Sistema de motorización con par de torsión adaptado para estructuras espaciales desplegables.

Dispositivo de motorización que comprende dos cilindros de devanado (1a,

1b) sustancialmente paralelos, almenos un elemento de unión (3) con una forma longitudinal, estando dicho elemento de unión (3) adaptado paramantener una distancia predeterminada entre dichos cilindros de devanado (1a, 1b) y estando enrollado alrededorde dichos cilindros de devanado (1a, 1b), presentando en consecuencia dicho elemento de unión (3) un punto decruce (C) situado entre dichos cilindros de devanado (1a, 1b), y al menos dos pistas flexibles (20a, 20b), estandofijada una pista flexible (20a, 20b) sobre cada cilindro de devanado (1a, 1b), estando dispuestas dichas pistasflexibles (20a, 20b) enfrentadas y presentando un punto de contacto (P), aplicándose una fuerza de pretensado adicho punto de contacto (P) de las pistas flexibles (20a, 20b) bajo el efecto de dicho elemento de unión (3),caracterizado porque dichas pistas flexibles (20a, 20b) presentan una forma de espiral, estando configurada dichaforma de la espiral de tal modo que el punto de contacto (P) entre las dos pistas flexibles (20a, 20b) en forma deespiral sea excéntrico con respecto a dicho punto de cruce (C) del elemento de unión (3), no encontrándosealineado dicho punto de contacto (P) y dicho punto de cruce (C) en un mismo eje paralelo a los ejes de revolución delos cilindros de devanado (1a, 1b), de tal modo que se aplica un par (R), que depende de la distancia (D) entre elpunto de contacto (P) y el punto de cruce (C), en dicho punto de contacto (P), estando dicho par (R) adaptado paraprovocar la rotación de las pistas flexibles (20a, 20b) entre sí.

Sistema de motorización con par de torsión adaptado para estructuras espaciales desplegables La presente invención se refiere al campo de los mecanismos de despliegue de apéndices espaciales, como antenas o generadores solares, por ejemplo.

Estos mecanismos comprenden unas líneas de articulaciones que utilizan, por lo general, unos componentes de motorización del tipo muelles de torsión, muelles de espiral o anillos de Carpentier, que permiten luchar contra los pares de resistencia y garantizar los márgenes necesarios en términos de pares generados con el fin de garantizar el despliegue completo de los apéndices.

En este contexto, los componentes de motorización conocidos presentan un par de motorización evolutivo o variable que implica una excesiva motorización que provoca golpes al final del despliegue.

Estos golpes pueden ser importantes y generar daños en los apéndices espaciales al final del despliegue, así como pares parásitos contraproducentes para el control del vehículo espacial. Para resolver este problema, las estructuras desplegables se dimensionan y se refuerzan de tal modo que puedan resistir los golpes de fin de carrera generados en su despliegue, pero esta solución no es satisfactoria e implica, en particular un incremento de peso para la estructura completa.

Algunos desarrollos han llevado a la implementación de mecanismos de despliegue con par de resistencia casi nulo. Este tipo de mecanismos, como la línea de articulación que se describe en la solicitud de patente FR 2635077, presentan la ventaja de requerir poca potencia de motorización y generan unos golpes de fin de carrera mínimos. Otros mecanismos son el fruto de mejoras aportadas al mecanismo anterior, en términos de masa y de volumen especialmente. Se da a conocer un mecanismo de despliegue de este tipo en la solicitud de patente FR 2902763.

Estos mecanismos de articulación, para el despliegue de apéndices espaciales, presentan sin embargo diferentes inconvenientes no resueltos en el estado de la técnica.

En primer lugar, los mecanismos conocidos, como los que se describen en las patentes FR 2635077 y FR 2902763, tienen una capacidad angular de despliegue limitada a 180º. Por otra parte, su cinemática de conjunto, debido a su estructura, genera unos pares de motorización muy irregulares. Por último, la velocidad de despliegue de los mecanismos de despliegue conocidos, tal y como ya se ha recordado, implican una restitución de energía al final de carrera, por lo tanto un golpe, ya que dicha velocidad de despliegue no está regulada.

Un objeto de la invención es, en particular, resolver los inconvenientes mencionados anteriormente. De este modo, para garantizar la posibilidad de realizar unos despliegues de más de 180º por medio de un mecanismo de motorización no sobredimensionado y que solo genere unos impactos muy mínimos al final del despliegue, la presente invención ofrece un sistema de motorización que se basa en el uso de dos pistas flexibles en forma de espiral, rotatorias la una respecto a la otra y configuradas para generar un par que se aplica en un punto de contacto entre las dos pistas flexibles.

De manera más precisa, la invención tiene por objeto un dispositivo de motorización que comprende dos cilindros de devanado sustancialmente paralelos, al menos un elemento de unión con una forma longitudinal, estando dicho elemento de unión adaptado para mantener una distancia predeterminada entre dichos cilindros de devanado, y enrollándose alrededor de dichos cilindros de devanado, y al estar enrollado alrededor de dichos cilindros presentando en consecuencia dicho elemento de unión un punto de cruce situado entre dichos cilindros de devanado, comprendiendo por otra parte el dispositivo de motorización al menos dos pistas flexibles, fijándose una pista flexible sobre cada cilindro de devanado, disponiéndose dichas pistas flexibles enfrentadas y presentando un punto de contacto, aplicándose una fuerza de pretensado a dicho punto de contacto de las pistas flexibles bajo el efecto de dicho elemento de unión; el dispositivo de motorización de acuerdo con la invención se caracteriza por el hecho de que dichas pistas flexibles presentan una forma de espiral, configurándose dicha forma de espiral de tal modo que el punto de contacto entre las dos pistas flexibles en forma de espiral sea excéntrico con respecto a dicho punto de cruce del elemento de unión, no encontrándose alineado dicho punto de contacto y dicho punto de cruce en un mismo eje paralelo a los ejes de revolución de los cilindros de devanado, de tal modo que se aplica un par que depende de la distancia entre el punto de contacto y el punto de cruce a dicho punto de contacto, estando dicho par adaptado para provocar la rotación de las pistas flexibles entre sí.

De manera ventajosa, la forma de la espiral se configura de tal modo que la distancia entre el punto de contacto entre las pistas flexibles y el punto de cruce del elemento de unión sea igual a un valor predeterminado y la elasticidad y la rigidez de las pistas flexibles se configuran de tal modo que controlen dicho par que se ejerce en dicho punto de contacto entre las pistas flexibles.

En un modo de realización particular, dicho par es constante. De acuerdo con otro modo de realización, dicho par es variable.

De manera ventajosa, el elemento de unión puede estar constituido por dos láminas flexibles de devanado.

De manera ventajosa, como alternativa, el elemento de unión puede estar constituido por un conjunto de cables.

De manera ventajosa, el dispositivo de motorización de acuerdo con la invención puede comprender un tope de fin de carrera.

De manera ventajosa, el dispositivo de motorización de acuerdo con la invención puede comprender un tope de antirretorno.

De manera ventajosa, las pistas flexibles pueden presentar una sección variable.

Se mostrarán otras características y ventajas de la invención por medio de la descripción que se da a continuación, que se hace en relación a los dibujos adjuntos que representan:

 la figura 1a: un mecanismo conocido de despliegue con anillo de Carpentier, en posición recogida;

 la figura 1b: un mecanismo conocido de despliegue con anillo de Carpentier, en posición desplegada;

 la figura 2: un esquema del sistema de motorización de acuerdo con la invención, en las posiciones recogida y

desplegada;

 las figuras 3a y 3b: unos ejemplos de formas espiral para las pistas flexibles del sistema de motorización de acuerdo con la invención;

 las figuras 3c y 3d: dos esquemas que muestran una pista flexible del sistema de motorización de acuerdo con la invención, sometida a diferentes fuerzas de pretensado;

 la figura 4: un sistema de motorización de acuerdo con la invención, equipado con un tope de fin de carrera;

 la figura 5: un ejemplo de aplicación del dispositivo de acuerdo con la invención con unas pistas de devanado con perfil variable.

La figura 1 presenta un esquema de un ejemplo de sistema conocido de motorización con anillo de Carpentier, integrado en un mecanismo de despliegue correspondiente a lo que divulga la solicitud de patente FR 0605653. Los cilindros de devanado 1a, 1b son sustancialmente paralelos y se sujetan mediante unas láminas de devanado 3, o mediante cualquier otro elemento adaptado, como por ejemplo unos cables, enrollados en forma de ocho alrededor de dichos cilindros de devanado 1a, 1b. Unas pistas flexibles 2a, 2b, parcialmente circulares, están respectivamente conectadas a cada uno de los cilindros de devanado 1a, 1b y dispuestas de tal modo que rodeen cada uno de los cilindros 1a, 1b. Las pistas flexibles 2a, 2b están dispuestas enfrentadas y en contacto entre sí. Las láminas de devanado 3 inducen una fuerza de pretensado que se aplica en el punto de contacto entre las pistas flexibles 2a, 2b. Debido a la geometría de base circular de los cilindros de devanado 1a, 1b y de las pistas de devanado 2a, 2b, el punto de contacto entre dichas pistas flexibles y el punto de cruce de dichas láminas de devanado 3 están alineadas en un eje longitudinal paralelo y equidistante de los ejes de revolución de los dos cilindros de devanado 1a, 1b. Unos apéndices, como unos generadores solares GS, se fijan sobre cada conjunto de cilindro de devanado / pista flexible 1a-2a / 1b-2b.

Como ya se sabe, un anillo de Carpentier 10 es una banda metálica fina y de sección curva, que se utiliza como muelle de motorización. Además, un anillo de Carpentier 10 presenta la ventaja de mantener un cierto grado de rigidez en la configuración abierta. En la figura 1a, el anillo de Carpentier 10 está cerrado y el dispositivo... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo de motorización que comprende dos cilindros de devanado (1a, 1b) sustancialmente paralelos, al menos un elemento de unión (3) con una forma longitudinal, estando dicho elemento de unión (3) adaptado para mantener una distancia predeterminada entre dichos cilindros de devanado (1a, 1b) y estando enrollado alrededor de dichos cilindros de devanado (1a, 1b) , presentando en consecuencia dicho elemento de unión (3) un punto de cruce (C) situado entre dichos cilindros de devanado (1a, 1b) , y al menos dos pistas flexibles (20a, 20b) , estando fijada una pista flexible (20a, 20b) sobre cada cilindro de devanado (1a, 1b) , estando dispuestas dichas pistas flexibles (20a, 20b) enfrentadas y presentando un punto de contacto (P) , aplicándose una fuerza de pretensado a dicho punto de contacto (P) de las pistas flexibles (20a, 20b) bajo el efecto de dicho elemento de unión (3) , caracterizado porque dichas pistas flexibles (20a, 20b) presentan una forma de espiral, estando configurada dicha forma de la espiral de tal modo que el punto de contacto (P) entre las dos pistas flexibles (20a, 20b) en forma de espiral sea excéntrico con respecto a dicho punto de cruce (C) del elemento de unión (3) , no encontrándose alineado dicho punto de contacto (P) y dicho punto de cruce (C) en un mismo eje paralelo a los ejes de revolución de los cilindros de devanado (1a, 1b) , de tal modo que se aplica un par (R) , que depende de la distancia (D) entre el punto de contacto (P) y el punto de cruce (C) , en dicho punto de contacto (P) , estando dicho par (R) adaptado para provocar la rotación de las pistas flexibles (20a, 20b) entre sí.

2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la forma de la espiral está configurada de tal modo que la distancia (D) entre el punto de contacto (P) entre las pistas flexibles (20a, 20b) y el punto de cruce

(C) del elemento de unión (3) sea igual a un valor predeterminado y porque la elasticidad y la rigidez de las pistas flexibles (20a, 20b) están configuradas de tal modo que controle dicho par (R) que se ejerce en dicho punto de contacto (P) entre las pistas flexibles (20a, 20b) .

3. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho par (R) es constante.

4. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque dicho par (R) es variable.

5. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el elemento de unión (3) está constituido por dos láminas de devanado flexibles.

6. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el elemento de unión (3) está constituido por un conjunto de cables.

7. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende un tope de fin de carrera (B) .

8. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende un tope antirretorno.

9. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las pistas flexibles (20a, 20b) presentan una sección variable.