WO2021136851A1 - Dispositivo de retención y liberación - Google Patents

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WO2021136851A1
WO2021136851A1 PCT/ES2019/070900 ES2019070900W WO2021136851A1 WO 2021136851 A1 WO2021136851 A1 WO 2021136851A1 ES 2019070900 W ES2019070900 W ES 2019070900W WO 2021136851 A1 WO2021136851 A1 WO 2021136851A1
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release
retention
release device
distal
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Inventor
Fernando José CESPEDOSA CASTÁN
José Luis MORA PLAZA
Rubén CASADO MONTIANO
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Airbus Defence And Space, S.A.
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    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00—Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/222—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles for deploying structures between a stowed and deployed state
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B64G1/00—Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/42—Arrangements or adaptations of power supply systems
    • B64G1/44—Arrangements or adaptations of power supply systems using radiation, e.g. deployable solar arrays

Definitions

  • the present invention relates to a retention and release device, mainly used in space systems. It is especially applicable to deployable antennas, reflectors and panels stacked on satellite walls, but it is also suitable for other types of structures, whether stacked or not.
  • clamping and releasing devices specially adapted for use in spatial support structures, known as retention and release systems or mechanisms, which are suitable for the selective clamping and release of separable and / or deployable bodies from a spatial support structure. .
  • Document EP 2298648 A1 referring to a "retention and release device”, describes a device for the retention and release of a deployable body mounted on a support structure, the device being capable of being actuated between a folded condition and a released condition, and comprising a pair of subassemblies, each to be attached to the deployable body or to the support structure, these subassemblies comprising mating surfaces that engage each other in the folded condition to substantially prevent lateral movement of the deployable body in relation to the support structure; a tensioned releasing element that is connected to both sub-assemblies, which exerts a compression preloading action on said sub-assemblies that holds them together; a force measurement system that allows monitoring of the aforementioned compression preload action; a release device to release said preload, which allows free separation of the subassemblies; and a preload applying mechanism built into the device such that it applies a substantially pure tension preload to the Mberable tensioned member.
  • the invention provides a retention and release device, suitable for retaining and releasing at least two liberated bodies with respect to a support structure, comprising:
  • distal subassembly comprising suitable attachment means to be attached to a first releasable body, and a deployable element connected to the rest of the distal subassembly by means of elastic means,
  • release bolt that in the retained position of the retention and release device longitudinally traverses the proximal subassembly, the distal subassembly and the intermediate subassembly, one end of the release bolt being attached to the deployable element of the distal subassembly, and the opposite end of the release bolt attached to the actuator after passing through the proximal subassembly, such that in the held position of the device the release bolt holds the three subassemblies together.
  • the configuration of the invention allows the reduction of the mechanical shock caused by the actuators and the reduction in the number of devices and, therefore, the minimization of single point failures.
  • Another advantage of the invention is that it allows the bodies or structures to be released to be stackable thanks to the configuration of the sub-assemblies that guarantee the contact coupling and the correct separation distance between them.
  • Fig. 1 is a perspective view of a set of two retention and release devices according to an embodiment of the invention, a support structure and two bodies held by the devices.
  • Fig. 2a is a cross-sectional view of one embodiment of a retainer and release device of the invention in a retained position.
  • Fig. 2b is a cross-sectional view of one embodiment of a retention and release device of the invention in a deployed position.
  • Fig. 3a is a perspective view of one embodiment of a retention and release device of the invention in a deployed position.
  • Fig. 3b is a perspective view of another embodiment of a retention and release device of the invention in a deployed position.
  • Fig. 4a is a cross-sectional view of the retention and release device of Fig. 3a in a detent position.
  • Fig. 4b is a cross-sectional view of the retention and release device of Fig. 3b in a detent position.
  • Figure 1 shows a perspective view of a set of two retention and release devices 1 according to an embodiment of the invention, a support structure 2 on which the devices 1 are mounted, and a first body 4 and a second body 3 subject by devices 1.
  • proximal and distal are with respect to the support structure 2.
  • Figure 2a shows a configuration of an embodiment of a retainer and release device 1 of the invention in a retained position.
  • the device 1 comprises: - a proximal subassembly 5 suitable to be attached to the support structure 2,
  • distal subassembly 7 comprising attachment means 9 as a suitable support to be fixed to the first releasable body 4, and a deployable element 10 connected to the rest of the distal subassembly 7 by means of an elastic means 11 as a spring,
  • an actuator 13 attached to the proximal subassembly 5, - an intermediate subassembly 6 aligned with the proximal subassembly 5 and with the distal subassembly 7, comprising attachment means 9, as a suitable support to be fixed to a second releasable body 3, comprising the proximal subassembly 5 and intermediate subassembly 6 engaging surfaces 8, 8 'which can be coupled together, distal subassembly 7 and intermediate subassembly 6 comprising contact surfaces 12, 12' which can be coupled together, and
  • FIG. 3b and 4b show another embodiment of a retention and release device 1 of the invention, which further comprises a further intermediate subassembly 15.
  • the additional intermediate subassembly 15 comprises attachment means 9 (as a support) suitable for attachment to a body release it, and is capable of being engaged with and aligned with contact surfaces between distal subassembly 7 and intermediate subassembly 6, such that release bolt 14 traverses all subassemblies 5, 6, 15, 7 in the retained position .
  • the additional intermediate subassembly 15 can also be coupled between the proximal subassembly 5 and the intermediate subassembly 6.
  • the intermediate subassembly 6 can comprise a longitudinal extension 16 as a continuation of the contact surface 8 'that can be coupled with the proximal subassembly 5.
  • the additional intermediate subassemblies 15 can also comprise a longitudinal extension 16' as a continuation of the contact surface that it can be coupled with the adjacent subset.
  • the intermediate subassembly 6 and the at least one additional intermediate subassembly 15 have different lengths (for example, the longitudinal extensions 16, 16 'are different), to allow the retention and release of different bodies of each subset 6, 15 (see figure 4b).
  • the intermediate subassembly 6 and the at least one additional intermediate subassembly 15 have the same configuration, therefore they are interchangeable in the device 1.
  • the ends of the release bolt 14 may be threaded, to allow adequate fixation with the deployable element 10 of the distal subassembly 7 and with the actuator 13 in the detent position.
  • the actuator 13 is a release actuator (for example, it could be a non-explosive actuator).
  • the distal subassembly 7 may further include a sensor 17 (shown in Figures 4a and 4b) to measure the preload of the release bolt 14. The preload can be measured at any time, on the ground or even in flight.
  • Figures 2b and 3a show the embodiment of the retention and release device 1 of Figures 2a and 4a of the invention in a deployed position
  • Figure 3b shows the embodiment of a retention and release device 1 of Figure 4b of the invention in a deployed position.
  • the release process begins with the activation of the actuator 13 after receiving an electrical signal.
  • the preloaded release bolt 14 is released from its connection with the actuator 13, and longitudinally traverses the intermediate sub-assembly 6 and the additional intermediate sub-assemblies 15 (in case the device 1 also comprises additional intermediate sub-assemblies 15).
  • the release bolt 14 stops at the distal subassembly 7 and protrudes from the free end of the distal subassembly 7, so that the deployable element 10 attached to the release bolt 14 expands the spring. In this way the subsets 5, 6, 7, 15 are separated and the objects 3, 4 are released at the same time.
  • the release bolt 14 After release, the release bolt 14 is placed in a safe position, for example to avoid electrical interference with the radiation surface, in case the released object is an antenna.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Clamps And Clips (AREA)

Abstract

Dispositivo de retención y liberación (1), adecuado para la retención y liberación de al menos dos cuerpos liberables (4, 3) con respecto a una estructura de soporte (2), que comprende: - un subconjunto proximal (5) adecuado para unirse a la estructura de soporte (2), - un subconjunto distal (7) que comprende medios de unión (9) adecuados para unirse a un primer cuerpo liberable (4), y un elemento desplegable (10) conectado al resto del subconjunto distal (7) por medio de medios elásticos (11), - un actuador (13) unido al subconjunto proximal (5), - un subconjunto intermedio (6) alineado con el subconjunto proximal (5) y con el subconjunto distal (7), que comprende medios de unión (9) adecuados para unirse a un segundo cuerpo liberable (3), comprendiendo el subconjunto proximal (5) y el subconjunto intermedio (6) unas superficies de contacto (8, 8') que pueden acoplarse entre sí, comprendiendo el subconjunto distal (7) y el subconjunto intermedio (6) unas superficies de contacto (12, 12') que pueden acoplarse entre sí, y - un bulón de liberación (14) que en posición retenida del dispositivo de retención y liberación (1) atraviesa longitudinalmente el subconjunto proximal (5), el subconjunto distal (7) y el subconjunto intermedio (6), estando un extremo del bulón de liberación (14) unido al elemento desplegable (10) del subconjunto distal (7), y estando el extremo opuesto del bulón de liberación (14) unido al actuador (13) después de atravesar el subconjunto proximal (5), de tal forma que en la posición retenida del dispositivo (1) el bulón de liberación (14) mantiene los tres subconjuntos (5, 6, 7) juntos.

Description

Dispositivo de retención y liberación
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un dispositivo de retención y liberación, principalmente utilizado en sistemas espaciales. Es especialmente aplicable a antenas desplegables, reflectores y paneles apilados sobre paredes de satélites, pero también es adecuado para otros tipos de estructuras, ya sean apiladles o no.
Antecedentes de la invención
Actualmente existen dispositivos de sujeción y liberación especialmente adaptados para su uso en estructuras de soporte espacial, conocidos como sistemas o mecanismos de retención y liberación, que son adecuados para la sujeción y liberación selectiva de cuerpos separables y/o desplegables de una estructura de soporte espacial.
El documento EP 2298648 A1 , referido a un "dispositivo de retención y liberación", describe un dispositivo para la retención y liberación de un cuerpo desplegable montado en una estructura de apoyo, siendo el dispositivo susceptible de ser accionado entre una condición de plegado y una condición liberada, y que comprende un par de submontajes, cada uno ellos para ser anexado al cuerpo desplegable o a la estructura de apoyo, comprendiendo estos submontajes superficies de acoplamiento que se encajan entre sí en la condición de plegado para evitar, sustancialmente, el movimiento lateral del cuerpo desplegable en relación con la estructura de apoyo; un elemento tensado liberadle que está conectado a ambos submontajes, que ejerce una acción de precarga a la compresión sobre dichos submontajes que los mantiene juntos; un sistema de medición de fuerzas que permite la monitorización de la citada acción de precarga a la compresión antes citada; un dispositivo de liberación para liberar la citada precarga, que permite la separación libre de los submontajes; y un mecanismo que aplica una precarga integrado en el dispositivo tal que aplica una precarga de tensión sustancialmente pura al elemento tensado Mberable.
Estos dispositivos realizan la función de sujeción y liberación de forma satisfactoria. Sin embargo, estos dispositivos trabajan individualmente cuando hay varios cuerpos que tienen que ser sujetados a la estructura de soporte, así que en estos casos es necesario recurrir a varios dispositivos de retención y liberación. Sumario de la invención
Así, pues, es un objeto de la invención proporcionar un dispositivo de retención y liberación que pueda proporcionar retención y liberación para varios cuerpos a la vez.
La invención proporciona un dispositivo de retención y liberación, adecuado para retener y liberar al menos dos cuerpos liberadles con respecto a una estructura de soporte, que comprende:
- un subconjunto proximal adecuado para unirse a la estructura de soporte,
- un subconjunto distal que comprende medios de unión adecuados para unirse a un primer cuerpo liberadle, y un elemento desplegadle conectado al resto del subconjunto distal por medio de medios elásticos,
- un actuador unido al subconjunto proximal,
- un subconjunto intermedio alineado con el subconjunto proximal y con el subconjunto distal, que comprende medios de unión adecuados para unirse a un segundo cuerpo liberadle, comprendiendo el subconjunto proximal y el subconjunto intermedio unas superficies de contacto que pueden acoplarse entre sí, comprendiendo el subconjunto distal y el subconjunto intermedio unas superficies de contacto que pueden acoplarse entre sí, y
- un bulón de liberación que en posición retenida del dispositivo de retención y liberación atraviesa longitudinalmente el subconjunto proximal, el subconjunto distal y el subconjunto intermedio, estando un extremo del bulón de liberación unido al elemento desplegable del subconjunto distal, y estando el extremo opuesto del bulón de liberación unido al actuador después de atravesar el subconjunto proximal, de tal forma que en la posición retenida del dispositivo el bulón de liberación mantiene los tres subconjuntos juntos.
La configuración de la invención permite la reducción del choque mecánico causado por los actuadores y la reducción en el número de dispositivos y, por lo tanto, la minimización de los fallos de punto único. Otra ventaja de la invención es que permite que los cuerpos o estructuras a liberar sean apilables gracias a la configuración de los subconjuntos que garantizan el acoplamiento por contacto y la distancia de separación correcta entre ellos.
Otras características y ventajas de la presente invención se comprenderán a partir de la siguiente descripción detallada de una realización ilustrativa y sin limitar su objeto en relación con las figuras adjuntas.
Descripción de las figuras
La Fig. 1 es una vista en perspectiva de un conjunto de dos dispositivos de retención y liberación según una realización de la invención, una estructura de soporte y dos cuerpos sujetos por los dispositivos.
La Fig. 2a es una vista en sección transversal de una realización de un dispositivo de retención y liberación de la invención en una posición retenida.
La Fig. 2b es una vista en sección transversal de una realización de un dispositivo de retención y liberación de la invención en una posición desplegada. La Fig. 3a es una vista en perspectiva de una realización de un dispositivo de retención y liberación de la invención en una posición desplegada.
La Fig. 3b es una vista en perspectiva de otra realización de un dispositivo de retención y liberación de la invención en una posición desplegada.
La Fig. 4a es una vista en sección transversal del dispositivo de retención y liberación de la Fig. 3a en una posición retenida.
La Fig. 4b es una vista en sección transversal del dispositivo de retención y liberación de la Fig. 3b en una posición retenida.
Descripción detallada de la invención La figura 1 muestra una vista en perspectiva de un conjunto de dos dispositivos de retención y liberación 1 según una realización de la invención, una estructura de soporte 2 sobre la que se encuentran montados los dispositivos 1 , y un primer cuerpo 4 y un segundo cuerpo 3 sujetos por los dispositivos 1. En este documento, se entiende que los términos relativos "proximal" y "dista!" son con respecto a la estructura de soporte 2.
La figura 2a muestra una configuración de una realización de un dispositivo de retención y liberación 1 de la invención en una posición retenida. En esta realización, el dispositivo 1 comprende: - un subconjunto proximal 5 adecuado para unirse a la estructura de soporte 2,
- un subconjunto distal 7 que comprende medios de unión 9 como un soporte adecuado para fijarse al primer cuerpo liberable 4, y un elemento desplegable 10 conectado al resto del subconjunto distal 7 mediante un medio elástico 11 como un resorte,
- un actuador 13 unido al subconjunto proximal 5, - un subconjunto intermedio 6 alineado con el subconjunto proximal 5 y con el subconjunto distal 7, que comprende medios de unión 9, como un soporte adecuado para fijarse a un segundo cuerpo liberable 3, comprendiendo el subconjunto proximal 5 y el subconjunto intermedio 6 unas superficies de contacto 8, 8' que pueden acoplarse entre sí, comprendiendo el subconjunto distal 7 y el subconjunto intermedio 6 unas superficies de contacto 12, 12' que pueden acoplarse entre sí, y
- un bulón de liberación 14 que en la posición retenida del dispositivo de retención y liberación 1 de la figura 2a atraviesa longitudinalmente el subconjunto proximal 5, el subconjunto distal 7 y el subconjunto intermedio 6. En la posición retenida del dispositivo 1 , un extremo del bulón de liberación 14 se une al elemento desplegable 10 del subconjunto distal 7, y el extremo opuesto del bulón de liberación 14 se une al actuador 13 después de atravesar el subconjunto proximal 5, de tal forma que en la posición retenida del dispositivo 1 el bulón de liberación 14 mantiene los tres subconjuntos 5, 6, 7 juntos. Las figuras 3b y 4b muestran otra realización de un dispositivo de retención y liberación 1 de la invención, que además comprende un subconjunto intermedio adicional 15. El subconjunto intermedio adicional 15 comprende medios de unión 9 (como un soporte) adecuados para unirse a un cuerpo liberadle, y es capaz de ser acoplado con superficies de contacto entre el subconjunto distal 7 y el subconjunto intermedio 6 y alineado con ellos, de modo que el bulón de liberación 14 atraviesa todos los subconjuntos 5, 6, 15, 7 en la posición retenida. El subconjunto intermedio adicional 15 también puede acoplarse entre el subconjunto proximal 5 y el subconjunto intermedio 6.
Hay que tener en cuenta que es posible incluir más de un subconjunto intermedio adicional 15, lo que permite utilizar el dispositivo de sujeción y liberación 1 para el número deseado de cuerpos liberadles al mismo tiempo.
El subconjunto intermedio 6 puede comprender una extensión longitudinal 16 como continuación de la superficie de contacto 8' que puede ser acoplada con el subconjunto proximal 5. Los subconjuntos intermedios adicionales 15 también pueden comprender una extensión longitudinal 16' como continuación de la superficie de contacto que puede ser acoplada con el subconjunto adyacente.
De acuerdo con una realización del dispositivo 1 , el subconjunto intermedio 6 y el al menos un subconjunto intermedio adicional 15 tienen diferentes longitudes (por ejemplo, las extensiones longitudinales 16, 16' son diferentes), para permitir la retención y liberación de diferentes cuerpos de cada subconjunto 6, 15 (véase la figura 4b).
Según otra realización del dispositivo 1 , el subconjunto intermedio 6 y el al menos un subconjunto intermedio adicional 15 tienen la misma configuración, por lo que son intercambiables en el dispositivo 1 .
Los extremos del bulón de liberación 14 pueden ser roscados, para permitir una fijación adecuada con el elemento desplegable 10 del subconjunto distal 7 y con el actuador 13 en la posición retenida.
Según otra realización, el actuador 13 es un actuador de liberación (por ejemplo, podría tratarse de un actuador no explosivo). El subconjunto distal 7 puede incluir adicionalmente un sensor 17 (mostrado en las figuras 4a y 4b) para medir la precarga del bulón de liberación 14. La precarga se puede medir en cualquier momento, en tierra o incluso durante el vuelo.
Las figuras 2b y 3a muestran la realización del dispositivo de retención y liberación 1 de las figuras 2a y 4a de la invención en una posición desplegada, y la figura 3b muestra la realización de un dispositivo de retención y liberación 1 de la figura 4b de la invención en una posición desplegada.
El proceso de liberación comienza con la activación del actuador 13 después de recibir una señal eléctrica. El bulón de liberación 14 precargado se libera de su unión con el actuador 13, y atraviesa longitudinalmente el subconjunto intermedio 6 y los subconjuntos intermedios adicionales 15 (en caso de que el dispositivo 1 también comprenda subconjuntos intermedios adicionales 15).
El bulón de liberación 14 se detiene en el subconjunto distal 7 y sobresale del extremo libre del subconjunto distal 7, de modo que el elemento desplegable 10 unido al bulón de liberación 14 expande el muelle. De esta manera se separan los subconjuntos 5, 6, 7, 15 y se liberan al mismo tiempo los objetos 3, 4.
Después de la liberación, el bulón de liberación 14 se coloca en una posición segura, por ejemplo para evitar interferencias eléctricas con la superficie de radiación, en caso de que el objeto liberado se trate de una antena.
Aunque la presente invención ha sido completamente descrita en relación con realizaciones preferidas, es evidente que pueden realizarse modificaciones dentro de su alcance, no considerando esto como limitado por estas realizaciones, sino por el contenido de las siguientes reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES
1.- Dispositivo de retención y liberación (1), adecuado para la retención y liberación de al menos dos cuerpos liberables (4, 3) con respecto a una estructura de soporte (2), que comprende: - un subconjunto proximal (5) adecuado para unirse a la estructura de soporte (2),
- un subconjunto distal (7) que comprende medios de unión (9) adecuados para unirse a un primer cuerpo liberable (4), y un elemento desplegable (10) conectado al resto del subconjunto distal (7) por medio de medios elásticos (11), y
- un actuador (13) unido al subconjunto proximal (5), caracterizado por que el dispositivo (1 ) comprende adicionalmente:
- un subconjunto intermedio (6) alineado con el subconjunto proximal (5) y con el subconjunto distal (7), que comprende medios de unión (9) adecuados para unirse a un segundo cuerpo liberadle (3), comprendiendo el subconjunto proximal (5) y el subconjunto intermedio (6) unas superficies de contacto (8, 8') que pueden acoplarse entre sí, comprendiendo el subconjunto distal (7) y el subconjunto intermedio (6) unas superficies de contacto (12, 12') que pueden acoplarse entre sí, y
- un bulón de liberación (14) que en posición retenida del dispositivo de retención y liberación (1) atraviesa longitudinalmente el subconjunto proximal (5), el subconjunto distal (7) y el subconjunto intermedio (6), estando un extremo del bulón de liberación (14) unido al elemento desplegable (10) del subconjunto distal (7), y estando el extremo opuesto del bulón de liberación (14) unido al actuador (13) después de atravesar el subconjunto proximal (5), de tal forma que en la posición retenida del dispositivo (1) el bulón de liberación (14) mantiene los tres subconjuntos (5, 6, 7) juntos.
2.- Dispositivo de retención y liberación (1 ), según la reivindicación 1 , que adicionalmente comprende al menos un subconjunto intermedio adicional (15) que comprende medios de sujeción (9) adecuados para unirse a un cuerpo liberable, pudiendo acoplarse el al menos un subconjunto intermedio adicional (15) con superficies de contacto entre dos de los otros subconjuntos y alinearse con ellos, de forma que el bulón de liberación (14) atraviesa todos los subconjuntos.
3.- Dispositivo de retención y liberación (1), según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los medios de sujeción (9) son soportes. 4.- Dispositivo de retención y liberación (1), según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el subconjunto Intermedio (6) comprende una extensión longitudinal (16) como continuación de la superficie de contacto que puede acoplarse al subconjunto proxlmal (5).
5.- Dispositivo de retención y liberación (1), según la reivindicación 2, en el que los subconjuntos Intermedios adicionales (15) comprenden una extensión longitudinal (16') como continuación de la superficie de contacto acopladle con el subconjunto adyacente.
6.- Dispositivo de retención y liberación (1), según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los extremos del bulón de liberación (14) son roscados.
7.- Dispositivo de retención y liberación (1), según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el actuador (13) es un actuador de liberación.
8.- Dispositivo de retención y liberación (1), según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el subconjunto distal (7) comprende un sensor (17) para medir la precarga del bulón de liberación (14).
9.- Dispositivo de retención y liberación (1), según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el medio elástico (11) es un muelle.
10.- Dispositivo de retención y liberación (1), según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 9, en el que el subconjunto Intermedio (6) y el al menos un subconjunto Intermedio adicional (15) tienen la misma configuración.
11.- Dispositivo de retención y liberación (1), según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 9, en el que el subconjunto Intermedio (6) y el al menos un subconjunto Intermedio adicional
(15) tienen longitudes diferentes.
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