Dimensionado de la estructura

Prof: Guillermo Vicente y Adrián Uriondo

1Taller Sonda Estratosférica

Índice

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Objetivos Proceso de diseño Requerimientos

principales Desarrollo de la

configuración Opciones de diseño Selección de materiales(I) Selección de

materiales(II) Estimar el tamaño Geometrías

Fig.1:Materiales.

Objetivos

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Objetivos de la estructura Albergar la carga de pago. Garantizar la integridad y operatividad de los

equipos de abordo durante toda la misión. Soportar las cargas principales (peso de los

componentes, resistencia aerodinámica, tensión de los amarres al globo, térmicas…)

Interface con el globo. Proteger los equipos de la radiación y

condiciones exteriores (temperatura).

Proceso de diseño

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Determinar requerimientos

Misión Globo

Atmósfera

Desarrollo de la configuración

Requerimientossubsistemas

Envoltorio Accesibilidad

Opciones de diseño

Construcción Materiales

Definición de criterios de diseño

Tamaño y comprobaciónde los requerimientos

Huecospara equipos

Diseño detallado

Requerimientos principales

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Fase de la misión Requerimientos

Fabricación y ensamblaje

• Fisuras o grietas durante la fabricación•Fisuras o grietas durante el ensamblaje

Transporte y ‘handling’

• Forma y medios de descarga y carga •Medio de transporte empleado

Comprobaciones • Baterías y electrónica

Prelanzamiento • ‘Handling’ y comprobaciones finales antes del lanzamiento

Lanzamiento y ascenso

• Cargas de viento lateral•Condiciones de presión del medio (atmósfera)•Condiciones térmicas del medio (atmósfera)

Operaciones durante la misión

• Condiciones térmicas en el interior• Cargas transitorias debidas a la pérdida del globo

Descenso y aterrizaje

• Cargas aerodinámicas• Cargas de aterrizaje

Desarrollo de la configuración

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AOCS:• Estabilización• Sensores

ESTRUCTURA

Carga de pago:• Colocación• Tamaño

Globo:• Amarres

Potencia:•Acceso a baterías•Tamaño y peso

Térmico:• Distribución componentes• Protección

OBDH:• Escudo de radiación• Tamaño de la instalación eléctrica

Opciones de diseño

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Materiales

Que cumpla

Tipo de estructura

PESO COSTE RIESGO

Métodos de Construcción

Selección de materiales(I)

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Fig.2:Cartón

Fig.3: Metales

Fig.4:Compuestos Fig.5: Polímeros

Selección de materiales(II)

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Material Densidad

(kg/m^3)

Coeficiente de

conducción térmico(W/mK)

Módulo de Young (Mpa)

Resistencia a tracción

(Mpa)

Al 2024-T4

2767 189 73084 427

Titanio 4511 16 102731 241

Acero 7833 32 200000 358

PVC 1385 2 2757 -

Poliuretano

espuma

30 0.017-0.028 3.92-19 2.45

Poliestireno

expandido

10-35 0.033-0.046 0.001-0.01 0.1-0.580

Madera(pino)

700 0.17

Estimar el tamaño

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Selection of structural approach:•Type•Shape• Arrangement of components• Load paths

Estimación de la masa y de la distribución de los componentes

Estimación de la masa de los elementos

estructurales y de la estructura completa

Computation of the structural capability and comparison in order to determine margin of safety. Iteration

Geometrías

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