VEHÍCULO ESPACIAL CON UN DISPOSITIVO DE SUJECIÓN Y DE SEPARACIÓN.

Vehículo espacial de varias piezas con un dispositivo de sujeción y de separación entre módulos del vehículo espacial de varias piezas,

es decir, entre una cápsula de retorno (1) y un módulo de alimentación (2) asignado, compuesto por una construcción de tirantes (7) en forma de elementos estructurales, compuesta de varias piezas y dispuesta entre la cápsula de retorno (1) y el módulo de alimentación (2), estando realizadas como elementos de sujeción (3) las zonas finales orientadas hacia la cápsula de retorno (1), caracterizado porque los elementos de sujeción (3) engranan en casquillos (8) asignados por encima de un escudo primario de protección contra el calor (4) y dispuestos en una envoltura (11) aerodinámica exterior de la cápsula de retorno (1) por encima de la transición del escudo principal contra el calor (4) hacia un aislamiento térmico (12) posterior, pudiendo realizarse una separación controlable mediante la liberación de los elementos de sujeción (3) a través de elementos de explosión (13)

Vehículo espacial con un dispositivo de sujeción y de separación.

La invención se refiere a un vehículo espacial de varias piezas con un dispositivo de sujeción y de separación entre módulos del vehículo espacial de varias piezas, es decir, entre una cápsula de retorno y un módulo de alimentación asignado, compuesto por una construcción de tirantes, compuesta de varias piezas y dispuesta entre la cápsula de retorno y el módulo de alimentación, estando realizadas como elementos de sujeción las zonas finales orientadas hacia la cápsula de retorno.

Los sistemas de sujeción y de separación de este tipo entre distintos módulos se usan especialmente en vehículos espaciales que no retornan completamente a la tierra, sino en los que, antes de la reentrada en la atmósfera terrestre, por ejemplo, una cápsula de retorno se separa de su módulo de alimentación o de otras piezas del vehículo espacial.

Los vehículos espaciales basados en esta técnica de cápsulas de retorno se conocen ya desde hace tiempo en diferentes variantes y modelos. Los modelos conocidos tienen en común que en ellos la cápsula de retorno debe estar unida fijamente con la unidad de alimentación durante la fase de despegue y durante el vuelo en órbita, y de que el mecanismo de sujeción tiene que transmitir las fuertes cargas de vibración y fuerzas de aceleración que se producen entonces. En los vehículos espaciales conocidos hasta ahora, para este fin, o bien, se usan pernos explosivos que transmiten la fuerza y que, a través del escudo principal de calor transmiten las fuerzas entre la unidad de alimentación y la cápsula y que se hacen explotar antes de la reentrada en la atmósfera terrestre, para separar los dos módulos uno de otro, o bien, cintas de sujeción fijadas al módulo de alimentación que sujetan la cápsula con su escudo de calor en superficies de apoyo correspondientes en el módulo de alimentación. Esta última disposición mencionada requiere para una unión no positiva fiable, especialmente en caso de solicitaciones de vibración, unas construcciones inferiores suficientemente resistentes a la tracción y la presión y, por tanto, relativamente pesadas, mientras los pasos a través del escudo principal de calor, necesarios para esta disposición, hacen necesarias al mismo tiempo unas juntas complejas y unas construcciones inferiores resistentes al calor. Se añade que una transmisión de fuerza a través del o por el escudo de calor requiere el uso de materiales de protección contra el calor tenaces al impacto y estancos y, por tanto, pesados. Los materiales modernos de protección contra el calor de cerámica o de cerámica de un compuesto de fibras como, por ejemplo, el carbón/carbón, el carbono o el C/SiC junto a su construcción inferior, en cambio, son muy ligeros y rígidos, pero no presentan una aptitud óptima para la transmisión directa de fuerzas de presión y de tracción.

Un dispositivo de sujeción y de separación entre una cápsula de retorno y un módulo de alimentación asignado se conoce por el documento US-A-6,135,391. Este dispositivo presenta como elemento estructural una construcción de tirantes dispuesta entre la cápsula de retorno y el módulo de alimentación. Las zonas finales orientadas hacia la cápsula de retorno están realizadas como elementos de sujeción que agarran la cápsula de retorno por el borde del escudo primario de protección contra el calor, siendo posible una separación controlable mediante la liberación de los elementos de sujeción a través de elementos de explosión. De esta forma, se consigue una disposición relativamente complicada sin introducir fuerzas directamente en la estructura de la cápsula de retorno.

Por lo tanto, la invención tiene el objetivo de realizar un mecanismo de sujeción y de separación del tipo mencionado al principio, de tal forma que mantenga el escudo principal contra el calor y la construcción inferior libres de cargas por vibración y cargas estáticas, y de tal forma que, en lugar de ello, introduce las fuerzas originadas de la forma más directa en la estructura de la cápsula, que soporta la carga.

La invención consigue este objetivo de tal forma que los elementos de sujeción engranan en casquillos asignados por encima de un escudo primario de protección contra el calor y dispuestos en una envoltura aerodinámica exterior de la cápsula de retorno por encima de la transición del escudo principal contra el calor hacia un aislamiento térmico posterior, pudiendo realizarse una separación controlable mediante la liberación de los elementos de sujeción a través de elementos de explosión.

Mediante la configuración prevista, la fuerza no se conduce a través del escudo principal contra el calor, y ni el material del escudo primario de protección contra el calor ni la construcción inferior tienen que concebirse para las fuerzas que se originan. También se evitan pasos para pernos que conducen la fuerza por el escudo principal de calor, que en esta zona altamente solicitada a temperatura constituirían unos puntos débiles críticos en el escudo contra el calor, cuyo aislamiento haría necesario un elevado gasto analítico, constructivo y de material. Dado que las grapas de sujeción previstas en la invención agarran por encima el borde del escudo primario contra el calor introduciendo las fuerzas de sujeción así directamente en la estructura primaria de la cápsula, no son necesarios pasos en el escudo principal contra el calor de la cápsula y se puede prever un escudo cerámico contra el calor, eficiente y al mismo tiempo ligero. Esto permite una considerable simplificación tanto de la construcción del escudo contra el calor como de la estructura secundaria subyacente que soporta la carga.

Otras formas de realización ventajosas se caracterizan por las propiedades de las demás reivindicaciones subordinadas.

A continuación, la invención se describe en detalle con la ayuda de ejemplos de realización representados en el dibujo. Muestran:

la figura 1 una representación de principio de una cápsula de retorno con un dispositivo de sujeción y de separación hacia un módulo de alimentación, en el estado unido;

la figura 2 una representación de principio como en la figura 1, en el estado separado;

la figura 3 una representación de detalle aumentada de una disposición para la unión según las figuras 1 y 2.

Una estructura de principio de una disposición con una cápsula de retorno 1 con un dispositivo de sujeción y de separación está representada según las figuras 1 y 2. De esta forma es posible conducir las fuerzas originadas durante el despegue y durante el vuelo en órbita, desde un módulo de alimentación 2 asignado, a través de una provista de un número de elementos de sujeción 3 dispuestos en el lado circunferencial, elementos estructurales 7 de tirantes y pernos alojados de forma articulada, directamente a la estructura primaria portante de la cápsula de retorno 1, situada debajo del revestimiento aerodinámico. Los elementos estructurales 7 se extienden alrededor del borde del escudo contra el calor 4 de la cápsula de retorno 1. Durante la separación de la cápsula de retorno 1 del módulo de alimentación 2, los elementos de sujeción 3 se separan por presión a través de resortes 5 dejando libre así el módulo de reentrada, es decir, la cápsula de retorno 1.

En el presente caso están previstos seis grupos de tirantes portantes como elementos estructurales 7, que en sus extremos superiores llevan respectivamente un elemento de sujeción 3 para el engrane. El anillo exterior constituye el borde superior de la estructura portante del módulo de alimentación 2, que absorbe las cargas de la cápsula de retorno 1. Como se puede ver en la representación de detalle de la figura 3, los elementos estructurales 7 absorben respectivamente las fuerzas del módulo de alimentación 2 y las conducen a otro tirante configurado como elemento de sujeción 3, que en este lugar perfora la envoltura exterior 11 aerodinámica de la cápsula de retorno 1 por encima de la transición del escudo principal contra el calor 4 al aislamiento térmico 12 posterior, engranando en casquillos 8 configurados correspondientemente en la envoltura 11 aerodinámica. Dentro de la envoltura 11 aerodinámica, el elemento estructural 7 portante se ramifica en varios tirantes 14, en este caso tres, que transmiten las fuerzas a la estructura primaria de la cápsula de retorno 1.

En el ejemplo de realización según las figuras 1 y 2, para la separación de...

1. Vehículo espacial de varias piezas con un dispositivo de sujeción y de separación entre módulos del vehículo espacial de varias piezas, es decir, entre una cápsula de retorno (1) y un módulo de alimentación (2) asignado, compuesto por una construcción de tirantes (7) en forma de elementos estructurales, compuesta de varias piezas y dispuesta entre la cápsula de retorno (1) y el módulo de alimentación (2), estando realizadas como elementos de sujeción (3) las zonas finales orientadas hacia la cápsula de retorno (1), caracterizado porque los elementos de sujeción (3) engranan en casquillos (8) asignados por encima de un escudo primario de protección contra el calor (4) y dispuestos en una envoltura (11) aerodinámica exterior de la cápsula de retorno (1) por encima de la transición del escudo principal contra el calor (4) hacia un aislamiento térmico (12) posterior, pudiendo realizarse una separación controlable mediante la liberación de los elementos de sujeción (3) a través de elementos de explosión (13).

2. Vehículo espacial de varias piezas con un dispositivo de sujeción y de separación según la reivindicación 1, caracterizado porque la construcción de tirantes (7, 27) en forma de elementos estructurales, al pasar por la envoltura (11) aerodinámica de la cápsula de retorno (1), convergen en al menos un tirante (14).

3. Vehículo espacial de varias piezas con un dispositivo de sujeción y de separación según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la construcción de tirantes (7, 27) situada fuera de la cápsula de retorno (1) está alojada de forma giratoria a través de una bisagra elástica (5, 25).