IT201600073190A1

IT201600073190A1 - Deceleratore per corpi in fase di atterraggio in ambito aerospaziale

Info

Publication number: IT201600073190A1
Application number: IT102016000073190A
Authority: IT
Inventors: Renato Aurigemma; Pasquale Dell'aversana; Luciano Gramiccia; Francesco Punzo; Raffaele Savino; Giovanni Squame; Norberto Salza
Original assignee: Ali S C A R L
Priority date: 2016-07-13
Filing date: 2016-07-13
Publication date: 2018-01-13
Also published as: WO2018011753A1; EP3484771B1; EP3484771C0; EP3484771A1

Description

"DECELERATORE PER CORPI IN FASE DI ATTERRAGGIO IN AMBITO AEROSPAZIALE"

La presente invenzione è relativa a un deceleratore con funzione di protezione termica per corpi in fase di atterraggio.

In particolare, la presente invenzione trova una vantaggiosa applicazione in ambito aerospaziale come un servomeccanismo di apertura per piattaforme aerospaziali a cui la descrizione farà esplicito riferimento senza, per questo, perdere in generalità.

In ambito aerospaziale c' è la necessità di assicurare la presenza di un sistema di protezione termica per veicoli, ad esempio capsule, in fase di rientro sulla terra. Infatti, in fase di rientro i veicoli perdono la loro energia cinetica convertendola in calore che viene trasferito ai gas che circondano il veicolo stesso. Il fluido tende a un riscaldamento aerodinamico per convezione, conduzione e irraggiamento attraverso lo strato di confine viscoso che circonda il veicolo dando vita a cosiddetto "riscaldamento aerodinamico".

Era sentita l'esigenza di disporre di un sistema di decelerazione che avesse anche una funzione di protezione termica e che, allo stesso, fosse realizzato con materiali di costo contenuto.

La Richiedente, ha realizzato un dispositivo in grado di soddisfare le esigenze di cui sopra mediante il dispiegamento di uno scudo frenante. È stato dimostrato che in questo modo si riduce il coefficiente balistico portando ad un accettabile flusso di calore, un accettabile carico meccanico e una accettabile velocità discendente.

Oggetto della presente invenzione è un dispositivo di frenatura e di protezione termica per corpi in fase di atterraggio, le cui caratteristiche essenziali sono riportate nella rivendicazione 1, e le cui caratteristiche preferite e/o ausiliari sono riportate nelle rivendicazioni 2-8.

Di seguito sono riportati degli esempi realizzativi a puro titolo illustrativo e non limitativo con l'ausilio delle figure allegate, in cui:

le figure la - le illustrano il dispositivo oggetto della presente invenzione in tre configurazioni differenti; le figure 2a - 2c illustrano il dispositivo delle figure 1 nelle tre medesime configurazioni ma da una differente prospettiva e con parti asportate;

la figura 3 è una sezione di un particolare del dispositivo di figura 1;

la figura 4 illustra in forma ingrandita un ulteriore particolare del dispositivo di figura 1;

la figura 5 è una sezione di un ulteriore particolare del dispositivo di figura 1.

Nelle figure la - le è indicato nel suo complesso con 1 il deceleratore secondo la presente invenzione.

Il dispositivo di frenatura e di protezione termica 1 comprende un telaio articolato 2 mobile tra una sua configurazione chiusa (figura la) e una sua configurazione aperta (figura le), e uno scudo frenante 3 ripiegabile, fissato al telaio articolato 2 per ripiegarsi quando il telaio articolato 2 stesso è nella sua configurazione chiusa (figura la) e distendersi quando il telaio articolato 2 è nella sua configurazione aperta (figura le).

Come è illustrato nelle figure 2a - 2c, il telaio articolato 2 comprende un azionatore centrale di apertura 4 costituito da un camera cilindrica 5 fissa e da una parete cilindrica esterna 6 disposta attorno ed in maniera coassiale (asse X) alla camera cilindrica 5. La parete cilindrica esterna 6 è mobile per scorrimento lungo l'asse X tra una configurazione di chiusura (figura 2a) e una configurazione di apertura (figura 2c). Nella configurazione di chiusura la parete cilindrica esterna 6 è in una sua posizione arretrata e disposta a circondare completamente la camera cilindrica 5, mentre nella configurazione di apertura la parete cilindrica esterna 6 è in una sua posizione avanzata e disposto in posizione sfalsata rispetto alla camera cilindrica 5.

Lo scorrimento della parete cilindrica 6 rispetto alla camera cilindrica 5 avviene per mezzo di tre aste telescopiche di movimentazione 7 costituite da due porzioni tubolari accoppiate tra loro telescopicamente e fissate rispettivamente alla parete cilindrica 6 e alla camera cilindrica 5. In particolare, ognuna delle tre aste telescopiche di movimentazione 7 comprende internamente una molla elicoidale responsabile della sua estensione. Ognuna delle aste telescopiche di movimentazione 7 comprende, inoltre, degli elementi di bloccaggio atti a bloccare le due porzioni una volta che l'asta di movimentazione telescopica stessa ha assunto la sua posizione di estensione, assicurandone, così, il suo mantenimento.

Come illustrato chiaramente nelle figure 2a - 2c, il telaio articolato 2 comprende dodici raggi estensibili 8, ognuno dei quali ha una prima estremità 8a incernierata ad un bordo superiore 9 della porzione cilindrica esterna 6 e una seconda estremità fissata ad un bordo maggiore dello scudo frenante 3.

Ognuno dei raggi estensibili 8 è composto da tre porzioni tubolari accoppiate tra loro telescopicamente. Come illustrato in figura 3, ognuno dei raggi estensibili 8 comprende internamente una molla elicoidale 10 responsabile dell'estensione del rispettivo raggio estensibile 8. Ognuno dei raggi estensibili 8 comprende, inoltre, degli elementi di bloccaggio atti a bloccare tra loro le tre pozioni del rispettivo raggio estensibile 8 quando questo si trova nella sua posizione estesa (figure 2b, 2c, 3b, 3c). La presenza degli elementi di bloccaggio ha lo scopo di assicurare il mantenimento della posizione estesa del rispettivo raggio estensibile 8.

Ad ognuno dei raggi estensibili 8 è associata un cavo di sostegno 11, ognuno dei quali presenta una prima estremità fissata esternamente a una seconda estremità 8b del raggio estensibile 8 e una seconda estremità fissata ad un bordo inferiore 13 della parete cilindrica 6.

Come illustrato nelle figure 3 e 5, il telaio articolato 2 comprende un gruppo di smorzamento 15 costituito da una ruota 16 calettata su di uno smorzatore rotativo 17 e una pluralità di cavi di ritenzione 18. Ognuno dei cavi di ritenzione 18 è avvolto attorno alla ruota 16, per poi impegnare una rispettiva puleggia 19 e attraversare internamente un rispettivo raggio estensibile 8 dove è internamente fissato alla sua seconda estremità 8b. In particolare, come illustrato in figura 5, su un bordo assiale della ruota 16 sono ricavate una pluralità di canaline circonferenziali ognuna delle quali alloggia per avvolgimento un rispettivo cavo di ritenzione 18. L'estensione di un raggio estensibile 8 avviene mediante la rotazione della ruota 16 che srotola il rispettivo cavo di ritenzione 18. La rotazione della ruota 16 avviene in forma controllata sotto l'azione dello smorzatore rotativo 17 su cui la ruota 16 stessa calettata.

In altre parole, durante l'estensione di ognuno dei raggi estensibili 8, il rispettivo cavo di ritenzione 18, sotto l'azione dello smorzatore rotativo 17 e con la compartecipazione della ruota 16, garantisce un movimento estensivo controllato dello stesso raggio estensibile 8.

Come illustrato in figura 5, la ruota 16 è fissata ad una estremità superiore della parete cilindrica 6 e lo smorzatore rotativo 17 è alloggiato almeno parzialmente all'interno della stessa parete cilindrica 6. Lo smorzatore rotativo 17 è noto e per questo non viene descritto in dettaglio.

In uso, seguendo la sequenza riportata nelle figure la - le e 2a - 2c, e partendo da una posizione di chiusura del telaio articolato 2 (figura 2a) e, quindi, del deceleratore 1 (figura la) viene azionata (in maniera nota e non rilevante ai fini della presente invenzione) l'estensione dei dodici raggi estensibili 8. Come sopra descritto, l'estensione dei raggi estensibili 8 avviene in maniera controllata per l'azione del gruppo di smorzamento 15. Una volta terminata l'estensione dei raggi estensibili 8, questi si troveranno allungati e disposti tra loro paralleli, nonché paralleli alla parete cilindrica 6 (figure lb e figura 2b). A questo punto, viene azionato (in maniera nota e non rilevante ai fini della presente invenzione) l'azionatore centrale di apertura 4 e, quindi, lo scorrimento della parete cilindrica 6 sulla camera cilindrica 5. La presenza dello scudo frenante 3 fa si che durante il suddetto scorrimento, i raggi estensibili siano obbligati ad aprirsi (figura 2c) dispiegando al tempo stesso proprio lo scudo frenante 3 (figura le).

Come risulta evidente dalla figura le lo scudo frenante 3 ha un bordo circolare minore 3a fissato alla porzione cilindrica interna 5 della parte centrale 4 e un bordo circolare maggiore 3b fissato in maniera discreta alle singole estremità 8b dei raggi estensibili 8. Considerando i punti di fissaggio dello scudo frenante 3, lo stesso, quando è dispiegato, non tocca i raggi estensibili se non in corrispondenza delle loro estremità a cui è fissato.

Dalla descrizione di cui sopra risulta chiaro come il dispositivo oggetto della presente invenzione consenta in maniera efficace e, soprattutto, semplice di risolvere il problema relativo al surriscaldamento dei corpi in fase di atterraggio. La semplicità del dispositivo oggetto della presente invenzione si riflette anche sul costo contenuto delle sue parti. Infatti, la porzione centrale 4 può essere realizzata in alluminio, le aste di movimentazione 7 e i raggi estensibili 8 possono essere realizzati con una lega di titanio e lo scudo frenante può essere realizzato in NEXTEL®. Il materiale con cui è realizzato lo scudo frenante è tale da permettere anche una protezione termica della componentistica sottostante.

Come può sembrare immediato ad un tecnico del settore il dispositivo frenante oggetto della presente invenzione può essere applicato a qualsiasi corpo che in fase di atterraggio necessità di subire una azione di frenatura, come ad esempio i micro-satelliti.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Deceleratore (1) per corpi in fase di atterraggio caratterizzato dal fatto di comprendere uno scudo frenante pieghevole (3) e un telaio articolato (2) a cui detto scudo frenante pieghevole (3) è fissato; detto telaio articolato (2) comprendendo un azionatore centrale di apertura (4) composto da una porzione interna fissa (5) e da una porzione esterna mobile (6) scorrevole attorno a detta porzione interna fissa (5) e una pluralità di raggi (8) estensibili telescopicamente, ognuno dei quali è incernierato ad una sua prima estremità (8a) a detta porzione esterna mobile (6) ed è fissato ad una sua seconda estremità (8b) ad un bordo maggiore (3b) di detto scudo frenante pieghevole (3); detto dispositivo di frenatura e di protezione termica (1) essendo mobile tra - una sua conformazione chiusa, in cui: i raggi (8) sono disposti tra loro paralleli, la detta porzione esterna mobile (6) è in una posizione arretrata e lo scudo frenante pieghevole (3) è in una sua posizione ripiegata, e - una sua conformazione aperta, in cui: i raggi (8) sono disposti tra loro a raggiera, la detta porzione esterna mobile (6) è in una posizione avanzata e lo scudo pieghevole (3) è in una sua posizione dispiegata.
2. Deceleratore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto telaio articolato (2) comprende una pluralità di cavi di sostegno (11) ognuno dei quali ha una prima estremità fissata alla detta porzione esterna mobile (5) e una seconda estremità fissata alla detta seconda estremità (8b) di un rispettivo raggio estensibile (8).
3. Deceleratore secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto di comprendere un gruppo di smorzamento (15) comprendente una ruota (16) calettata su di uno smorzatore rotativo (17) e disposta coassiale con detta porzione esterna (6), e una pluralità di cavi di ritenzione (18) ognuno dei quali è fissato alla detta ruota (16) per esserne avvolto reversibilmente, e attraversa internamente un rispettivo raggio estensibile (8) a cui è fissato in corrispondenza di detta seconda estremità (8b).
4. Deceleratore secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detta ruota (16) di detto gruppo di smorzamento (15) è fissata a detta porzione interna fissa (5).
5. Deceleratore secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto smorzatore rotativo (17) è almeno in parte alloggiato in detta porzione interna fissa (5).
6. Deceleratore secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto azionatore centrale di apertura (4) comprende una pluralità di aste di movimentazione telescopiche (7) costituite da due porzioni tubolari accoppiate tra loro telescopicamente e fissate rispettivamente alla porzione interna fissa (5) e alla porzione esterna mobile (6).
7. Deceleratore secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che ognuno dei detti raggi estensibili (8) comprende internamente una molla elicoidale (10) atta a realizzare la sua estensione telescopica.