¿Cómo reducen los aisladores vibratorios las fuerzas g de una carga útil en un vehículo de lanzamiento?

Por supuesto, las fuerzas g de la aceleración del cohete no se ven afectadas.

Lo que hacen los aisladores vibratorios es aislar la carga útil de las vibraciones .

Sin ellos, la carga útil experimentaría tanto la aceleración promedio del cohete debido al empuje, como también aceleraciones (tanto de lado a lado como en otras direcciones) resultantes de las oscilaciones de las vibraciones. Estas aceleraciones vibratorias son de muy corta duración, pero pueden ser muy fuertes.

Compare cuando está perforando concreto con un taladro manual en el modo de perforación de impacto. Vibra tan fuerte que puede lastimarte la mano, pero el taladro no va a ninguna parte.
Los aisladores vibratorios son como usar un guante pesado mientras se perfora, amortigua las vibraciones cíclicas de corta duración, protegiendo su mano (o la carga útil del cohete, en su pregunta).

La situación es un poco similar a conducir cuesta arriba en un camino lleno de baches.

La suspensión del automóvil definitivamente transfiere la "fuerza promedio" de la carretera a los pasajeros, pero hablemos de lo que significa "fuerza promedio".

No hay una buena manera de hacer esto sin hablar de alta frecuencia, baja frecuencia y CC/constante.

Si el camino fuera una rampa inclinada perfectamente uniforme, la fuerza sería DC y la velocidad de ascenso vertical del pasajero sería la misma que la de las ruedas.

Si el camino fuera accidentado con muchos pequeños baches, las ruedas subirían y bajarían pero el pasajero no (si la suspensión fuera buena).

Pero si ahora la carretera tuviera muchos baches, digamos de 50 cm de profundidad y unos pocos metros de largo, entonces la suspensión no podría responder completamente a eso y el automóvil y el pasajero se hundirían junto con las ruedas.

Entonces, la suspensión del automóvil o el sistema de aislamiento de vibraciones para la carga útil del cohete absorberá muchas cosas de alta frecuencia, pero comenzará a pasar más y más cosas de baja frecuencia y todas las cosas de frecuencia cero.

El cohete y la carga útil llegarán al espacio al mismo tiempo, pero experimentarán los baches y las caídas de manera diferente.

Además de la "CC" (o parte de baja frecuencia) de las fuerzas g, todas las "CA" (o componentes de alta frecuencia) de las fuerzas g crean contribuciones positivas y negativas a la velocidad con cada medio ciclo positivo y negativo.

Por lo tanto, los aisladores solo necesitan comprimirse durante medio ciclo de vibración y relajarse durante el otro medio ciclo. La velocidad del vehículo aumentó en una pequeña cantidad, pero eso no se transmitió a la carga útil ya que las piezas del aislador se comprimieron. En el siguiente medio ciclo de la vibración, la velocidad del vehículo disminuyó en una pequeña cantidad y la parte del aislador recupera esa holgura al descomprimirse.

Si los absorbentes no estuvieran allí, todas las fuerzas que hacen que la nave espacial acelere se transmitirían a la delicada carga, lo que provocaría que se acelere de formas no deseadas. Si la nitroglicerina líquida es parte de la carga, una fuerza que sacuda la carga produciría una explosión considerable.

Compáralo con una pequeña ampolla que contiene líquido. Puedes agitar la ampolla con las manos. KABOOM! Si contiene nitro. Si conecta la ampolla con los resortes correctos al recipiente, los resortes absorben el movimiento. Puede ajustar las constantes de resorte para tener en cuenta los distintos tipos de fuerzas. Cuando las fuerzas son grandes y cambian rápidamente, puede usar resortes con una constante alta (resortes rígidos). Las constantes pequeñas son más adecuadas para fuerzas pequeñas que cambian lentamente, aunque en este caso no se producirá mucho daño en primer lugar.