de acoplamiento se explica detalladamente a continuación, considerando la solución específica ilustrada a modo de ejemplo no limitante.

Cada uno de los nodos definidos por los elementos 16 es un nodo en ángulo que comprende un cuerpo 16a y una solapa 16b, que sobresale en voladizo desde el cuerpo 16a a lo largo de la dirección 12. Cada solapa 16b comprende dos partes rectas 16c y 16d que son ortogonales y están unidas entre sí, y son paralelas a las direcciones 11 y 6, respectivamente. En particular, las partes 16c están alineadas unas con otras a la dirección 11, y al menos una de las partes 16c sobresale con relación al cuerpo 16a de su nodo para acoplarse a la parte 16c del nodo adyacente. Más particularmente, los cuerpos 16a de dos nodos adyacentes están separados entre sí; al mismo tiempo, el extremo de una de las dos partes 16c forma un asiento 16g, que tiene forma de escalón, se engancha por el extremo de la otra parte 16c y está limitado por dos salientes de tope 16e y 16f, que son ortogonales a las direcciones X e Y antes mencionadas y que están en contacto con los salientes correspondientes de la otra parte 16c.

Como resultado, las solapas 16b definen el acoplamiento de contacto a lo largo de ambas de las direcciones X e Y, en el caso de nodos adyacentes, ambos definidos por los elementos 16.

Consideremos ahora el caso en el que los dos nodos adyacentes están definidos por un elemento 16 y un elemento 15. En el caso ilustrado, el elemento 15 comprende un cuerpo 15a y una solapa 15b, que sobresale en voladizo desde el cuerpo 15a a lo largo de la dirección 12 y es recta y paralela a la dirección 6.

La solapa 15b sobresale con relación al cuerpo 15a paralela a la dirección 6 para acoplarse a la parte 16d del nodo adyacente, que se define por el elemento 16 (según variantes no ilustradas, la parte 16d sobresale desde el cuerpo 16a para acoplarse a la solapa 15b).

En particular, el extremo de la solapa 15b tiene un saliente de tope 15e que es ortogonal a la dirección X y está en contacto contra un saliente correspondiente del extremo de la parte 16d. Al mismo tiempo, el cuerpo 15a tiene un saliente de tope 15f que es ortogonal a la dirección Y y está en contacto contra un saliente correspondiente del cuerpo 16a.

Por lo tanto, en este caso específico, los cojinetes de contacto a lo largo de las direcciones X e Y están definidos, uno, por las solapas 15b y 16b y, el otro, por los cuerpos 16a y 16b.

Además de los cojinetes de contacto a lo largo de las dos direcciones X e Y, los nodos adyacentes definidos por los elementos 15 y 16 también están preferiblemente en contacto uno contra otro a lo largo de una dirección Z, paralela a la dirección 12. En el ejemplo particular ilustrado, el extremo de la solapa 15b tiene un saliente de tope 15g en contacto contra el cuerpo 16a del nodo adyacente, a lo largo de esta dirección Z (según variantes no ilustradas, es el extremo de la parte 16d que está descansando sobre el cuerpo 15a).

De esta forma, los elementos 15 y 16 disponen de un sistema de referencia, uno con respecto al otro, para definir un posicionamiento relativo correcto de los nodos en el estado compactado.

Como se puede ver en la Figura 3, de nuevo en el estado compactado, los miembros de soporte 18 se pueden enrollar mediante correas 19 o elementos extendidos similares, preferiblemente flexibles (cuerdas, cables, etc.), para retener los elementos 15 y 16 en una posición fija, en contacto uno con otro, y para evitar que el bastidor 1 se despliegue de manera autónoma y/o accidental. En particular, se coloca una cubierta intermedia entre cada elemento 18 y la correa 19 relativa. Esta cubierta intermedia está definida, por ejemplo, por dos medios armazones en forma de C, o por cuatro elementos de cubierta, cada uno de los cuales tiene una forma angular y se acopla a un elemento 16 respectivo para cubrir este último (mientras que los elementos 15 pueden permanecer descubiertos). En particular, tales elementos de cubierta están definidos por los mismos elementos 48 que se describirán a continuación con referencia a la Figura 9.

Como se muestra en la Figura 4, el estado compactado se usa para lanzar el bastidor 1 a una estación espacial en órbita 20 (parcialmente ilustrada). Como se mencionó anteriormente, las cargas debidas al lanzamiento espacial se absorben por los nodos definidos por los elementos 15 y 16, con una ventaja consiguiente de ahorro de masa desde un punto de vista estructural. De hecho, de esta forma, es posible aligerar la estructura de las varillas que están dispuestas entre los miembros 18 en el estado compactado.

Al mismo tiempo, las dimensiones del bastidor 1 definidas por el valor de altura H2 y por el valor de anchura D2 son extremadamente pequeñas, como se explicó anteriormente, de modo que el bastidor 1 puede entrar en la estación 20 a través de su escotilla 21 relativamente pequeña.

Con referencia a las Figuras 5 a 7, considerando los extremos longitudinales opuestos del bastidor 1 a lo largo de la dirección 12, preferiblemente el bastidor 1 no tiene varillas en un lado (es decir, en el extremo frontal), mientras que comprende una pluralidad de varillas 2e en el otro lado (en el extremo trasero). Las varillas 2e comprenden extremos 8e respectivos que se acoplan a los elementos de acoplamiento 15 y/o 16 por medio de juntas 22 (Fig. 6) que permiten que las varillas 2e se dispongan en una primera posición (Fig. 5) o en una segunda posición (Fig. 7).

En particular, para permitir que las juntas 22 se conecten, los elementos 15 y 16 dispuestos en el extremo trasero pueden diferir ligeramente de los elementos 15 y 16 dispuestos en el extremo frontal, en términos de estructura/forma y/o dimensiones.

En la primera posición, las varillas 2e se encuentran en un plano ortogonal a la dirección 12 y están fijas entre sí de manera liberable por al menos un dispositivo de sujeción 23. Como se muestra en el área ampliada de la Figura 5, por ejemplo, el dispositivo 23 comprende una varilla de bloqueo 24 que se acopla de una manera deslizante a una de las varillas 2e para moverse hacia y desde una posición bloqueada, en donde se sujeta simultáneamente a los extremos de cuatro varillas 2e para mantenerlas en una posición fija unas con respecto a otras, formando de este modo una cruz.

De esta manera, las varillas 2e realizan una función de rigidez para el bastidor 1 en el extremo trasero en el estado desplegado.

En la segunda posición, por otra parte, las varillas 2e se desacoplan unas de otras y sobresalen en voladizo desde los elementos de acoplamiento 15 y 16 respectivos, en posiciones que se enfrentan y paralelas a las varillas 2c y 2d. Para cambiar del estado desplegado al compactado, primero se deben liberar los dispositivos 23 para desacoplar las varillas 2e unas de otras (Fig. 6), y luego se deben girar las varillas 2e alrededor de las juntas 22 para disponerlas en su segunda posición (Fig. 7). Después de estas operaciones, y después de desbloquear la extensión de las varillas 2c y 2d, es posible cerrar el bastidor 1 en el estado compactado acercando los elementos de acoplamiento 15 y 16 entre sí hasta que se toquen. Durante esta aproximación, como se mencionó anteriormente, las palancas del pantógrafo definidas por las varillas 2a y 2b se cierran, para acercar las varillas 2d entre sí a lo largo de las direcciones 6 y 11, mientras que se mantiene el paralelismo de las varillas 2c y 2d. Este movimiento de cierre o de compactación termina cuando los elementos 16 entran en contacto con los elementos 15 y, de este modo, forman los dos miembros de soporte 18. En este estado compactado, como se muestra en la Figura 2, las varillas 2a, 2b, 2c y 2d continúan permaneciendo a lo largo de las bases 3 y los lados 10 del bastidor 1 y definen una cavidad 26 que se alarga a lo largo de la dirección 12, aloja las varillas 2e y está abierta en los dos extremos longitudinales opuestos del bastidor 1.

Con el fin de cambiar del estado compactado al estado desplegado, las operaciones anteriores obviamente se realizan en el orden inverso.

Cuando el bastidor 1 está dispuesto en su estado desplegado, normalmente se usa para formar la estructura de alojamiento 30, como se muestra en las Figuras 8 a 12.

Con este propósito, el bastidor 1 se une a al menos un elemento de cubierta, dispuesto a lo largo de al menos una de las bases 3 y/o los lados 10. En el caso específico de la Figura 8, la estructura 30 se ensambla montando, de una manera liberable, al menos un panel rígido 32 en el espacio en el interior del bastidor 1. En particular, se disponen dos paneles horizontales 32 para cubrir las bases 3, como suelo y techo, mientras que un panel horizontal 32 adicional se acopla a los elementos 15 en una posición fija, como un estante intermedio. De esta forma, la estructura 30 define un estante que está parcialmente abierto en el lado y la trasera, así como que está completamente abierto en el frente para asegurar el acceso a su interior.

Además, la estructura 30 comprende al menos dos montantes 34, que son paralelos a la dirección 6, están dispuestos en los extremos frontales de los lados 10 del bastidor 1 y, en particular, están unidos a los elementos 15 y 16 que están dispuestos en dichos extremos frontales. Los montantes 34 están dotados con filas respectivas de fijaciones o conectores 27, que se pueden usar como alternativa entre sí para acoplar uno o más componentes al bastidor 1 en una posición deseada.

Por ejemplo, los conectores 27 de los montantes 34 se pueden usar para acoplar un gancho 35 para colgar objetos y/o un brazo de soporte 36 para un teclado o bandeja, a cualquier altura.

Con referencia a las Figuras 9 y 10, en esta configuración la estructura 30 comprende una cubierta de lona 40, que está dispuesta alrededor del bastidor 1, como la cubierta exterior de al menos una de las bases 3 (la superior), los lados 10, y el extremo trasero del bastidor 1.

Preferiblemente, la lona 40 se tensa cuando se acopla al bastidor 1, para formar una estructura extensible y endurecer aún más el bastidor 1, como con un paraguas. A este respecto, ventajosamente, la lona 40 lleva elementos de correa 41 y/o elementos elásticos 42 adecuados para tensar la lona 40 alrededor del bastidor 1. Como alternativa o en combinación con los elementos 41, 42, el material de la lona 40 tiene propiedades elásticas que le permiten ser ligeramente menor que las dimensiones exteriores del bastidor 1, en reposo, y extenderse ligeramente para ser tensado cuando se coloca alrededor del bastidor 1.

En esta configuración, gracias a la lona 40, el estante abierto en la Figura 8 llega a ser una estructura cerrada a lo largo de toda la periferia, excepto por una abertura frontal 45 que permite a los usuarios acceder al espacio interno de la estructura 30 (Fig. 10). La abertura 45 está definida lateralmente por dos partes frontales 47 de la lona 40. Las partes 47 cubren parcialmente los montantes 34 y los elementos 15 y 16 y tienen ojales verticales 46 respectivos que permiten el acceso a los conectores 27 de los montantes 34 y/o el acceso a partes de conexión frontales que forman parte de los elementos 15, 16.

La lona 40 tiene forma de paralelepípedo, es decir, la misma forma que el bastidor 1. Preferiblemente, la lona 40 está soportada por una pluralidad de elementos angulares rígidos 48, solamente algunos de los cuales son visibles en la Figura 9. En particular, los elementos 48 están dispuestos en los vértices de la lona 40, preferiblemente en el interior de esta última. Los elementos 48 se acoplan de una manera liberable al bastidor 1: en particular, se superponen a los elementos 16 y se fijan a estos últimos, por ejemplo, mediante entrelazado y/o mediante acoplamientos de tipo macho-hembra y/o mediante pasadores de fijación adicionales.

Los ocho elementos 48 se usan no solamente para tensar la lona 40 y/o para proteger dicha lona 40 de posibles desgarros, que se podrían causar por las partes metálicas y/o partes salientes de los elementos 16 del bastidor 1, sino que también se usan para definir la cubierta intermedia entre los miembros 18 y las correas 19 respectivas, cuando el bastidor 1 está en el estado compactado, como se mencionó anteriormente. Como se puede ver en la Figura 3, los elementos 48 están dotados preferiblemente con bucles respectivos, sobre una superficie exterior de los mismos, para el paso y fijación de la correa 19. Además, ventajosamente, los elementos 48 contribuyen a la alineación e interconexión entre los nodos definidos por los elementos 16: de hecho, además de estar acoplados a los elementos 16 correspondientes que están cubiertos, los cuatro elementos 48 se acoplan entre sí en cada miembro 18, de dos en dos, por medio de un acoplamiento del tipo entrelazado y/o del tipo macho-hembra.

De nuevo, con referencia a la Figura 10, la estructura de alojamiento 30 (configurada como un estante) comprende además una pluralidad de paneles anecoicos y/o aislantes 49, dispuestos en el interior del bastidor 1 en los lados 10 y/o en el extremo trasero, opuesto a la abertura 45. Los paneles 49 se fijan al bastidor 1 y/o a la lona 40 de una manera liberable, de una forma no mostrada en detalle, por ejemplo, por medio de Velcro cosido o pegado a la superficie interior de la lona 40.

Las Figuras 11 y 12 muestran cómo la estructura de alojamiento 30 se puede configurar como una celda habitable para un miembro de la tripulación de la estación 20 o como un refugio de radiación, de nuevo para miembros de la tripulación.

En particular, en la configuración mostrada en la Figura 11, la estructura de alojamiento 30 está sin paneles 32, mientras que los paneles 49 también se proporcionan en las bases 3 y/o el extremo trasero del bastidor 1. De una manera no ilustrada, la estructura 30 también puede comprender elementos de cubierta dispuestos por encima de las varillas 2c y/o 2d.

En la configuración de la Figura 12, por otra parte, la estructura de alojamiento 30 comprende una pluralidad de paneles antirradiación 50 (definidos, por ejemplo, por recipientes que contienen agua) que están dispuestos en el interior del bastidor 1 y que están unidos directa o indirectamente a este último y/o a la lona 40 de una manera liberable, no ilustrados en detalle. Por ejemplo, los paneles 50 se superponen a los paneles 49 y se unen a estos últimos por Velcro.

La estructura 30 comprende además una pluralidad de interfaces, no ilustradas, de tipo eléctrico (para transmisión de señales y/o suministro de energía), de tipo sensor, o de tipo hidráulico o neumático. A este respecto, en particular, los paneles 49 y 50 y la lona 40 están dotados con agujeros precortados o áreas precortadas o premarcadas, no ilustrados, con el fin de obtener aberturas que están dispuestas en diversas posiciones, definidas en la fase de diseño, y que permiten, en uso, el paso de conductos (conductos de ventilación de aire) y/o cableado desde el exterior al interior de la estructura de alojamiento 30. En combinación o como alternativa a la posibilidad de obtener tales aberturas, la lona 40 soporta uno o más cables, que preferiblemente se disponen integrados en la lona 40 como elementos tejidos y/o cosidos.

A partir de lo anterior, resulta que el bastidor 1, además de ser desplegable, es extremadamente ligero, gracias a las varillas, pero también tiene características estructurales que le permiten soportar las cargas que están presentes durante los lanzamientos espaciales, en el estado de operación compactado.

De hecho, en lo que respecta a la resistencia de carga, los miembros 18 solamente se forman en el estado compactado y contribuyen a endurecer el bastidor 1 específicamente durante el lanzamiento espacial. En particular, el bastidor 1 se coloca de modo que la dirección de lanzamiento sea ortogonal a la dirección 12, de modo que las varillas (preferiblemente hechas de carbono) se descarguen por completo y las cargas se soporten única y exclusivamente por los nodos dispuestos, entre sí, para formar los miembros 18.

Al mismo tiempo, en el estado de operación desplegado, es decir, durante el uso normal, los miembros 18 se descomponen en varios elementos 15 y 16 que se separan unos de otros, sin afectar adversamente al peso total del bastidor 1. De hecho, en el estado de operación desplegado, la rigidez estructural se confiere esencialmente por las varillas 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, que se pueden diseñar para tener un peso muy bajo, sin hacer que el bastidor 1 se sobredimensione en su conjunto, dado que deben resistir cargas relativamente bajas (correspondientes a las de una patada accidental de un miembro de la tripulación, la denominada “carga de patada de la tripulación”).

Al mismo tiempo, el bastidor 1 tiene una reducción de volumen alta al cambiar del estado desplegado al estado compactado.

Como resultado, por una parte, en el estado desplegado, las dimensiones L1, D1, H1 se pueden establecer para cumplir los requisitos de tamaño mínimo requeridos por las regulaciones y/o las agencias responsables de los programas espaciales, con respecto al volumen de espacio habitable en el interior de la estructura 30.

Por otra parte, gracias a la reducción obtenida para las dimensiones D2 y H2 en el estado compactado, el bastidor 1 es capaz de pasar a través de las pequeñas escotillas proporcionadas en las estaciones espaciales de generación moderna. De nuevo, en el estado compactado, el bastidor 1 es compatible con el transporte en el interior de las bolsas ya usadas hoy en día, con dimensiones definidas estándar, sin tener que diseñar contenedores de transporte dedicados.

Además, en el estado de operación desplegado, el bastidor 1 permite que un volumen habitable se obtenga rápidamente. El volumen se puede configurar para diferentes propósitos, por ejemplo, como una celda habitable para la tripulación, como un estante de almacenamiento, como un estante de soporte para componentes y equipos, como un área de trabajo, como un refugio de radiación temporal, etc. En consecuencia, la estructura 30 es multifuncional o polivalente y es particularmente adecuada para el interior de las estaciones espaciales. De hecho, todos los sistemas de acoplamiento proporcionados para conectar los diversos componentes (directa o indirectamente) al bastidor 1 son del tipo liberable, de modo que es posible ensamblar, desensamblar y modificar la disposición de estos componentes rápidamente, con el objetivo de optimizar el espacio en el interior de la estación espacial según las necesidades específicas de la tripulación durante la misión.

Por último, está claro a partir de lo anterior que se pueden hacer modificaciones y variaciones al bastidor 1 descrito con referencia a las figuras adjuntas, mientras que se permanece dentro de la esfera de protección de la presente invención, como se define en las reivindicaciones adjuntas.

En particular, el modo de acoplamiento entre los nodos definido por los elementos 15 y 16 podría ser diferente del ilustrado y descrito a modo de ejemplo, pero siempre dirigido a definir una forma o trayectoria anular para los miembros 18, en el que cada nodo está acoplado en contacto contra dos nodos adyacentes, sin tener una estructura hiperestática, pero de tal forma que se trasladen las cargas de una manera recíproca a lo largo de la trayectoria de anillo.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Una estructura de alojamiento aeroespacial (30) que comprende:

- un bastidor de soporte aeroespacial (1) que comprende:

a) una pluralidad de varillas (2a, 2b, 2c, 2d) cada una que comprende dos extremos opuestos (8a, 8b, 10b, 8c, 8d); dichas varillas que están dispuestas para definir dos bases (3) sustancialmente paralelas y opuestas entre sí, y dos lados (10), que son sustancialmente paralelos y opuestos entre sí y están acoplados entre sí por dichas bases (3); b) una pluralidad de nodos de unión (15, 16) que acoplan dichos extremos de una manera mutuamente giratoria para ser capaces de configurar dicho bastidor de soporte (1) entre un estado de operación desplegado y un estado de operación compactado; dichos nodos (15, 16) que están separados uno de otro en el estado de operación desplegado y cada uno que está articulado a al menos dos de dichas varillas (2a, 2b, 2c, 2d); en el estado de operación compactado, cada uno de dichos nodos que está colocado al lado de dos nodos adyacentes para formar, juntos, dos miembros de soporte (18) dispuestos en extremos longitudinales opuestos del bastidor de soporte (1); en donde, en el estado de operación compactado, cada uno de dichos miembros de soporte (18) tiene forma de anillo; - medios de cubierta (32, 49, 40), que están acoplados de forma desmontable a dicho bastidor de soporte (1) cuando dicho bastidor de soporte (1) está en el estado desplegado y están dispuestos, al menos, en una de dichas bases (3) y dichos lados (10);

en donde dichos medios de cubierta comprenden una lona (40) dispuesta alrededor de dicho bastidor de soporte (1) en el estado desplegado.

2. La estructura de alojamiento aeroespacial según la reivindicación 1, en donde dichos medios de cubierta comprenden medios de tensión (41, 42) para tensar dicha lona (40) alrededor de dicho bastidor de soporte (1) cuando dicha lona se acopla a dicho bastidor de soporte (1).

3. La estructura de alojamiento aeroespacial según la reivindicación 1 o 2, en donde dicha lona (40) define una estructura cerrada a lo largo de toda la periferia de dicho bastidor de soporte, excepto por una abertura frontal (45) que permite a los usuarios acceder al espacio interno de dicha estructura de alojamiento aeroespacial (30).

4. La estructura de alojamiento aeroespacial según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dichos medios de cubierta comprenden elementos angulares rígidos (48), que se disponen en posiciones fijas sobre dicha lona (40) en los vértices respectivos del bastidor de soporte (1) y se acoplan de manera liberable a dicho bastidor de soporte (1), cuando dicho bastidor de soporte está en el estado desplegado.

5. La estructura de alojamiento aeroespacial según la reivindicación 4, que comprende, además:

- medios de retención (19) dispuestos alrededor de dichos miembros de soporte (18) cuando dicho bastidor de soporte (1) está en el estado compactado, para mantener dichos nodos en posiciones colocadas uno al lado de otro; - una cubierta intermedia adecuada para ser dispuesta entre cada uno de dichos miembros de soporte (18) y los medios de retención correspondientes, en el estado compactado;

en donde dicha cubierta intermedia comprende dichos elementos angulares rígidos (48).

6. La estructura de alojamiento aeroespacial según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además al menos dos montantes (34), que se fijan a dicho bastidor de soporte (1) cuando dicho bastidor de soporte está en el estado desplegado, dichos montantes que están dispuestos ortogonalmente a dichas bases (3) y a dichos lados (10), y cada uno que comprende una fila de conectores (27) que se pueden seleccionar alternativamente entre sí para acoplar un componente a dicha estructura de alojamiento (30).

7. La estructura de alojamiento aeroespacial según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde, cuando dicho bastidor de soporte está en el estado compactado, para cualquier par de nodos adyacentes a lo largo de la trayectoria de anillo, los dos nodos de dicho par se acoplan entre sí para definir al menos dos cojinetes de contacto a lo largo de direcciones (X, Y) que son ortogonales entre sí.

8. La estructura de alojamiento aeroespacial según la reivindicación 7, en donde, en el estado de operación compactado, los nodos de cada miembro de soporte (18) están dispuestos en serie a lo largo de la trayectoria de anillo, de modo que cada nodo se interpone entre, y está en contacto contra, dos nodos adyacentes.

9. La estructura de alojamiento aeroespacial según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 8, en donde dichas varillas (2a, 2b, 2c, 2d), en cada uno de dichos lados (10) y en cada una de dichas bases (3), forman una estructura de pantógrafo.

10. La estructura de alojamiento aeroespacial según la reivindicación 9, en donde, en el estado de operación desplegado, dichos lados (10) tienen una primera longitud (L1) y están separados unos de otros por una primera anchura (D1) y dichas bases (3) están separadas unas de otras por una primera altura (H1); y, en el estado de operación compactado, dichos lados (10) tienen una segunda longitud (L2) y están separados unos de otros por una segunda anchura (D2) y dichas bases (3) están separadas unas de otras por una segunda altura (H2); dicha primera altura (H1) y dicha primera anchura (D1) que son mayores, respectivamente, que dicha segunda altura (H2) y que dicha segundo anchura (D2), y dicha primera longitud (L1) que es menor que dicha segunda longitud (L2).

11. La estructura de alojamiento aeroespacial según la reivindicación 10, en donde dichas varillas comprenden, para cada uno de dichos lados (10):

- dos pares de primeras varillas (2b), las dos varillas de cada par que tienen una longitud fija y que comprenden partes intermedias (9b) respectivas articuladas entre sí; y

- segundas varillas (2c, 2d) que son paralelas y/o coplanares a dichas bases (3) y que tienen una longitud ajustable entre al menos dos valores, que corresponden a dicha primera longitud (L1) y respectivamente a dicha segunda longitud (L2).

12. La estructura de alojamiento aeroespacial según la reivindicación 11, en donde dichas varillas comprenden, para cada una de dichas bases (3), un único par de terceras varillas (2a) que tienen una longitud fija y que comprenden partes intermedias (9a) respectivas articuladas entre sí.

13. La estructura de alojamiento aeroespacial según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, que comprende además varillas (2e) adicionales que, en el estado de operación desplegado, se disponen en uno de dichos extremos longitudinales; dichas varillas (2e) adicionales que comprenden extremos (8e) respectivos que están acoplados a dichos nodos de una manera giratoria, de modo que se puedan plegar a una posición de almacenamiento, en la que son paralelas a dichas bases (3) y a dichos lados (10).