Montaje aislante contra vibraciones de bajo perfil, multidireccional, altamente amortiguado de forma pasiva.

Un dispositivo aislante contra vibraciones (100) que comprende:

un elemento de flexión (10) que comprende secciones flexibles superior e inferior (11,12) generalmente alineadas con un eje longitudinal común;

una lámina de material viscoelástico (VEM) (71, 72, 73, 74) que tiene una primera y una segunda superficies faciales de modo tal que la primera superficie facial se fija tanto a las secciones flexibles superior como inferior;

una lámina forzada rígida (81, 82, 83, 84) fijada a la segunda superficie facial de la lámina de VEM de modo tal que el movimiento de la sección flexible superior con relación a la sección flexible inferior está restringido por la lámina forzada rígida e induce allí el corte de la lámina de VEM;

donde las secciones flexibles superior e inferior (11, 12) tienen cada una un medio de fijación y una porción próxima a la fijación (21, 22) de modo tal que la porción próxima a la fijación de la sección flexible superior es una distancia mínima controlada desde la porción próxima a la fijación de la sección flexible inferior,

donde el elemento de flexión comprende además al menos una sección de bucle flexible (31, 32, 33, 34),

donde las porciones próximas a la fijación de las secciones flexibles superior e inferior (11, 12) están conectadas entre sí dentro del elemento de flexión mediante la al menos una sección de bucle de flexión, y donde al menos una sección de bucle flexible (31, 32, 33, 34) es de forma independiente y sección transversal en relación a las porciones próximas a la fijación de las secciones flexibles superior e inferior, y es de una forma y sección transversal independientes con relación a la distancia mínima controlada entre las porciones próximas a la fijación de las secciones flexibles superior e inferior.

Montaje aislante contra vibraciones de bajo perfil, muItidireccional, altamente amortiguado de forma pasiva Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere a un aparato de aislante contra vibraciones y cargas de impacto, amortiguado pasivamente, apto para utilizar en la protección de hardware y cargas útiles contra las cargas de impacto y vibración dañinas, en particular las cargas extremas que se observan en sistemas de lanzamiento de naves espaciales.

La aptitud de aislar cargas útiles contra la carga de impacto y vibración de una estructura de soporte o vehículo, o a la inversa para aislar una estructura o vehículo de las vibraciones de un motor u otra carga útil que induce a vibración, es de gran valor para las industrias aeroespacial, automotriz y de vehículos a nivel mundial. Un montaje aislante de impacto, altamente amortiguado, multidireccional, pasivo conocido para una nave espacial se divulga en la patente US622961. Un montaje elástico conocido para una suspensión de la carrocería de un vehículo se divulga en la patente EP36873. La aptitud particular para proporcionar amortiguación pasiva sustancial y aislamiento contra vibraciones en forma compacta y liviana, junto con una vía de carga elástica, de alta resistencia completamente lineal ha sido la resistencia del dispositivo divulgado en la patente de los Estados Unidos N.° 6,22,961.

Otra característica de rendimiento que se desea dentro de los dispositivos de aislamiento contra vibraciones es la capacidad de proporcionar una conformidad independiente y ampliamente controlable en todas las direcciones de carga de vibración sin sacrificar la resistencia y la linealidad del comportamiento, y sin sacrificar la compacidad o peso.

La alta resistencia y el rendimiento de deformación de carga lineal en todas las direcciones son altamente deseables a obligatorio en la mayoría de las aplicaciones de aislamiento contra vibraciones. Para las aplicaciones de vehículos lanzadores de naves espaciales, la gran magnitud de aceleraciones de vehículos que poseen componentes direccionales tanto longitudinales como laterales requiere que se mantenga la alta resistencia en todas las direcciones. Además, la dinámica general del sistema de la nave espacial y del sistema del vehículo lanzador debe ser predecible y cuidadosamente controlada, en virtud de lo cual no se compromete la demanda de evitar elastómeros no lineares con la vía de carga. Además, los entornos de cargas extremas hacen aumentar los requerimientos de tamaño y resistencia del hardware de Interfaz de carga útil y carga útil a vehículo lanzador, de forma tal que los requerimientos de masa y espacio del aparato deben minimizarse continua y agresivamente, minimizando así el impacto de diseño en cascada al hardware de soporte.

Un dispositivo aislante contra vibraciones de tres ejes patentado anteriormente en parte por los Inventores de la presente, divulgado en la Solicitud de Patente de los Estados Unidos N.° 6,29,183, proporcionó el cumplimiento multidireccional, linealmente elástico, de alta resistencia, Independientemente controlable que se desea, pero con cierto sacrificio en la compacidad longitudinal. La amortiguación dentro de dicho dispositivo se limitó también al enfoque de amortiguación de lámina forzada sobre desviación del haz del momento, y eficaz principalmente para los movimientos longitudinales. La amortiguación en las direcciones laterales del dispositivo fue leve y por lo tanto requería el agregado de una amortiguación de movimiento lateral significativo a través de medios separados del dispositivo.

El dispositivo de la Patente de los Estados Unidos N.° 6,199,81, divulgado por los dos Inventores de esta solicitud y de la cual la Patente de los Estados Unidos N.° 6,29,183 fue una extensión, fue el primero de su tipo en proporcionar un dispositivo aislante contra vibraciones amortiguado pasivamente con alta resistencia y rendimiento elástico lineal. Otros enfoques anteriores de aislamiento contra vibraciones e ¡mplementadón de amortiguación donde se utilizan elastómeros en la vía de carga primaria son Inferiores a los que mantienen el uso de materiales linealmente elásticos de alta resistencia en toda la vía de carga primaria. El dispositivo de la Patente de los Estados Unidos N.° 6,199,81 permaneció relativamente rígido contra la carga lateral en comparación a su carga longitudinal y por lo tanto no permitió los niveles deseados de aislamiento contra vibraciones orientada lateralmente. Por lo tanto, el dispositivo de la Patente de los Estados Unidos N.° 6,29,183 respondió a la necesidad del cumplimiento de una vibración lateral mejorada, pero tuvo sus propias limitaciones en cuanto a un perfil más alto y amortiguación liviana.

La presente invención aborda la necesidad de un dispositivo aislante contra vibraciones altamente amortiguado, pasivo que proporciona cumplimiento independiente y ampliamente controlable en todas las direcciones de la carga de vibración sin sacrificar la resistencia y la linealidad del comportamiento, y sin sacrificar la compacidad o el peso.

Sumario de la invención

De acuerdo con la presente invención se proporciona un dispositivo aislante contra vibraciones de acuerdo con la reivindicación 1. La invención descrita en el presente es un montaje aislante contra vibraciones, pasivo y altamente amortiguado, de bajo perfil que en multiplicidad proporciona un sistema de montaje de aislamiento contra vibraciones completo de carga. Proporciona una conformidad determinable Independientemente en todas las

direcciones de carga de vibración sin sacrificar resistencia y linealidad del comportamiento, y sin sacrificar significativamente la compacidad de la interfaz carga útil-vehículo o del peso. Proporciona una amortiguación sustancial y una resultante reducción de la transmisión de carga de vibración desde la base del soporte hasta la carga útil utilizando la amortiguación de la lámina forzada de tipo pared de corte introducida en el dispositivo predecesor de la Patente de los Estados Unidos N.° 6,22,961.

Comprendido dentro del montaje ensamblado hay un elemento de flexión que opcionalmente es una construcción de una pieza, pero puede también estar de forma ensamblada. En relación común con el montaje aislante contra vibraciones, una carga útil se fija a una sección flexible superior y un vehículo lanzador o base de soporte se fija a una sección flexible inferior del elemento flexible del montaje. La posición y relación direccional general de la carga útil en relación al vehículo lanzador define la dirección longitudinal comúnmente entendida del vehículo articulado, y de modo similar las secciones flexible superior y flexible inferior se consideran generalmente alineadas a esta dirección longitudinal o eje, y se describen aquí de aquel modo. El eje longitudinal del vehículo articulado puede sin embargo definirse en cualquier dirección en la cual ocurre la carga y en la cual pueda desearse la implementación del aislamiento contra vibraciones. Por lo tanto, la descripción de la invención divulgada como alineada generalmente a un eje longitudinal común no debe interpretarse como una restricción de cualquier eje de espacio fijo.

La invención se compone además de una capa de material viscoelástico (VEM) que se fija tanto a la sección flexible superior como inferior del elemento de flexión. Adicionalmente, a la cara opuesta de la capa de VEM, se fija una lámina forzada relativamente rígida que se extiende entre las secciones flexibles superior e inferior del elemento de flexión.

Atributos específicos del elemento de flexión y aplicación de amortiguación se combinan para lograr un montaje aislante contra vibraciones de diseño novedoso. Una característica de la presente invención mantenida de la invención a que se hace referencia en la Patente de los Estados Unidos N.° 6,22,961 es la orientación de la capa de VEM forzada con relación al elemento de flexión. El VEM y las láminas forzadas, en lugar de reposar sobre la parte superior de un haz de flexión y ser forzadas solo a cumplir con la forma curvada de dicho haz individual, son según se describen anteriormente, fijadas a y sobre los lados de un elemento de flexión en forma de una pared de corte. El VEM forzado de aquel modo se opone al movimiento de traslación relativo entre las secciones flexibles superior e inferior del elemento de flexión. El movimiento de traslación relativo de la sección flexible superior con relación a la sección flexible inferior, a pesar de ser menor, induce un corte significativo en la capa de VEM forzada. Con la capa de VEM forzada aplicada a la superficie exterior del elemento de flexión, se logran porcentajes de amortiguación crítica significativamente superiores... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo aislante contra vibraciones (1) que comprende:

un elemento de flexión (1) que comprende secciones flexibles superior e inferior (11,12) generalmente alineadas con un eje longitudinal común;

una lámina de material viscoelástico (VEM) (71, 72, 73, 74) que tiene una primera y una segunda superficies faciales de modo tal que la primera superficie facial se fija tanto a las secciones flexibles superior como inferior;

una lámina forzada rígida (81, 82, 83, 84) fijada a la segunda superficie facial de la lámina de VEM de modo tal que el movimiento de la sección flexible superior con relación a la sección flexible inferior está restringido por la lámina forzada rígida e induce allí el corte de la lámina de VEM;

donde las secciones flexibles superior e inferior (11, 12) tienen cada una un medio de fijación y una porción próxima a la fijación (21, 22) de modo tal que la porción próxima a la fijación de la sección flexible superior es una distancia mínima controlada desde la porción próxima a la fijación de la sección flexible inferior,

donde el elemento de flexión comprende además al menos una sección de bucle flexible (31, 32, 33, 34),

donde las porciones próximas a la fijación de las secciones flexibles superior e inferior (11, 12) están conectadas entre sí dentro del elemento de flexión mediante la al menos una sección de bucle de flexión, y donde al menos una sección de bucle flexible (31, 32, 33, 34) es de forma independiente y sección transversal en relación a las porciones próximas a la fijación de las secciones flexibles superior e inferior, y es de una forma y sección transversal Independientes con relación a la distancia mínima controlada entre las porciones próximas a la fijación de las secciones flexibles superior e inferior.

2. El dispositivo (1) de la reivindicación 1, donde el elemento de flexión está compuesto de material elástico lineal de alta resistencia.

3. El dispositivo (1) de la reivindicación 1, donde la al menos una sección de bucle flexible está compuesta de múltiples secciones de bucle flexibles (31, 32, 33, 34) donde cada sección de bucle flexible fija la porción próxima a la fijación de la sección flexible superior a la porción próxima a la fijación de la sección flexible inferior.

4. El dispositivo (1) de la reivindicación 3, donde las múltiples secciones de bucle flexibles (31, 32, 33, 34) están compuestas de cuatro secciones de bucle flexibles donde dos secciones de bucle paralelas conectan la sección flexible superior a la sección flexible inferior en cada uno de los dos extremos opuestos de las secciones flexibles superior e inferior.

5. El dispositivo (1) de la reivindicación 3, donde las secciones de bucle flexibles son de materiales variados.

6. El dispositivo (1) de la reivindicación 1, donde el elemento de flexión es un ensamble donde la al menos una sección de bucle flexible es desmontable de las secciones flexibles superior e inferior y reemplazable con las secciones de bucle flexibles de rigidez variable.

7. El dispositivo (1) de la reivindicación 1, donde el elemento de flexión (1) es una construcción de una pieza.

8. El dispositivo (1) de la reivindicación 1, donde la lámina de VEM (71, 72, 73, 74) está fija a todas las superficies del elemento de flexión que están alineadas con el eje longitudinal, y donde la lámina forzada rígida está fija a toda la superficie de la lámina de VEM opuesta a la superficie de la lámina de VEM fijada al elemento de flexión.

9. El dispositivo (1) de la reivindicación 1, donde el medio de fijación y las porciones próximas a la fijación del elemento de flexión están compuestas de una serie superior de bujes de fijación conectados lateralmente y una serie inferior de bujes de fijación conectados lateralmente donde cada buje de fijación de la serie superior tiene un correspondiente buje de fijación dentro de la serie inferior de bujes de fijación y donde cada par de bujes de fijación superior e inferior tienen al menos una sección de bucle flexible que las conecta.

1. Un sistema de montaje aislante contra vibraciones que comprende múltiples dispositivos (1) de la reivindicación 1, donde un dispositivo está insertado en cada lugar de montaje retenido entre una carga útil y una estructura de soporte de la carga útil.

11. El sistema de la reivindicación 1, donde cada dispositivo aislante (1) tiene un elemento de flexión de forma plana cóncava de modo tal que las porciones próximas a la fijación de las secciones flexibles superior e inferior de cada dispositivo recaen dentro de la huella del sujetador de una carga útil a una estructura de soporte y todas las secciones de bucle flexibles de cada dispositivo pueden posicionarse del lado exterior de la huella del sujetador.