MÁSTIL TELESCÓPICO ESPACIAL CON ENCLAVAMIENTO BAJO ESFUERZO RESIDUAL DE APRIETE.

Mástil telescópico de sistema espacial que comprende: - una pluralidad de segmentos (2,

4, 5) cilíndricos coaxiales imbricados radialmente unos dentro de los otros, - un mecanismo (6, 7) motorizado de despliegue axial de los segmentos (4, 5) desde una posición retraída inicial en la cual los mismos están retraídos unos dentro de los otros, hasta una posición desplegada en la cual los mismos están enteramente desplegados en prolongación axial unos de otros, - en la unión de cada par de segmentos (2, 4, 5) adyacentes desplegados, un dispositivo de bloqueo axial y de enclavamiento automático de los dos segmentos desplegados uno con respecto al otro, comprendiendo dicho dispositivo de bloqueo axial y de enclavamiento: - un espaldón radial, llamado espaldón proximal (25), solidario de un segmento, llamado segmento móvil, a desplegar con respecto a otro segmento, llamado segmento fijo, y - un espaldón radial, llamado espaldón distal (24), solidario del segmento fijo, estando estos dos espaldones proximal (25) y distal (24) adaptados para quedar en contacto al final del despliegue del segmento móvil con respecto al segmento fijo, estando el espaldón proximal (25) situado antes del espaldón distal (24) con respecto al sentido de despliegue de tal manera que forma un tope axial de despliegue de los dos segmentos; caracterizado por el hecho de que dicho dispositivo de bloqueo axial y de enclavamiento comprende una pluralidad de pestillos (23, 31) repartidos en la periferia de la unión, - y de que los pestillos (23, 31) están repartidos en la periferia de los espaldones (24, 25) en contacto y adaptados para apretarlos uno contra el otro axialmente con un esfuerzo residual permanente de apriete elástico axial

La invención se refiere a un mástil telescópico de sistema espacial (como por ejemplo satélite espacial artificial, sonda espacial, vehículo espacial …).

Un mástil espacial puede servir por ejemplo para llevar un captador (magnetómetro, láser, cámara, emisor, receptor …) en su extremo distal, para así alejarlo del cuerpo principal del sistema espacial, para efectuar mediciones 5 en este cuerpo principal y/o para estar fuera de su influencia (en particular de naturaleza electromagnética (parásitos), óptica (ocultación), gravitacional o inercial). Por razones relativas al espacio necesario, un mástil de este tipo, cuya longitud debe poder ser de varios metros, debe estar replegado en el lanzamiento y debe ser desplegado únicamente cuando el sistema espacial esté en el espacio, y en particular en órbita, para ser así puesto en la posición de utilización del mástil. 10

Así pues, una de las soluciones en las que se ha pensado es la de prever un mástil telescópico (DE 3630746) que comprende una pluralidad de segmentos cilíndricos coaxiales imbricados radialmente unos dentro de otros. En posición inicial retraída, en el lanzamiento, los segmentos están retraídos unos dentro de los otros de forma tal que ocupan un espacio axial reducido. Un mecanismo motorizado de despliegue axial de los segmentos permite desplegarlos hasta una posición desplegada en la que los mismos quedan enteramente desplegados en prolongación 15 axial unos de otros, teniendo el mástil entonces su longitud nominal de funcionamiento.

Para mantener esta longitud e impedir toda retracción intempestiva, está previsto, en la unión de cada par de segmentos adyacentes desplegados, un dispositivo de bloqueo axial y de enclavamiento de los dos segmentos desplegados uno con respecto al otro, comprendiendo este dispositivo una pluralidad de pestillos repartidos en la periferia de la unión. La US 5315795 describe un ejemplo de mástil telescópico dotado de tales pestillos formados por 20 espigas radiales elásticamente retráctiles que se introducen en orificios.

En la concepción de tales mástiles telescópicos, es necesario conocer con gran precisión la longitud del mástil cuando el mismo está totalmente desplegado, y por ende dominar perfectamente el despliegue y el enclavamiento de los distintos segmentos sin juego unos con respecto a otros en el estado desplegado. Ahora bien, los pestillos del tipo de espigas elásticas que se introducen en orificios implican necesariamente la presencia de cierto juego y/o una 25 dificultad de introducción de cada espiga en el orificio correspondiente.

Es además necesario que las características dimensionales del mástil telescópico verificadas en tierra correspondan exactamente a las que se obtienen en el espacio, es decir que es necesario que la maniobra de despliegue, que debe ser controlada y automática, sea perfectamente reproducible.

Por otro lado, el mástil telescópico debe presentar una suficiente rigidez en flexión, con un primer modo propio a 30 una frecuencia propia superior a 1 Hz. Ahora bien, la obtención de una rigidez de este tipo se traduce en las estructuras que se han propuesto hasta la fecha en una masa por unidad de longitud desplegada superior a 3 kg/m. A la inversa, las versiones más aligeradas de tales mástiles telescópicos que se han propuesto hasta la fecha presentan una masa por unidad de longitud desplegada que sigue siendo superior a 0,9 kg/m, y un primer modo propio en flexión a 0,5 Hz aproximadamente. 35

En este contexto, la invención pretende proponer un mástil telescópico espacial de características dimensionales y mecánicas mejoradas para así arrojar una masa reducida.

Más en particular, la invención pretende proponer un mástil telescópico espacial que pueda presentar una masa por unidad de longitud desplegada inferior a 0,75 kg/m, permitiendo su integración a bordo de los sistemas espaciales livianos (tales como los satélites de menos de 250 kg), con un primer modo propio en flexión a una frecuencia propia 40 superior a 1 Hz.

La invención pretende igualmente proponer un mástil telescópico espacial que por añadidura sea particularmente resistente a los esfuerzos o a las variaciones de esfuerzos, a las dilataciones térmicas y a los efectos termoelásticos, y que conserve sus características dimensionales y mecánicas.

Así pues, la invención se refiere a un mástil telescópico de sistema espacial que comprende: 45

- una pluralidad de segmentos cilíndricos coaxiales imbricados radialmente unos dentro de los otros,

- un mecanismo motorizado de despliegue axial de los segmentos desde una posición retraída inicial en la cual los mismos están retraídos unos dentro de los otros, hasta una posición desplegada en la cual los mismos están enteramente desplegados en prolongación axial unos de otros,

- en la unión de cada par de segmentos adyacentes desplegados, un dispositivo de bloqueo axial y de enclavamiento 50 automático de los dos segmentos desplegados uno con respecto al otro, comprendiendo este dispositivo una pluralidad de pestillos repartidos en la periferia de la unión;

estando dicho mástil telescópico de sistema espacial caracterizado por el hecho de que dicho dispositivo de bloqueo

axial y de enclavamiento comprende:

- un espaldón radial, llamado espaldón proximal, solidario de un segmento, llamado segmento móvil, a desplegar con respecto a otro segmento, llamado segmento fijo, y

- un espaldón radial, llamado espaldón distal, solidario del segmento fijo, estando estos dos espaldones proximal y distal adaptados para quedar en contacto al final del despliegue del segmento móvil con respecto al segmento fijo, estando el 5 espaldón proximal situado antes del espaldón distal con respecto al sentido de despliegue de tal manera que forma un tope axial de despliegue de los dos segmentos,

- y de que los pestillos están repartidos en la periferia de los espaldones en contacto y adaptados para apretarlos uno contra el otro axialmente con un esfuerzo residual permanente de apriete elástico axial.

Un mástil telescópico según la invención presenta una rigidez muy grande en flexión en el estado desplegado y 10 una longitud predeterminada en el estado desplegado de gran precisión y perfectamente reproducible con gran fiabilidad, sin juego, para una pequeña masa lineal en el estado desplegado, y es susceptible de conservar sus propiedades dimensionales y mecánicas al verse sometido a esfuerzos o a variaciones de esfuerzos, a dilataciones térmicas o a efectos termoelásticos. Por otro lado, la presencia de un esfuerzo residual de apriete elástico axial entre los segmentos permite un montaje de tipo hiperestático entre los distintos segmentos y el mecanismo motorizado de 15 despliegue, puesto que los pestillos permiten cierto desplazamiento axial relativo en contra del esfuerzo de apriete axial. Por añadidura, el valor del esfuerzo residual permanente de apriete axial puede ser ajustado a un valor predeterminado en función de la aplicación.

Los pestillos de un mástil telescópico según la invención que mantienen un esfuerzo residual permanente de apriete elástico axial entre los espaldones en contacto a tope pueden ser objeto de distintas formas de realización. En 20 una forma de realización particularmente ventajosa, un mástil telescópico según la invención está también caracterizado por el hecho de que:

- comprende para cada segmento móvil una brida de arrastre que es solidaria del segmento móvil y es arrastrada en traslación axial de despliegue por el mecanismo motorizado de despliegue axial,

- cada pestillo comprende: 25

- un dedo de enganche que discurre axialmente hasta más allá del espaldón proximal del segmento móvil en el sentido de despliegue, siendo este dedo de enganche solidario de la brida de arrastre y estando dicho dedo de enganche adaptado para poder ser enganchado haciendo presa en un asiento de enclavamiento solidario del espaldón distal del segmento fijo, por lo cual se impide todo ulterior desplazamiento relativo del dedo de enganche con respecto al espaldón distal del segmento fijo en el sentido opuesto al sentido de despliegue, 30

- al menos un muelle, llamado muelle de apriete axial, interpuesto entre la brida de arrastre y el espaldón proximal del segmento móvil de forma tal que hace volver a la brida de arrastre y a cada dedo de enganche con respecto al espaldón... [Seguir leyendo]

1. Mástil telescópico de sistema espacial que comprende:

- una pluralidad de segmentos (2, 4, 5) cilíndricos coaxiales imbricados radialmente unos dentro de los otros,

- un mecanismo (6, 7) motorizado de despliegue axial de los segmentos (4, 5) desde una posición retraída inicial en la cual los mismos están retraídos unos dentro de los otros, hasta una posición desplegada en la 5 cual los mismos están enteramente desplegados en prolongación axial unos de otros,

- en la unión de cada par de segmentos (2, 4, 5) adyacentes desplegados, un dispositivo de bloqueo axial y de enclavamiento automático de los dos segmentos desplegados uno con respecto al otro,

comprendiendo dicho dispositivo de bloqueo axial y de enclavamiento:

- un espaldón radial, llamado espaldón proximal (25), solidario de un segmento, llamado segmento móvil, a 10 desplegar con respecto a otro segmento, llamado segmento fijo, y

- un espaldón radial, llamado espaldón distal (24), solidario del segmento fijo, estando estos dos espaldones proximal (25) y distal (24) adaptados para quedar en contacto al final del despliegue del segmento móvil con respecto al segmento fijo, estando el espaldón proximal (25) situado antes del espaldón distal (24) con respecto al sentido de despliegue de tal manera que forma un tope axial de despliegue de los dos segmentos; 15

caracterizado por el hecho de que dicho dispositivo de bloqueo axial y de enclavamiento comprende

una pluralidad de pestillos (23, 31) repartidos en la periferia de la unión,

- y de que los pestillos (23, 31) están repartidos en la periferia de los espaldones (24, 25) en contacto y adaptados para apretarlos uno contra el otro axialmente con un esfuerzo residual permanente de apriete elástico axial. 20

2. Mástil según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que:

- comprende para cada segmento móvil una brida de arrastre (13) que es solidaria del segmento móvil y es arrastrada en traslación axial de despliegue por el mecanismo (6, 7) motorizado de despliegue axial,

- cada pestillo (23, 31) comprende:

- un dedo de enganche (23) que discurre axialmente hasta más allá del espaldón proximal (25) del segmento 25 móvil en el sentido de despliegue, siendo este dedo de enganche (23) solidario de la brida de arrastre (13) y estando dicho dedo de enganche adaptado para poder ser enganchado haciendo presa en un asiento de enclavamiento (31) solidario del espaldón distal (24) del segmento fijo, por lo cual se impide todo ulterior desplazamiento relativo del dedo enganche (23) con respecto al espaldón distal (24) del segmento fijo en el sentido opuesto al sentido de despliegue, 30

- al menos un muelle (14, 15), llamado muelle de apriete axial (14, 15), interpuesto entre la brida de arrastre (13) y el espaldón proximal (25) del segmento móvil de forma que hace volver a la brida de arrastre (13) y a cada dedo de enganche (23) con respecto al espaldón proximal (25) del segmento móvil axialmente en el sentido opuesto al sentido de despliegue,

- estando la longitud de cada dedo de enganche (23) adaptada para que el enganche (23) de este dedo con 35 dicho asiento de enclavamiento (31) del segmento fijo requiera una carrera de despliegue de la brida de arrastre (13) en contra de la acción de cada muelle de apriete axial (14, 15), más allá de su posición en la que los espaldones (24, 25) quedan en contacto de tope axial.

3. Mástil según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que:

- la brida de arrastre (13) está situada antes del espaldón proximal (25) del segmento móvil, 40

- cada muelle de apriete axial (14, 15) es un muelle de compresión que tiende a apartar a la brida de arrastre (13) del espaldón proximal (25).

4. Mástil según una de las reivindicaciones 2 o 3, caracterizado por el hecho de que cada segmento móvil presenta un cuerpo (11) principal tubular de dimensión radial inferior a la dimensión radial de la brida de arrastre (13), y de que cada dedo de enganche (23) del segmento móvil discurre axialmente en el exterior del 45 cuerpo (11) principal tubular y está formado por una varilla (32) que es flexible elásticamente al menos radialmente hacia el interior y presenta un extremo libre (33) que forma un gancho, de forma tal que el enganche de cada dedo de enganche (23) del segmento móvil con dicho asiento de enclavamiento (31) del espaldón distal (24) del segmento fijo se produce por deformación elástica en flexión del dedo de enganche

(23) radialmente hacia el interior.

5. Mástil según la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que el extremo libre de cada dedo de enganche (23) presenta al menos un tramo (34) inclinado con respecto al eje del dedo de enganche (23), discurriendo este tramo inclinado (34) radialmente hacia el exterior más allá de la varilla (32) que forma el dedo de enganche (23) y estando dicho tramo inclinado adaptado para ponerse en contacto con una pared 5 interior (22) solidaria del espaldón distal (24) del segmento fijo, discurriendo dicho tramo inclinado (34) radialmente hasta una distancia del eje del mástil superior a la distancia entre dicha pared interior (22) y el eje del mástil, de forma tal que provoca, bajo el efecto del despliegue, la deformación en flexión elástica del dedo de enganche (23).

6. Mástil según una de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado por el hecho de que cada dedo de enganche 10 (23) y dicho asiento de enclavamiento (31) del segmento fijo están adaptados para formar un enclavamiento normalmente irreversible del dedo de enganche (23) con respecto al espaldón distal (24) del segmento fijo.

7. Mástil según una de las reivindicaciones 2 a 6, caracterizado por el hecho de que el mecanismo (6, 7) motorizado de despliegue axial de los segmentos comprende un tornillo sin fin (7) axial central y, para cada segmento a desplegar, dedos de engrane (16) que van en la brida de arrastre (13) y se extienden radialmente 15 hacia el interior para poder cooperar por engrane con este tornillo central (7).

8. Mástil según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por el hecho de que cada espaldón proximal (25) y cada espaldón distal (24) comprende una pared que está realizada en forma de corona plana y se extiende en un plano transversal radial al eje de despliegue.

9. Mástil según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por el hecho de que el segmento móvil se 20 extiende radialmente en el interior segmento fijo, extendiéndose el espaldón proximal (25) del segmento móvil radialmente hacia el exterior con respecto a una pared exterior cilíndrica (20) del cuerpo principal del segmento móvil, extendiéndose el espaldón distal (24) del segmento fijo radialmente hacia el interior con respecto a una pared interior cilíndrica (19) del cuerpo principal del segmento fijo.

10. Mástil según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por el hecho de que comprende: 25

- un segmento proximal (2) solidario del mecanismo (6, 7) motorizado de despliegue,

- un segmento distal (4) cuyo extremo distal (9) forma el extremo libre distal del mástil en posición desplegada,

- al menos un segmento intermedio (5) interpuesto radialmente entre el segmento proximal (2) y el segmento distal (4),

- para cada segmento intermedio (5), un mecanismo (36, 39, 40) de bloqueo axial de este segmento 30 intermedio (5) con respecto al segmento que le es inmediatamente adyacente del lado del segmento proximal, estando este mecanismo (36, 39, 40) de bloqueo axial adaptado para poder ser liberado al final del despliegue del segmento intermedio adyacente al segmento intermedio (5) del lado del segmento distal.

11. Mástil según la reivindicación 10, caracterizado por el hecho de que el mecanismo (36, 39, 40) de bloqueo axial comprende una varilla de mando (36) que va guiada en traslación axial con respecto al espaldón distal 35 (24) del segmento intermedio (5) y está adaptada para poder ser empujada por la brida de arrastre (13) del segmento móvil inmediatamente adyacente desplegado con respecto al segmento intermedio (5) al final del despliegue de este segmento móvil, para así liberar a una bola (39) de bloqueo que va en el segmento intermedio (5) y se extiende radialmente hacia el exterior para, en posición de bloqueo, quedar alojada en un vaciado (40) del segmento inmediatamente adyacente hacia el exterior a este segmento intermedio (5). 40

12. Mástil según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado por el hecho de que cada segmento (2, 4, 5) comprende un cuerpo principal (11) formado por un tubo cilíndrico de revolución de material compuesto compatible con el ambiente espacial.