IT201900007410A1 - Veicolo unmanned per esplorazione lunare - Google Patents

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lunar exploration
unmanned vehicle
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IT102019000007410A
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Domenico Gildo Di
Fabio Cascone
Emanuele Sbardella
Gaudio Costantino Del
Diego Corona
Giorgio Licciardi
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Consorzio Di Ricerca Hypatia
Domenico Gildo Di
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Description

Descrizione dell’Invenzione Industriale avente per titolo:
”Veicolo unmanned per esplorazione lunare”
La presente invenzione riguarda un veicolo in grado di effettuare spostamenti rapidi sul suolo lunare e di effettuare riprese video, scattare foto dall’alto e analizzare la superficie, ad esempio tramite i moderni sistemi elettronici di osservazione e di analisi del suolo utilizzando sensori multispettrali e iperspettrali. Poiché sulla luna non esiste atmosfera, non è possibile utilizzare velivoli a portanza, oppure aerostati, potrebbero utilizzarsi sistemi propulsivi a reazione/razzo ad esempio propulsori a mono o bipropellente liquido e a gas freddo, oppure propulsori elettrici con i vincoli dell’autonomia comunque limitata.
La miriade di tecnologie della famiglia dei propulsori elettrici che comprendono: Propulsore ionico a griglia elettrostatica (GIT), Propulsore elettrico a emissione di campo (FEEP), Propulsore a effetto Hall (HET), Propulsore a effetto Hall (HET), Propulsori per induzione a impulso (PIT), ad oggi non sembrano avere un rapporto peso/spinta tale da compensare la seppur bassa gravità lunare, pur conservando la limitazione relativa al consumo del propellente.
Per superare queste limitazioni è stato ideato un dispositivo che per muoversi utilizza la spinta di una molla.
Il dispositivo (2) viene lanciato, dal veicolo lunare madre, all’altezza voluta e con una inclinazione tale da ricadere ad una distanza determinata. Il veicolo all’interno contiene un sistema di giroscopi (3), montati su una sorta di sospensione cardanica, che azionati da motori elettrici o sistemi magnetici, mantengono una posizione fissa grazie all’elevato momento d’inerzia.
Le masse e le velocità di rotazione possono essere determinate grazie all'equazione fondamentale che descrive un qualunque corpo in rotazione, ovvero:
dove:
• il vettore M è il momento meccanico;
• il vettore L è il momento angolare;
• il valore scalare I è il momento di inerzia; • il vettore ω è la velocità angolare;
• il vettore α è l'accelerazione angolare.
Sono utilizzati due giroscopi perpendicolari in modo da poter conservare la posizione sui due piani.
Il sistema di giroscopi (3) è sostenuto da 3 pistoni (4) (mostrati solo due nel disegno per pure ragioni grafiche, meglio visibili in pianta TAV 3, fig 3. 4), i quali possono orientare la struttura del dispositivo realizzando le inclinazioni dovute. L’altra funzione dei pistoni (4) è di compensare la perdita di energia dovuta agli attriti, in modo da ottenere un rimbalzo con raggiungimento di quote anche maggiori rispetto al primo lancio. Infatti i pistoni durante la discesa si comprimono, per poi estendersi al raggiungimento di un determinato livello di compressione della molla. I pistoni (4) possono essere preferibilmente elettromagnetici.
Tutto il sistema è governato da un microprocessore che pilota i pistoni e i giroscopi. Inoltre il microprocessore calcola il programma di spostamento grazie anche a un sistema di posizionamento radio, e gestisce il payload.
Il veicolo è alimentato da batterie ricaricabili, che possono essere ricaricate sia dal modulo madre sia da pannelli fotovoltaici montati intorno al veicolo. Il consumo elettrico risulta molto basso consentendo un’autonomia di molti chilometri.
Grazie alle capacità di movimento e del sistema di posizionamento, il veicolo, può ritornare sul modulo madre.
Al veicolo può essere aggiunto un sistema di propulsione a reazione preferibilmente chimico monopropellente o a gas freddo, in modo da consentire balzi più lunghi, migliorare l’assetto, stabilizzare il veicolo durante le riprese. In caso accidentale di rovesciamento, il sistema propulsivo di tipo chimico ausiliario può rimettere in posizione il veicolo consentendone il ritorno sul modulo madre.

Claims (1)

  1. Rivendicazioni dell’Invenzione Industriale avente per titolo: ”Veicolo unmanned per esplorazione lunare” a corredo di una domanda di brevetto per invenzione industriale avente per titolo: " Veicolo unmanned per esplorazione lunare” 1. Un “Veicolo unmanned per esplorazione lunare” comprendente: • una molla posta nella parte inferiore del veicolo che comprimendosi e rilassandosi imprime al veicolo un moto oscillatorio consentendone lo spostamento lungo la superficie lunare; 2. Un “Veicolo unmanned per esplorazione lunare” secondo la rivendicazione precedente, caratterizzato dal fatto di comprendere: • all’interno del veicolo, due giroscopi (3) posti perpendicolarmente e azionati da un sistema elettromagnetico, collegati alla struttura tramite un giunto cardanico sostenuto da 3 pistoni (4) preferibilmente comandati magneticamente; 3. Un “Veicolo unmanned per esplorazione lunare” secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere: • un sistema elettronico di pilotaggio dei pistoni, i quali modificando l’inclinazione del veicolo, ne governano la direzione di marcia, detto sistema di pistoni aumenta la spinta della molla comprimendosi e rilassandosi nei tempi opportuni; 4. Un “Veicolo unmanned per esplorazione lunare” secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere: • un sistema di propulsione a reazione in grado di modificare la traiettoria del velivolo per consentire una maggiore stabilità durante i rilievi strumentali.
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US20060090938A1 (en) * 2004-11-04 2006-05-04 Minas Tanielian Robotic all terrain surveyor
WO2009094603A2 (en) * 2008-01-24 2009-07-30 Harold Rosen Spin-stabilized lander

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