Desarrollo conceptual de un tanque metálico presurizado destinado a aplicaciones en vehículos lanzadores

[ES] El presente Trabajo Fin de Máster aborda el desarrollo preliminar de un tanque metálico destinado al modelo de calificación de un vehículo lanzador, integrando una perspectiva centrada en la ingeniería estructural y en la caracterización de materiales. El estudio contempla la definición de la configuración geométrica inicial del tanque y la selección fundamentada de aleaciones metálicas, sustentada en una revisión bibliográfica y en el análisis comparado de propiedades mecánicas y de procesabilidad. La investigación se focaliza en evaluar materiales candidatos considerando su resistencia específica, tenacidad, soldabilidad, compatibilidad con los procesos de fabricación previstos y su posible comportamiento frente a condiciones térmicas extremas, incluyendo si el diseño final así lo requiriese, temperaturas propias de entornos criogénicos. A partir de esta preselección se establecen los criterios estructurales que condicionan el diseño, con especial atención a los requisitos de presión interna, estabilidad frente al pandeo y adecuación a las cargas típicas de operación en vehículos lanzadores. La metodología empleada combina análisis conceptual, identificación de parámetros críticos y modelado CAD iterativo, con el objetivo de definir una arquitectura fabricable y alineada con las exigencias operativas del sistema. Asimismo, se analizan las implicaciones del procesado del material en el rendimiento mecánico final, destacando los aspectos relevantes para su futura producción e integración. Este trabajo sienta las bases para fases posteriores de dimensionado detallado, verificación estructural mediante simulación avanzada y ensayos, y optimización del comportamiento mecánico del tanque bajo las condiciones ambientales y de misión propias de un vehículo lanzador.

[EN]This Master’s Thesis addresses the preliminary development of a metallic tank intended for the qualification model of a launch vehicle, integrating a perspective focused on structural engineering and materials characterization. The study includes the definition of the initial geometric configuration of the tank and the justified selection of metallic alloys, supported by a literature review and a comparative analysis of mechanical properties and processability. The research focuses on evaluating candidate materials by considering their specific strength, toughness, weldability, compatibility with the planned manufacturing processes, and their potential behavior under extreme thermal conditions, including—if required by the final design—temperatures associated with cryogenic environments. Based on this preselection, the structural criteria governing the design are established, with particular attention to internal pressure requirements, buckling stability, and suitability under the typical operational loads of launch vehicles. The adopted methodology combines conceptual analysis, identification of critical parameters, and iterative CAD modeling, with the aim of defining a manufacturable architecture aligned with the system’s operational requirements. Additionally, the implications of material processing on final mechanical performance are analyzed, highlighting aspects relevant for future production and integration. This work establishes the foundation for subsequent phases involving detailed sizing, structural verification through advanced simulation and testing, and optimization of the tank’s mechanical behavior under the environmental and mission conditions characteristic of a launch vehicle.

[CA]El present Treball Fi de Màster aborda el desenvolupament preliminar d’un tanc metàl·lic destinat al model de qualificació d’un vehicle llançador, integrant una perspectiva centrada en l’enginyeria estructural i en la caracterització de materials. L’estudi contempla la definició de la configuració geomètrica inicial del tanc i la selecció fonamentada d’aliatges metàl·lics, sustentada en una revisió bibliogràfica i en l’anàlisi comparativa de propietats mecàniques i de processabilitat. La investigació se centra en avaluar materials candidats considerant la seua resistència específica, tenacitat, soldabilitat, compatibilitat amb els processos de fabricació previstos i el seu possible comportament davant condicions tèrmiques extremes, incloent-hi, si el disseny final així ho requerira, temperatures pròpies d’entorns criogènics. A partir d’aquesta preselecció s’estableixen els criteris estructurals que condicionen el disseny, amb especial atenció als requisits de pressió interna, estabilitat davant el vinclament i adequació a les càrregues típiques d’operació en vehicles llançadors. La metodologia emprada combina anàlisi conceptual, identificació de paràmetres crítics i modelatge CAD iteratiu, amb l’objectiu de definir una arquitectura fabricable i alineada amb les exigències operatives del sistema. Així mateix, s’analitzen les implicacions del processament del material en el rendiment mecànic final, destacant els aspectes rellevants per a la seua futura producció i integració. Aquest treball estableix les bases per a fases posteriors de dimensionament detallat, verificació estructural mitjançant simulació avançada i assajos, i optimització del comportament mecànic del tanc sota les condicions ambientals i de missió pròpies d’un vehicle llançador