Campo de la invención

La invención se refiere a un dispositivo para proporcionar retención y continuidad estructural entre dos elementos, como una nave espacial y una lanzadera (o una interfaz dispensadora). El dispositivo también es adecuado para sujetar y liberar otros elementos desplegables, como antenas, paneles solares, etc. La invención también se refiere a un conjunto que comprende dicho dispositivo de retención y liberación.

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 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 liberable 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 liberable.

El documento WO 2007007109 A1 presenta un mecanismo de liberación electromagnético que comprende una varilla accionada por un resorte que tiene un rebaje y un miembro de enclavamiento que se puede acoplar en el rebaje para bloquear el movimiento de la varilla. Un miembro de liberación retiene el miembro de enclavamiento acoplado en el rebaje en una primera posición del miembro de liberación y permite que el miembro de enclavamiento sea desacoplado del rebaje en una segunda posición del miembro de liberación. Un imán retiene el miembro de liberación en la primera posición y el mecanismo incluye medios tales como un resorte para mover al miembro de liberación a la segunda posición. Una bobina está dispuesta para desmagnetizar el imán por lo menos de tal manera que el miembro de liberación se mueve a la segunda posición, el miembro de enclavamiento se desacopla del rebaje y la varilla se mueve axialmente por la fuerza del resorte.

Estos dispositivos realizan satisfactoriamente la función de liberación. Sin embargo, existe la necesidad de proporcionar un dispositivo de retención y liberación para naves espaciales con una construcción simple que permita un fácil rearmado sin tener que reacondicionarlo después de la activación.

Sumario de la invención

El objeto de la invención es proporcionar un dispositivo de retención y liberación para naves espaciales que supere los inconvenientes mencionados.

La invención proporciona un dispositivo de retención y liberación para naves espaciales, configurado para la retención y liberación de un cuerpo liberable respecto a una estructura de soporte, que comprende:

- un perno de liberación configurado para mantener unidos el cuerpo liberable y la estructura de soporte en una posición de bloqueo del dispositivo de retención y liberación,

- un dispositivo de bloqueo para bloquear el perno de liberación en la estructura de soporte, comprendiendo el dispositivo de bloqueo una carcasa y un anillo segmentado, siendo la carcasa móvil en la dirección del eje del perno de liberación y el anillo segmentado configurado para expandirse radialmente, siendo la superficie externa del anillo segmentado y la superficie interna de una parte correspondiente de la carcasa superficies de acoplamiento inclinadas con respecto al eje del perno de liberación, de manera que en la posición de bloqueo del dispositivo de retención y liberación el perno de liberación está configurado para ser retenido por el anillo segmentado, - un sistema de extracción del perno de liberación, que comprende un muelle, un soporte superior, un soporte inferior y una tuerca entre el soporte superior y el soporte inferior, estando el muelle guiado por el soporte superior y el soporte inferior, en el que

- la carcasa del dispositivo de bloqueo comprende un extremo con una ranura pasante en su superficie, y el dispositivo de retención y liberación comprende adicionalmente:

- un sistema de liberación para actuar sobre el dispositivo de bloqueo, que comprende:

- una varilla con un pasador de bloqueo, teniendo la varilla la misma orientación que el perno de liberación, y estando el pasador de bloqueo configurado para cooperar con la ranura de la carcasa,

- un muelle de compresión, y

- un actuador, de manera que el actuador está configurado para bloquear la varilla en una posición de bloqueo del dispositivo de retención y liberación, y el muelle de compresión está dispuesto para estar en contacto con la carcasa del dispositivo de bloqueo y también está dispuesto alrededor de la varilla para hacer girar la varilla.

La invención también proporciona un conjunto de retención y liberación para naves espaciales que comprende un actuador central en la estructura de soporte rodeado por varios dispositivos de retención y liberación que tienen una parte en el cuerpo liberable y una parte en la estructura de soporte y están conectados al actuador central.

Las principales ventajas de la invención con respecto a los dispositivos de la técnica anterior son las siguientes:

- Es una liberación no explosiva.

- Permite un bajo choque. - Requiere una activación de bajo voltaje.

- Es capaz de ser rearmado por el usuario, tras su activación.

- No es necesario reacondicionarlo antes de volver a armarlo.

- Se pueden sincronizar varias liberaciones simultáneas.

Otra ventaja de la invención es que tiene una unión con perno precargada y es capaz de liberarla.

Otras características y ventajas de la presente invención se desprenderán de la siguiente descripción detallada de varias realizaciones ilustrativas de su objeto en relación con las figuras adjuntas.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 muestra una vista en sección del dispositivo de retención y liberación para naves espaciales en posición de bloqueo.

Las figuras 2 a 7 muestran una vista en sección del dispositivo de retención y liberación para naves espaciales en diferentes etapas durante el proceso de liberación.

La figura 8 muestra una vista detallada del anillo segmentado del dispositivo de retención y liberación para naves espaciales en la posición de la figura 1 .

La figura 9 muestra una vista detallada del anillo segmentado del dispositivo de retención y liberación en una posición abierta.

La figura 10 muestra una vista en perspectiva de un conjunto de retención y liberación de la invención.

Las figuras 11-14 muestran varias vistas de un conjunto de retención y liberación para naves espaciales de la invención en diferentes posiciones.

Descripción detallada de la invención Las figuras 1 y 2 muestran un dispositivo de retención y liberación para naves espaciales para la retención y liberación de un cuerpo liberable M (móvil) con respecto a una estructura de soporte F (fija), que comprende:

- un perno de liberación 1 configurado para mantener el cuerpo liberable M y la estructura de soporte F juntos en una posición de bloqueo del dispositivo de retención y liberación,

- un dispositivo de bloqueo para bloquear el perno de liberación 1 en la estructura de soporte F, comprendiendo el dispositivo de bloqueo una carcasa 3 y un anillo segmentado 2, siendo la carcasa 3 móvil en la dirección del eje del perno de liberación 1 y comprendiendo un extremo con una ranura pasante 15 en su superficie, y el anillo segmentado 2 configurado para expandirse radialmente, siendo la superficie externa del anillo segmentado 2 y la superficie interna de una parte de la carcasa 3 superficies de acoplamiento inclinadas con respecto al eje del perno de liberación 1 , de manera que en la posición de bloqueo del dispositivo de retención y liberación el perno de liberación 1 está configurado para ser retenido por el anillo segmentado 2,

- un sistema de liberación para actuar sobre el dispositivo de bloqueo, que comprende:

- un actuador 9,

- un vástago 5 con un pasador de bloqueo 6, teniendo el vástago 5 la misma orientación que el perno de liberación 1 , y el pasador de bloqueo 6 configurado para cooperar con la ranura 15 de la carcasa 3, y

- un muelle de compresión 10, de tal manera que el actuador 9 está configurado para bloquear la varilla 5 en una posición de bloqueo del dispositivo de retención y liberación, y el muelle de compresión 10 está dispuesto para estar en contacto con la carcasa 3 del dispositivo de bloqueo y también está dispuesto alrededor de la varilla 5 para hacer girar la varilla 5, y

- un sistema de extracción para el perno de liberación 1 , que comprende un muelle 14, un soporte superior 13, un soporte inferior 12 y una tuerca 11 entre el soporte superior 13 y el soporte inferior 12, siendo el muelle 14 guiado por el soporte superior 13 y el soporte inferior 12. La figura 1 muestra una vista en sección de un dispositivo de retención y liberación para naves espaciales de la invención en una posición de bloqueo, en la que un cuerpo liberable M está unido a una estructura de soporte F.

El dispositivo de bloqueo comprende una carcasa 3 y un anillo segmentado 2, y en la posición de bloqueo de la figura 1 el anillo segmentado 2 permanece cerrado debido a la acción de la carcasa 3. La superficie externa del anillo segmentado 2 y la superficie interna de la carcasa 3 son superficies de acoplamiento inclinadas con respecto al eje del perno de liberación 1. En la posición de la figura 1 , el anillo segmentado 2 retiene el perno de liberación 1 (en esta figura 1 , la base del perno de liberación 1 es retenida por el anillo segmentado 2; la figura 8 muestra un detalle del anillo segmentado 2 reteniendo la base del perno de liberación 1 en la posición de bloqueo).

El dispositivo de retención y liberación también puede comprender una carcasa externa 7 que soporta el actuador 9 y rodea la carcasa 3.

El actuador puede ser un freno magnético, pero también puede ser de otro tipo.

El perno de liberación 1 está precargado por la acción del muelle de compresión 14 y la tuerca 11 .

En la posición de la figura 1 , el actuador 9 bloquea el vástago 5, y el muelle de compresión 10 está en estado comprimido.

La figura 7 corresponde a una vista en sección de un dispositivo de retención y liberación para naves espaciales de la invención en una posición de liberación, en la que el cuerpo liberable M se libera de la estructura de soporte F.

Tras el envío de una orden eléctrica al actuador 9, la varilla 5 se libera, quedando libre para girar mediante el muelle de compresión 10 que también hace girar la varilla 5. La varilla 5 gira un cuarto de vuelta, con el pasador de bloqueo 6 moviéndose en la ranura 15 y guiado por ella, y el muelle de compresión 10 se expande, por lo que obliga a la carcasa 3 a moverse hacia abajo en la dirección del eje del perno de liberación 1 para liberar el anillo segmentado 2, el anillo segmentado 2 se expande entonces radialmente y cambia a su posición abierta (véase también la figura 9), el soporte 4 mantiene el anillo segmentado 2 abierto gracias al muelle de compresión 10. Con el anillo segmentado 2 en su posición abierta, el perno de liberación 1 se libera, pierde la precarga y es expulsado hacia el exterior por la acción del muelle 14 guiado por el soporte superior 13 y el soporte inferior 12, empujando el muelle 14 el soporte superior 13, para permitir la separación del cuerpo liberable M y la estructura de soporte F.

El dispositivo de retención y liberación puede ser rearmado siguiendo los mismos pasos hacia atrás, a su posición inicial para una nueva operación sin reacondicionamiento.

El dispositivo de bloqueo y el sistema de liberación pueden estar dispuestos en la estructura de soporte F.

El actuador 9 puede ser un freno magnético permanente que rodea la varilla 5.

Las superficies de acoplamiento del anillo segmentado 2 y la carcasa 3 pueden ser superficies cónicas.

Uno de los extremos del muelle de compresión 10 puede apoyarse en una superficie de un soporte 4 opuesta a la superficie de la carcasa 3 con la que el muelle de compresión 8 está dispuesto para estar en contacto.

El anillo segmentado 2 puede comprender tres sectores 2', 2", 2"'configurados para ser separados en la posición liberada del dispositivo de retención y liberación, como se muestra en la figura 9.

La figura 10 muestra un conjunto de retención y liberación 20 para naves espaciales de la invención con sus componentes, que permite un accionamiento de liberación mediante un actuador central 100 colocado en la estructura de soporte F. El conjunto de retención y liberación 20 también comprende varios dispositivos de retención y liberación 30 para naves espaciales de cualquiera de las realizaciones descritas, con una parte en el cuerpo liberable M y otra en la estructura de soporte F (véanse las figuras 11 a 14), y conectados al actuador central 100. Los dispositivos de retención y liberación 30 están configurados para separar el cuerpo liberable M de la estructura de soporte F en la posición de liberación.

Según una realización, el conjunto de retención y liberación 20 para vehículos espaciales puede tener el actuador central 100 conectado a los dispositivos de retención y liberación 30 por medio de un mecanismo de biela manivela 40, como se muestra en las figuras 10 a 14 en vista en perspectiva.

La figura 11 muestra una sección de la figura 10, con los dispositivos de retención y liberación 30 en la posición de retención. Tras el accionamiento del actuador central 100 (figuras 12 y 13), los dispositivos de retención y liberación 30 alcanzan la posición de liberación y el cuerpo liberable M se libera de la estructura de soporte F (figura 14).

Por consiguiente, el actuador central 100 permite la liberación simultánea de todos los dispositivos de retención y liberación 30.

Aunque la presente invención se ha descrito completamente en relación con las realizaciones preferidas, es evidente que pueden introducirse modificaciones dentro del alcance de la misma, no considerándose este limitado por dichas realizaciones, sino por el contenido de las siguientes reivindicaciones.