Este documento describe el proceso de diseño estructural de una sonda estratosférica. Explica los objetivos de la estructura, los requerimientos del diseño, las opciones consideradas como la configuración, los materiales y el tamaño. El proceso involucra determinar los requerimientos, desarrollar la configuración, seleccionar materiales y estimar el tamaño para cumplir con los requerimientos funcionales y de carga de la misión de manera segura.

1. Dimensionado de la
estructura
Prof: Guillermo Vicente y Adrián Uriondo
Taller Sonda Estratosférica
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2. 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 Taller Sonda Estratosférica
Fig.1:Materiales.
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3. Objetivos
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Objetivos de la estructura
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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).
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Taller Sonda Estratosférica
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4. Proceso de diseño
Misión
Globo
Accesibilidad
Envoltorio
Huecos
para equipos
Requerimientos
subsistemas
Determinar requerimientos
Desarrollo de la configuración
Atmósfera
Opciones de diseño
Definición de criterios
de diseño
Materiales
Construcción
Tamaño y comprobación
de los requerimientos
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Diseño detallado
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5. Requerimientos principales
Fase de la misión
Fabricación y
ensamblaje
Transporte y
‘handling’
Comprobaciones
Requerimientos
• Fisuras o grietas durante la fabricación
•Fisuras o grietas durante el ensamblaje
• Forma y medios de descarga y carga
•Medio de transporte empleado
• Baterías y electrónica
Operaciones
durante la misión
• ‘Handling’ y comprobaciones finales antes del lanzamiento
• Cargas de viento lateral
•Condiciones de presión del medio (atmósfera)
•Condiciones térmicas del medio (atmósfera)
• Condiciones térmicas en el interior
• Cargas transitorias debidas a la pérdida del globo
Descenso y
aterrizaje
• Cargas aerodinámicas
• Cargas de aterrizaje
Prelanzamiento
Lanzamiento y
ascenso
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6. Desarrollo de la configuración
Carga de pago:
• Colocación
• Tamaño
OBDH:
• Escudo de radiación
• Tamaño de la
instalación eléctrica
AOCS:
• Estabilización
• Sensores
ESTRUCTURA
Globo:
• Amarres
Térmico:
• Distribución componentes
• Protección
Potencia:
•Acceso a baterías
•Tamaño y peso
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7. Opciones de diseño
Métodos de
Construcción
Tipo de
estructura
Materiales
Que
cumpla
PESO
COSTE
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RIESGO
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8. Selección de materiales(I)
Fig.3: Metales
Fig.2:Cartón
Fig.5: Polímeros
Fig.4:Compuestos
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9. Selección de materiales(II)
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
Poliestiren
o
expandido
10-35
0.033-0.046
0.001-0.01
0.1-0.580
Madera
(pino)
700
0.17
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10. Estimar el tamaño
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
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11. Geometrías
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