DISPOSITIVO DE FIJACION DE UN ESPEJO VITROCERAMICO O CERAMICO SOBRE UNA ESTRUCTURA MONTADA A BORDO DE UN INGENIO ESPACIAL QUE FUNCIONA A TEMPERATURA CRIOGENICA.

Conjunto que comprende un espejo vitrocerámico o cerámico y un dispositivo de fijación del espejo sobre una estructura montada a bordo de un ingenio espacial,

comprendiendo el mencionado espejo una estructura alveolar, caracterizado porque al menos un alveolo comprende un resalte de vidrio (11) que presenta una parte intermediaria en una dirección perpendicular (Dy) al plano del espejo desde la base del alveolo y una parte terminal perpendicular a la indicada parte intermediaria con el fin de constituir un resalte en forma de T, porque el indicado dispositivo de fijación comprende una pieza de sujeción (33) que sujeta la parte terminal del resalte según una dirección paralela a la parte intermediaria y medios de fijación (5) de la indicada pieza de sujeción sobre la estructura embarcada y porque comprende además patines (66) para asegurar el contacto entre la parte terminal del resalte y la pieza de sujeción, comprendiendo los patines un cabezal pivotante constituido por una primera parte (66a) en contacto con la parte terminal del resalte que presenta una superficie plana y una superficie convexa y por una segunda parte (66b) que presenta una superficie cóncava complementaria a la de la primera parte, realizando así un cabezal pivotante

Dispositivo de fijación de un espejo vitrocerámico o cerámico sobre una estructura montada a bordo de un ingenio espacial que funciona a temperatura criogénica.

El ámbito de la invención es el de los espejos montados a bordo de ingenios espaciales de tipo satélite de observación. Para este tipo de aplicación algunas misiones implican disponer de telescopios que funcionen a temperaturas criogénicas del orden de los 100ºK, en un campo de longitudes de onda visibles. Las ópticas, particularmente los grandes espejos primarios, son generalmente de vitrocerámica o cerámica y más precisamente de Zérodur, vidrio de la Sociedad Schott que presenta el gran interés de tener un coeficiente de dilatación térmica extremadamente bajo.

Los espejos montados a bordo de grandes dimensiones que pueden típicamente tratarse de estructuras con una envergadura superior a 1 metro y un espesor del orden de algunos centímetros, experimentan fuertes variaciones de temperatura durante el funcionamiento operacional (en órbita) y tensiones mecánicas muy fuertes durante la fase de lanzamiento desde la tierra hasta su estación en el espacio. La figura 1 ilustra un ejemplo de espejo en Zérodur 1, estructura ultra ligera del orden de los 36 kg/m² que comprende tres puntos de fijación 3 introducidos en alveolos 2 de una estructura alveolar que permite una reducción de peso embarcado.

El espejo 1 que comprende una superficie alveolar está generalmente fijado sobre una estructura tal como la ilustrada en la figura 2 que comprende una estructura soporte (panel o marco) 4 que puede particularmente ser de fibra de carbono. Puede fijarse a ésta estructura soporte por mediación de dispositivos de fijación 3 del espejo pudiendo ventajosamente encontrarse en número de tres (soporte isostático) y comprendiendo medios 5 de fijación/unión de estos mencio-nados dispositivos sobre el panel de soporte (piezas rígidas sobre 2 ejes y flexibles en todos los demás componentes).

La figura 3 ilustra un dispositivo de fijación mecánica según la técnica conocida que permite fijar el espejo al panel de soporte. En el interior de al menos un alveolo y en este caso tres (si el espejo está fijado en tres puntos), el dispositivo de fijación 3 comprende una pieza cónica que ejerce una presión sobre dos patines 6 según una dirección Dx paralela al plano del espejo. El inconveniente de este tipo de dispositivo de fijación reside en las tensiones ejercidas en el seno del vidrio, que son en el caso presente, ejercidas en tracción y sobre todo ampliamente en flexión mientras que la resistencia particularmente de la vitrocerámica en este tipo de tensiones no es muy elevada. El problema es tanto más crucial cuando el dispositivo de fijación debe permitir soportar las cargas de vibración inherentes a la fase de lanzamiento.

El documento US 5.917.644 muestra un dispositivo de fijación de espejo utilizando tensiones de compresión.

En este contexto, la presente invención propone un dispositivo de fijación que utiliza tensiones de tipo compresión pura, es decir en una dirección perpendicular a la dirección Dx, siendo la resistencia del vidrio en este tipo de tensiones bastante mejor que la resistencia del vidrio en las tensiones de tracción o de cizallamiento.

Más precisamente la invención tiene por objeto un conjunto que comprende un espejo de vitrocerámica o cerámica y un dispositivo de fijación del espejo sobre una estructura montada a bordo de un ingenio espacial, comprendiendo el indicado espejo una estructura alveolar, caracterizado porque al menos un alveolo que comprende un resalte de vidrio que presenta una parte intermediaria en una dirección perpendicular al plano del espejo desde la base del alveolo y una parte terminal llamada talón, perpendicular a la indicada parte intermediaria (el talón) con el fin de constituir un resalte en forma de T, el indicado dispositivo comprende una pieza de sujeción que aprieta la parte terminal del resalte (el talón) según una dirección paralela a la parte intermediaria y medios de fijación de la indicada pieza de sujeción sobre la estructura embarcada.

Las ventajas del dispositivo según la invención residen particularmente en el hecho de soportar las cargas de vibración debidas al lanzamiento (a la temperatura ambiente) y seguidamente, en funcionamiento en frío, liberar las tensiones con el fin de limitar al máximo las deformaciones inducidas a nivel de la superficie activa del espejo.

Según una variante de la invención, la pieza de sujeción comprende una abertura principal de idéntica forma que el resalte de vidrio (el bloque principal).

Según una variante de la invención, la pieza de sujeción comprende además segundas aberturas según una dirección paralela a la parte intermediaria del resalte, estando las indicadas aberturas equipadas con tornillos para bloquear la pieza de sujeción contra el resalte de vidrio.

Según la invención, el dispositivo de fijación comprende además patines para asegurar el contacto entre la parte terminal del resalte (el talón) y la pieza de sujeción.

Ventajosamente, puede comprender dos series de patines en contacto con cada una de las superficies de la parte terminal del resalte.

Según la invención, los patines comprenden una primera parte en contacto con la parte terminal del resalte que presenta una superficie plana y una superficie convexa y una segunda parte que presenta una superficie cóncava complementaria con la de la primera parte (realizando así un cabezal pivotante):

Según una variante de la invención, los patines se realizan en un material con fuerte coeficiente de dilatación térmica tipo aluminio.

Según una variante de la invención, la pieza de sujeción se realiza en un material con coeficiente de dilatación térmica muy bajo de tipo aleación de hierro níquel de tipo Invar (Sté. Goodfellow).

Según una variante de la invención, la superficie de los patines en contacto con la parte terminal del resalte comprende además una capa de material blando de tipo oro que permite mejorar el contacto con relación a los estados superficiales y por consiguiente homogeneizar las tensiones. Ventajosamente, la pieza de sujeción puede comprender además células de presión entre los tornillos y los patines.

Según una variante de la invención, la pieza de sujeción comprende además terceras aberturas según una dirección perpendicular a la de las segundas aberturas y que pueden recibir tornillos de retención en el montaje, en contacto con los patines.

Según una variante de la invención, la pieza de sujeción comprende cuatro aberturas destinadas para recibir medios para fijar la indicada pieza de sujeción sobre la estructura embarcada.

La invención se comprenderá mejor con la lectura de la descripción que sigue dada a título no limitativo y gracias a las figuras adjuntas entre las cuales:

- La figura 1 ilustra un ejemplo de espejo espacial según la técnica conocida destinado para ser fijado sobre una estructura embarcada;

- La figura 2 ilustra un ejemplo del conjunto embarcado en un ingenio espacial que comprende un espejo y una estructura de fijación, según la técnica conocida;

- La figura 3 ilustra un ejemplo de dispositivo de fijación de espejo según la técnica conocida;

- La figura 4 ilustra un ejemplo de dispositivo de fijación sobre un espejo según la invención;

- Las figuras 5a, 5b y 5c ilustran respectivamente una vista en perspectiva, en sección y por encima del ejemplo del dispositivo mostrado en la figura 4;

- Las figuras 6a y 6b ilustran dos ejemplos de medios de fijación del dispositivo de fijación según la invención, sobre una estructura embarcada a bordo de un ingenio espacial;

- La figura 7 ilustra una vista fragmentada de los patines utilizados en un ejemplo de dispositivo de fijación según la invención.

Según la invención, el espejo destinado para ser fijado a una estructura embarcada a bordo de un ingenio espacial comprende una estructura aligerada alveolar. La superficie intermedia del espejo con el dispositivo de fijación está constituida por resaltes de vidrio que comprenden cada uno una parte intermediaria y una parte terminal en forma de talón. Las dos alas de este talón son tomadas con pinzas por una pieza de sujeción que comprende tornillos. Las fuerzas de sujeción solo crean tensiones de compresión en el vidrio según una dirección Dy perpendicular al talón, ilustrado en la...

1. Conjunto que comprende un espejo vitrocerámico o cerámico y un dispositivo de fijación del espejo sobre una estructura montada a bordo de un ingenio espacial, comprendiendo el mencionado espejo una estructura alveolar, caracterizado porque al menos un alveolo comprende un resalte de vidrio (11) que presenta una parte intermediaria en una dirección perpendicular (Dy) al plano del espejo desde la base del alveolo y una parte terminal perpendicular a la indicada parte intermediaria con el fin de constituir un resalte en forma de T, porque el indicado dispositivo de fijación comprende una pieza de sujeción (33) que sujeta la parte terminal del resalte según una dirección paralela a la parte intermediaria y medios de fijación (5) de la indicada pieza de sujeción sobre la estructura embarcada y porque comprende además patines (66) para asegurar el contacto entre la parte terminal del resalte y la pieza de sujeción, comprendiendo los patines un cabezal pivotante constituido por una primera parte (66a) en contacto con la parte terminal del resalte que presenta una superficie plana y una superficie convexa y por una segunda parte (66b) que presenta una superficie cóncava complementaria a la de la primera parte, realizando así un cabezal pivotante.

2. Conjunto según la reivindicación 1, caracterizado porque la pieza de sujeción comprende una abertura principal (13) de idéntica forma que el resalte de vidrio.

3. Conjunto según la reivindicación 2, caracterizado porque la pieza de sujeción comprende además segundas aberturas (73) equipadas con tornillos (77) para bloquear la pieza de sujeción contra el resalte de vidrio.

4. Conjunto según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los patines se realizan en un material con coeficiente de dilatación térmica elevado de tipo aluminio.

5. Conjunto según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la pieza de sujeción se realiza en un material con bajo coeficiente de dilatación térmica de tipo Invar.

6. Conjunto según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la superficie de los patines en contacto con la parte terminal del resalte comprende además una capa de material blando de tipo oro que permite mejorar el contacto con relación a los estados superficiales y por consiguiente homogeneizar las tensiones.

7. Conjunto según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la pieza de sujeción comprende además células de presión (88) entre los tornillos y los patines.

8. Conjunto según una de las reivindicaciones 6 ó 7, caracterizado porque la pieza de sujeción comprende además terceras aberturas (93) según una dirección perpendicular a la de las primeras aberturas primarias y que pueden recibir tornillos de retención de los patines en el montaje (99).

9. Conjunto según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la pieza de sujeción comprende cuartas aberturas (35) destinadas a recibir medios (5) para fijar la indicada pieza de sujeción sobre la estructura embarcada.

10. Estructura embarcada a bordo de un ingenio espacial que comprende al menos un conjunto según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes.