DE10023852C2 - Entfaltgelenk für Satelliten-Solargeneratoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gelenk für Entfaltsysteme, z. B. für Satelliten-Solargeneratoren, gemäß dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1.

Entfaltsysteme wie z. B. großflächige Satelliten-Solarge­ neratoren bestehen beispielsweise aus einzelnen flexiblen Segmenten, die nach der erfolgten Transportphase im Welt­ all entfaltet werden.

Das Entfalten kann von federgetriebenen oder motorge­ triebenen Entfaltgelenken bewirkt werden, mit denen die einzelnen Segmente direkt verbunden sein können oder mit denen starre Ausleger verbunden sind, die auf die Segmente einwirken.

Für das Entfalten von großflächigen Segmenten mit Fe­ dern müssen zum Erzielen von ausreichend großen Entfalt­ momenten Entfaltgelenke mit groß dimensionierten Federn verwendet werden. Derartige Entfaltgelenke haben ein gro­ ßes Gewicht und große Abmessungen und sind deshalb für den Einsatz in Satelliten-Solargeneratoren wenig und im Extremfall gar nicht geeignet.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gelenk für Entfaltsy­ steme zu schaffen, das ausreichend große Entfaltmomente bei geringem Gewicht und geringen Abmessungen ermög­ licht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merk­ male des Patentanspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen der Er­ findung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung hat den Vorteil, das auch für die Erzeugung von großen Entfaltmomenten kleine und leichte Federn oder Motoren verwendet werden können mit dem Ergebnis der besseren Nutzung des bei solchen Entfaltsystemen zur Ver­ fügung stehenden Bauraumes.

Anhand der Zeichnung wird nachstehend ein Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Es wird hierbei beispielhaft ein Entfaltgelenk für Satelliten-Solarge­ neratoren mit einem Federantrieb beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein Entfaltgelenk im gefalteten Zustand und

Fig. 2 zeigt das Entfaltgelenk im entfalteten Zustand.

Das in Fig. 1 gezeigte Entfaltgelenk besteht aus zwei Ge­ lenkhälften 1 und 2, einer Drehachse 3, einer Antriebsfeder 4, einer kleinen Seilscheibe 5, einer großen Seilscheibe 6 - die kleine Seilscheibe 5 hat einen kleineren Scheibendurch­ messer als die große Seilscheibe 6 -, einem Seil 7 und einem Anschlag 8.

Die kleine Seilscheibe 5 ist drehbar auf der Gelenkhälfte 1 befestigt und mit der Antriebsfeder 4 verbunden. Nach ei­ ner ferngesteuerten Auslösung der vorgespannten Antriebs­ feder 4 wird von dieser auf die kleine Seilscheibe ein Dreh­ moment ausgeübt, wobei die Antriebsfeder 4 so mit der klei­ nen Seilscheibe 5 verbunden ist, dass das einwirkende Dreh­ moment zu einem Aufwickeln des Seiles 7 führt, das mit ei­ nem Ende auf dem Umfang der kleinen Seilscheibe 5 befe­ stigt ist.

Die große Seilscheibe 6 ist auf der die beiden Gelenkhälf­ ten 1 und 2 verbindenden Drehachse 3 gelagert und starr an der zweiten Gelenkhälfte 2 befestigt.

Das Seil 7 ist schlupffrei gespannt zwischen den beiden Scheiben mit seinem zweiten Ende auf dem Umfang der großen Seilscheibe 6 so verankert, dass die beiden Scheiben zueinander mit entgegengesetztem Drehsinn drehen.

Fig. 2 zeigt, dass sich bei dem voranstehend beschriebe­ nen, federbetriebenen Aufwickelvorgang auf der kleinen Seilscheibe 5 die große Seilscheibe 6 von dem Seil 7 ange­ trieben erfindungsgemäß so dreht, dass die damit verbun­ dene zweite Gelenkhälfte 2 im Sinne des Drehrichtungspfei­ les 9 von der ersten Gelenkhälfte 1 wegklappt und in den entfalteten Zustand gezogen wird. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist der entfaltete Zustand bei einem Öffnungswinkel von 180 Grad erreicht. Die zweite Gelenk­ hälfte 2 wird entgegen der von der Antriebsfeder 4 auf dem Seil 7 erzeugten Zugkraft von dem Anschlag 8 in seiner Ent­ faltposition gestoppt. Der Anschlag 8 ist dazu fest auf der er­ sten Gelenkhälfte 1 angeordnet.

In dem voranstehend beschriebenen Entfaltgelenk wirken die beiden mit dem Seil verbundenen, unterschiedlich gro­ ßen Seilscheiben als Übersetzung des von der Antriebsfeder 4 erzeugten Drehmomentes, bevor es auf die Drehachse 3 einwirkt. In dem Ausführungsbeispiel sind die Durchmesser der kleinen und der großen Seilscheiben 5 und 6 so aufein­ ander angepasst, dass ein Übersetzungsverhältnis von i = 0.4 entsteht, d. h. die Antriebsfeder 4 muss nur 40% des an der Drehachse 3 erforderlichen Drehmomentes aufbringen und kann deshalb entsprechend kleiner und leichter ausgebildet sein. Das Übersetzungsverhältnis i ist abweichend von dem vorgenannten Wert über eine frei wählbare Ausbildung der Scheibendurchmesser zueinander in weiten Grenzen an­ passbar.

Alternativ zu dem voranstehend beschriebenen Seiltrieb kann ein Zahntrieb, Kettentrieb oder Zahnriementrieb zur Erzeugung der Übersetzung verwendet werden.

Die Antriebsfeder 4 ist als Konstant-Moment-Feder aus­ gebildet und erzeugt beim Entfalten über den gesamten Ent­ faltbereich - hier die vorgenannten 180 grad - ein nahezu konstantes Moment. Als Antriebsfeder 4 kann jede Art von Triebfeder oder Antrieb verwendet werden, z. B. eine Spi­ ralfeder oder auch ein Motor.

Aus Gründen einer Gewichtsersparnis können die kleine und/oder die große Seilscheibe 5 und 6 Aussparungen auf­ weisen.

Die Gelenkhälften 1 und 2 können mit Auslegern starr verbunden sein, mit denen die flexiblen Segmente des Solar­ generators entfaltet werden, oder direkt in einen Rahmen der Segmente integriert sein.

Claims (4)

1. Gelenk für Entfaltsysteme bestehend aus zwei Ge­ lenkhälften, einer Drehachse und einem Antrieb, da­ durch gekennzeichnet, dass der Antrieb (4) und eine kleine Seilscheibe (5) auf der einen Gelenkhälfte (1) angeordnet sind, der Antrieb (4) auf die kleine Seil­ scheibe (5) zum Zwecke des Aufwickelns eines Seiles (7) auf diese Seilscheibe einwirkt, dass das Seil (7) mit seinem anderen Ende schlupffrei auf einer großen Seil­ scheibe (6) befestigt ist, die um die Drehachse (3) dreht und starr mit der zweiten Gelenkhälfte (2) verbunden ist, dass sich die große Seilscheibe (6) mit entgegenge­ setztem Drehsinn zur kleinen Seilscheibe (5) beim Aufwickeln des Seiles (7) so dreht, dass die zweite Ge­ lenkhälfte (2) von der ersten Gelenkhälfte (1) um die Drehachse (3) in den Entfaltungszustand wegklappt und von einem Anschlag (8) gegen die Seilzugkraft in diesem Zustand gehalten ist.

2. Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der notwendige Antrieb (4) über mindestens eine Feder oder mindestens einem Motor erfolgt.

3. Gelenk nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Seiltrieb beste­ hend aus dem Seil (7) und der kleinen und großen Seil­ scheibe (5 und 6) als ein Zahntrieb, als Kettentrieb oder Zahnriementrieb ausgebildet ist.

4. Gelenk nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die kleine und die große Seilscheibe (5 und 6) aus Gründen der Gewichtseinsparung Aussparungen aufweisen.