CH642922A5 - Satellitenstruktur. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Satellitenstruktur, bestehend aus einem aus Verbindungsknoten und Verbindungsstäben gebildeten Traggitter mit daran angeschlossenen Modulkästen und einem Traggitter mit daran angeschlossenen Modulkästen und einem Übergangsadapter.

Aus der Praxis sind Satelliten bekannt, die in ihrem Inneren aus einer Zentralstruktur oder einem Zentralkörper bestehen, auf die bzw. dem einzelne satellitenspezifische Komponenten angeordnet sind. Die Anordnung dieser Komponenten erfolgt dabei zu bestimmten Ausrüstungsplatten, Wänden, Paneelen, Adaptern. Die Zentralstruktur oder der Zentralkörper ist den einzelnen Komponenten und Untersystemen jeweils in Form, Mass und Befestigung angepasstund damit fest verbunden. Bei diesen Satelliten handelt es sich bisher meist um Expérimental- und Forschungssatelliten.

Für künftige Kommunikationssatelliten wie für Fernsehen, Rundfunk, Telefonie, Datenübermittlung und dergleichen sind aber die bisher verwendeten kompakten Bauweisen der Satelliten in ihrer Entwicklung und Herstellung zu kompliziert und zu teuer.

Dieser Nachteil hat seine Ursache darin, dass in Satelliten mit herkömmlichem Strukturaufbau die einzelnen Komponenten und Untersysteme (z. B. für Wärmehaushalt, Anordnung von Antennen, Umgruppierung von Massen u. a.) nicht voneinander trennbar sind. Eine dadurch erforderliche Anordnung im einen Teil des Satelliten erzwingt eine Neuauslegung des gesamten Systems.

Ausgehend davon lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, für Satelliten einen ähnlich dem in der Elektronik und im Fahrzeugbau seit längerem gebräuchlichen modu-laren Aufbau zu schaffen. Damit soll ermöglicht werden, ein einziges Mal eine Struktur für den Einsatz in unterschiedlichen Missionen zu entwickeln mit dem Ziel, durch eine Serienherstellung der Strukturkomponenten die Herstel-lungs- und Entwicklungskosten für Satelliten mit unterschiedlichen Missionsaufgaben zu senken. Ausserdem soll diese Struktur an jede Mission leicht anpassbar, schnell zu integrieren und zu testen sein.

Erfindungsgemäss sind zur Lösung der gestellten Aufgabe die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 vorgesehen. Ausführungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere in der Vermeidung von Entwicklungs- und Herstellungsrisiken und der Kosten- und Zeitersparnis, weil durch Verwendung von in ihrem konstruktiven Aufbau weitgehend gleichbleibenden Sturkturkomponenten die einzelnen Satelliten aufbaubar sind. Auch sind damit während früherer Einsätze schon erprobte Komponenten verwendbar und notwendige Änderungen, die aufgrund spezifischer Anforderungen einzelner Missionen erforderlich werden, dadurch lokal und abtrennbar vom Gesamtsystem durchführbar. Durch Lagerung der Modulkästen an vorzugsweise nur vier Punkten an dem Traggitter sind diese im wesentlichen mechanisch davon entkoppelt und insbesondere zum Test und für den Einbau der Innereien als eigenständige Gebilde behandelbar. Dadurch können die einzelnen Strukturkomponenten zeitlich und örtlich voneinander unabhängig integriert und getestet werden. Auch sind die einzelnen Modulkästen auf ihre besonderen Aufgaben, die von Mission zu Mission sich ändern können, ausrichtbar ohne dazu das Gesamtsystem ändern zu müssen. Die Änderungen bleiben dadurch lokal beschränkt.

Durch Verwendung von kohlenfaserstoffaserverstärktem Kunststoff (KfK) sind die Gitterstäbe des Traggitters thermisch stabil, und in Verbindung mit der Lagerung der Modulkästen werden thermische Verwerfungen der Modulkästen auf benachbarte Modulkästen nicht übertragen.

Mit diesem Anschlusskonzept der Modulkästen an das Traggitter werden für das gesamte Satellitenkonzept wesentliche Vorteile erzielt.

Ausführungsbeispiele werden folgend beschrieben und durch Skizzen erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 ein zentrales Traggitter mit explosiver Darstellung von daran anordenbaren Modulkästen eines Satelliten,

Figuren 2 und 3 seitliche Ansichten eines Satelliten,

Figur 4 einen Lagerpunkt eines Traggitters mit eingesetztem Befestigungsbolzen,

Figur 5 einen Verbindungsknoten mit einem Lagerpunkt eines Traggitters mit einem durch ein Spannband befestigten Modulkasten,

Figur 6 einen Modulkasten mit den speziellen Lagerbedingungen der Verbindungsstellen zum Traggitter.

In Figur 1 ist in der Mitte der Explosionsdarstellung eines Satelliten ein würfelförmiges zentrales Traggitter 1 ersichtlich. Das Traggitter 1 ist zusammengesetzt aus Verbindungsstäben 2, in deren acht Verbindungsknoten 3,3i, 32,33, 34,35, 3ö,37 Lagerpunkte 4,4i, 42,43,44,4s, 46,47 zur Aufnahme von Modulkästen 6,7,8,9,10 (z. B. zur Aufnahme von Elektronik u. a.) an den entsprechenden durch die Verbindungsstäbe 2 begrenzten Flächen 5,5i, 52,53,54,5s angeordnet sind. Das Traggitter 1 wird von einem Übergangsadapter 12 getragen, welcher den geometrischen Übergang vom kreisförmigen Querschnitt (Anschluss), z. B. von einer Trägerstufe (in der Figur nicht näher gezeigt) zu den unteren vier Verbindungsknoten 34,35, 3ó, 37 bildet. Der Anschluss des Übergangsadapters 12 erfolgt mittels Befestigungsschrauben

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17 (Fig. 4). Zusätzlich zur oben beschriebenen Funktion des geometrischen Übergangs dient der Übergangsadapter 12 auch als Träger für den bei geostationären Satelliten notwendigen Apogäumsmotor 13, welcher im Innern des Übergangsadapters 12 befestigt ist. Die übrigen Modulkästen 6 (Kommunikationsausrüstung mit Radiator und Solargenerator), 7, 8 (Lage- und Bahnregelungsausrüstung), 9 (Serviceausrüstung mit Solargenerator), 10 (Antennenausrüstung) sind mittels Bolzen oder Befestigungsschrauben 17 und bzw. oder Spannbänder 19 (siehe Figuren 4 und 5) in den Lagerpunkten 4,4i, 4:, 43,44,4s, 46,4? des Traggitters 1 (siehe auch Figuren 2 und 3) befestigt.

Bei den in Figuren 2 und 3 dargestellten seitlichen Ansichten eines Satelliten 14 sind die Modulkästen 7, 8, 10 (Figur 2) und 6,9 (Figur 3) an den in den Verbindungsknoten 3:, 3j, 3&, 37 (Figur 2) bzw. 31, 32, 36, 37 (Figur 3) des quadratischen bzw. würfelförmigen (Figur 1) zentralen Traggitters 1 angeordneten Lagerpunkten 4:, 4î, 46,47 (Figur 2) bzw. 4i, 42, 4s, 46 (Figur 3) befestigt.

In Figur 4 ist ein Verbindungsknoten 3 mit angeflanschten Verbindungsstäben 2,2' und in deren Achsschnittpunkt 15 angeordnetem Lagerpunkt 4 ersichtlich. In Verlängerung der Verbindungsstäbe 2,2', über ihren Achsschnittpunkt 15 bzw. den Lagerpunkt 4 hinaus, sind weitere Lagerpunkte 16 angeordnet, in die Befestigungsbolzen bzw. -schrauben 17 zum Anschluss der Modulkästen 6, 7, 8,9, 10 an das Traggitter 1 (Figuren 1 bis 3) einsetz- bzw. einschraubbar sind.

In Figur 5 ist in seitlicher Ansicht ein Verbindungsknoten 3

mit einem Lagerpunkt 4 eines Traggitters 1 (Figuren 1 bis 3) dargestellt. An den Verbindungsknoten 3 sind zueinander rechtwinklig Verbindungsstäbe 2,2' angeflanscht. In Verlängerung der waagrechten Achse 18 des Verbindungsstabes 2' s ist in dem dort angeordneten Lagerpunkt 4 ein Modulkasten 6 durch ein Spannband 19 befestigt. Die Befestigung erfolgt dabei derart, dass um die beiden aneinanderliegenden Flanschen 20,21 des Lagerpunktes 4 und Modulkastens 6 das nutenförmig ausgebildete Spannband 19 liegt, wobei dessen io beide Überhöhungen 22,23 hinter der Flansche 20,21 greifen.

In Figur 6 sind im Prinzip die Lagerbedingungen der Verbindungsstellen A, B, C, D eines Modulkastens 6 bis 11 zum Traggitter 1 (Figuren 1 bis 3) dargestellt. Dabei haben die ls Verbindungs- und Lagerstellen A, B, C, D zum Traggitter 1 (Figuren 1 bis 3) unterschiedliche Funktionen. Die speziellen Lagerbedingungen der einzelnen Verbindungsstellen A, B, C, D werden in ihren Richtungen x, y, z dargestellt (z. B. in der Verbindungsstelle C). Dabei kennzeichnet die Lagerbedin-20 gung «fest», dass das Lager in dieser Richtung Kräfte überträgt und die Lagerbedingung «frei», dass das Lager in dieser Richtung keine Kräfte überträgt.

In den Verbindungsstellen A und B sind die Lagerbedingungen in allen drei Richtungen x, y, z «fest» (Festlager), in 25 C und D dagegen sind sie in x und z «frei» (Loslager) und in y «fest».

Darüber hinaus werden in den Verbindungsstellen A, B, C, D keinerlei oder nur geringfügige Momente übertragen.

4 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

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1. Satellitenstruktur, bestehend aus einem aus einem aus Verbindungsknoten und Verbindungsstäben gebildeten Traggitter mit daran angeschlossenen Modulkästen und einem Übergangsadapter, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens in einem der Verbindungsknoten (3,3i, 32,33,34, 3s, 3ó, 37) ein Lagerpunkt (4,4i, 42,43,44,4s, 46,4i) für die angeschlossenen Modulkästen (6,7,8,8,10) vorgesehen ist und dass an das Traggitter (1) ein Übergangsadapter (12) angelegt ist, wobei der Übergangsadapter (12) einen Übergang von einem kreisförmigen Querschnitt zu einem Vier-punktanschluss zum Traggitter (1) aufweist und dass die Verbindungsstäbe (2) aus einem thermostabilen Material bestehen.

2. Satellitenstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Traggitter (1) würfel- oder quaderförmig ausgestaltet ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Satellitenstruktur nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass am Traggitter (1) pro Seitenfläche (5,5i, 52, 53,54) vier Lagerpunkte (4,4i, 4-2,43,44,4s, 4&, 47) angeordnet sind.

4. Satellitenstruktur nach den Ansprüchen 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, dass die Modulkästen (6,7,8,9,10) in den Lagerpunkten (4,4i, 42,43,44,4s, 46,47) mit Bolzen oder Schrauben (17) befestigt sind.

5. Satellitenstruktur nach den Ansprüchen 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, dass die Modulkästen (6,7,8,9,10) in den Lagerpunkten (4,4i, 42,43,44,4s, 46, 47) mit Spannbändern (19) befestigt sind.

6. Satellitenstruktur nach den Ansprüchen 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, dass das Traggitter (1) aus kohlen-stoffaserverstärktem Kunststoff besteht.