DE102015114049B4

DE102015114049B4 - Entfaltungssystem für räumliches Tragwerk

Info

Publication number: DE102015114049B4
Application number: DE102015114049.7A
Authority: DE
Inventors: Thomas E. Robles; Trevor Scott Howard
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 2014-09-17
Filing date: 2015-08-25
Publication date: 2021-11-25
Anticipated expiration: 2035-08-26
Also published as: DE102015114049A1; JP6603496B2; US20160075452A1; CN105416610A; JP2016060483A; US9567109B2; FR3025783B1; FR3025783A1; CN105416610B

Abstract

Vorrichtung zum Entfalten eines räumlichen Tragwerks (102) aufweisend:ein Gehäuse (306);ein Rückhaltesystem (126);eine bewegliche Basis (108); undAuslösemechanismen (110), die mit der Basis (108) verknüpft sind;wobei die Auslösemechanismen (110) jeweils einen Hebel (316), einen Kontaktpunkt (318) und eine Vorspannvorrichtung (320) aufweisen, wobei die Vorspannvorrichtung (320) den Hebel (316) zum Drehen vorspannt;wobei eine Drehung der Hebel (316) durch das Rückhaltesystem (126) verhindert wird;wobei das Rückhaltesystem (126) längliche Strukturen (329, 330) umfasst, die sich von einer Oberfläche (332) des Gehäuses (306) erstrecken, um die Hebel (316) zu berühren und die Hebel (316) am Drehen zu hindern;wobei die Auslösemechanismen (110) eingerichtet sind, in Merkmale (123) des räumlichen Tragwerks (102) eingreifen, um das räumliche Tragwerk (102) an der Basis (108) zu sichern, wenn sich die Basis (108) in einer ersten Position (114) befindet und wenn sich die Auslösemechanismen (110) im Wesentlichen zur gleichen Zeit bewegen, um außer Eingriff mit den Merkmalen (123) zu kommen und um das räumliche Tragwerk (102) während einer Beschleunigung von der Basis (108) zu lösen, ohne eine Querlast (118) an das räumliche Tragwerk (102) zu übertragen, wenn sich die Basis (108) in Richtung einer zweiten Position (116) bewegt, was in einer Entfaltung des räumlichen Tragwerks (102) resultiert, undwobei eine Bewegung der Basis (108, 312) die Hebel (316) von den länglichen Strukturen (330) weg dreht.

Description

INFORMATIONEN ZUM HINTERGRUND
1. Gebiet:
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein räumliche Tragwerke bzw. Raumstrukturen („space structures“) und insbesondere ein Entfalten von räumlichen Tragwerken. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entfalten eines räumlichen Tragwerks, wie zum Beispiel eines Satelliten.
2. Hintergrund:
Startfahrzeuge können verwendet werden, um Nutzlasten, Menschen oder beides von der Erde in den Weltraum zu tragen. Ein Startfahrzeug kann zum Beispiel eine Nutzlast, wie zum Beispiel einen Satelliten, in den Weltraum tragen. Sobald das Startfahrzeug eine gewünschte Entfernung zur Erde zum Entfaltung des Satelliten erreicht, wird der Satellit vom Startfahrzeug mittels Betätigung von einem oder mehreren Entfaltungsmechanismen getrennt.
Abhängig von den Bedingungen und den während einer Entfaltung verwendeten Systemen kann der Satellit nach einer Trennung vom Startfahrzeug taumeln. Einige Entfaltungssysteme für Satelliten verwenden zum Beispiel explosive Bolzen oder mehrere Schubfedern, um den Satelliten vom Startfahrzeug zu trennen. Diese Typen von Entfaltungssystemen lösen den Satelliten von mehreren Punkten. Das Potential für eine ungleiche Kraftverteilung, die zum Trennen des Satelliten von dem Startfahrzeug durch diese verschiedene Punkten ausgeübt wird, kann derart sein, dass der Satellit taumelt.
Einige Satelliten können ein Antriebssystem zum Verringern oder zum Stoppen des Taumelns sowie zum Ändern der Orientierung des Satelliten oder zum Durchführen anderer Manöver aufweisen. Kleinere Satelliten können diese Typen von Systemen nicht umfassen, um im Satelliten eine Größe, ein Gewicht oder beides zu verringern. Kleinere Satelliten, die nur eine begrenzte oder gar keine Lagesteuerung aufweisen, reichen von einer Mikro-Satellitenklasse bis zu einer Femto-Satellitenklasse. Die Mikro-Satellitenklasse weist eine Masse von 1 kg bis 100 kg auf, und die Femto-Satellitenklasse weist eine Masse von 0,001 kg bis 0,01 kg auf. Ein Cubesat ist z.B. ein miniaturisierter Satellitentyp. Ein Cubesat weist ein Volumen von einem Liter und eine Masse auf, die nicht mehr als 1,33 Kilo beträgt. Die Abmessungen eines 1U-Cubesat betragen 10 cm x 10 cm x 10 cm. Ein 3U-Cubesat ist 30 cm x 10 cm x 10 cm groß.
Ein Cubesat trägt üblicherweise ein bis zwei wissenschaftliche Instrumente. Ein Cubesat umfasst jedoch typischerweise kein Antriebssystem. Im Ergebnis kann ein Taumeln, das von einer Entfaltung herrühren kann, die Drehmomentsmacht anderer Lagesteueraktuatoren, wie von Reaktionsrädern, übersteigen und kann deshalb in Taumelraten resultieren, die nicht effektiv verringert oder durch das Cubesat-Subsystem eliminiert werden können. Deshalb ist es wünschenswert, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzusehen, die zumindest einige dieser oben diskutierten Punkte sowie weitere mögliche Punkte berücksichtigen.
Das Dokument US 7 644 891 B2 betrifft ein lineares Auslösesystem mit geringer Absturzgefahr für ein Raumfahrzeug.
Das Dokument US 7 195 206 B2 betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Warten und Inspizieren von kleinen freifliegenden Plattformen in einer Umlaufbahn im Weltall.
Das Dokument EP 2 006 566 B1 betrifft eine Transport- und Auswurfeinheit für Picosatelliten.
ZUSAMMENFASSUNG
Es werden eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 11 offenbart.
Die Merkmale und Funktionen können unabhängig bei verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung erzielt werden oder können bei noch weiteren Ausführungsformen kombiniert werden, wobei weitere Details unter Bezugnahme auf die nachfolgende Beschreibung und die Zeichnungen ersichtlich werden.
Figurenliste
Die neuen Merkmale, die als charakteristisch für die veranschaulichenden Ausführungsformen angesehen werden, sind in den angehängten Ansprüchen beschrieben. Die veranschaulichenden Ausführungsformen können jedoch genauso wie ein bevorzugter Verwendungsmodus, weitere Aufgaben und Merkmale davon am besten unter Bezugnahme auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung der veranschaulichenden Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verstanden werden, wenn man sie zusammen mit den beigefügten Zeichnungen liest, wobei:

1 eine Veranschaulichung eines Blockdiagramms einer Entfaltungsumgebung für ein räumliches Tragwerk gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform darstellt;
2 eine Veranschaulichung eines Blockdiagramms eines Auslösemechanismus in Übereinstimmung mit einer veranschaulichenden Ausführungsform darstellt;
3 eine Veranschaulichung eines Entfaltungssystems für ein räumliches Tragwerk in Übereinstimmung mit einer veranschaulichenden Ausführungsform darstellt;
4 eine Veranschaulichung eines Entfaltungssystems für ein räumliches Tragwerk gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform darstellt;
5 eine Veranschaulichung eines Entfaltungssystems für ein räumliches Tragwerk gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform darstellt, das einen Satelliten zum Entfalten bewegt;
6 eine Veranschaulichung eines Entfaltungssystems für ein räumliches Tragwerk gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform darstellt, das einen Satelliten zum Entfalten bewegt;
7 eine Veranschaulichung eines Entfaltungssystems für ein räumliches Tragwerk gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform darstellt, das einen Satelliten zum Entfalten bewegt;
8 eine Veranschaulichung eines Auslösemechanismus gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform darstellt;
9 eine Veranschaulichung eines Entfaltungssystems für ein räumliches Tragwerk gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform darstellt;
10 eine Veranschaulichung eines Entfaltungssystems für ein räumliches Tragwerk gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform darstellt;
11 eine Veranschaulichung einer Plattform mit mehreren Entfaltungssystemen für ein räumliches Tragwerk gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform darstellt;
12 eine Veranschaulichung eines Flussdiagramms eines Vorgangs zum Entfalten eines räumlichen Tragwerks gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform darstellt; und
13 eine Veranschaulichung eines Flussdiagramms eines Vorgangs zum Bewegen eines Auslösemechanismus gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die veranschaulichenden Ausführungsformen erkennen und berücksichtigen eine oder mehrere unterschiedliche Überlegungen. Die veranschaulichenden Ausführungsformen erkennen und berücksichtigen zum Beispiel, dass aktuell verwendete Entfaltungssysteme, die Vorrichtungen aufweisen, unterschiedliche Kraftwerte auf den Satelliten ausüben können. Explosive Bolzen, Federn, Dämpfer und andere Vorrichtungen können unterschiedliche Kraftwerte bereitstellen, wenn sie zum Auslösen eines Satelliten von einer Plattform zum Zwecke einer Entfaltung des Satelliten verwendet werden.
Diese Vorrichtungstypen können in unterschiedlichen Kraftwerten, Geschwindigkeiten oder beidem resultieren, die bei unterschiedlichen Teilen des Satelliten und potentiell zu leicht unterschiedlichen Zeiten auftreten. Diese Situation kann in einem ungewünschten Taumeln des Satelliten resultieren.
Die veranschaulichenden Ausführungsformen stellen eine Lösung für das technische Problem bereit, das ein ungewünschtes Taumeln eines räumlichen Tragwerks, wie zum Beispiel eines Satelliten, mit sich bringt. Des Weiteren sehen die veranschaulichenden Ausführungsformen ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entfalten einer Weltraumstruktur vor. Bei einer veranschaulichenden Ausführungsform weist eine Vorrichtung eine Basis und Auslösemechanismen auf. Die Basis ist beweglich. Die Auslösemechanismen sind mit der Basis verknüpft. Die Auslösemechanismen sichern ein räumliches Tragwerk an der Basis, wenn sich die Basis in einer ersten Position befindet. Die Auslösemechanismen bewegen sich im Wesentlichen zur gleichen Zeit, um das räumliche Tragwerk während einer Beschleunigung von der Basis zu lösen, ohne Querlasten auf das räumliche Tragwerk zu übertragen, wenn die Basis in Richtung einer zweiten Position abgebremst wird, was in einer Entfaltung der räumlichen Tragstruktur resultiert. Die Vorrichtung weist eine technische Wirkung eines Verringerns oder Eliminierens eines Taumelns des räumlichen Tragwerks auf.
Unter Bezugnahme auf die Figuren und insbesondere unter Bezugnahme auf 1 wird nun eine Veranschaulichung eines Blockdiagramms einer Entfaltungsumgebung für ein räumliches Tragwerk gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform gezeigt. In einer Entfaltungsumgebung 100 für räumliches Tragwerk wird ein räumliches Tragwerk 102 aus einer Plattform 104 unter Verwendung eines Entfaltungssystems 106 für ein räumliches Tragwerk entfaltet. Diese Entfaltung erfolgt im Weltraum.
Bei diesem veranschaulichenden Beispiel stellt das räumliche Tragwerk 102 eine Struktur dar, die im Weltraum verwendet wird. Der Weltraum ist ein Raum bzw. ein Nichts, der bzw. das zwischen Himmelskörpern, einschließlich der Erde, existiert. Der Weltraum kann zum Beispiel ein Raum sein, der eine Partikeldichte und einen Druck aufweist, der die nächste Näherung an ein perfektes Vakuum darstellt. Der Weltraum kann als Karman-Linie bei einer Höhe von 100 km über dem Meeresspiegel definiert werden. Die Karman-Linie wird herkömmlicherweise als Beginn des Weltraums in Weltraumabkommen und für eine Weltraum-Dokumentation verwendet.
Das räumliche Tragwerk 102 kann eine Vielzahl unterschiedlicher Formen annehmen. Das räumliche Tragwerk 102 kann zum Beispiel ausgewählt werden aus: einem Satelliten, einem Cubesat, einer Raumstation, einem Raumfahrzeug oder irgendeiner anderen geeigneten Struktur.
Bei diesem veranschaulichenden Beispiel kann die Plattform 104 eine Vielzahl unterschiedlicher Formen annehmen. Die Plattform 104 kann zum Beispiel ausgewählt werden aus: einer Raumstation, einer Rakete, einem Shuttle, einem Asteroiden oder irgendeinem andren geeigneten Plattformtypen.
Bei diesem veranschaulichenden Beispiel ist das Entfaltungssystem 106 für ein räumliches Tragwerk mit Plattform 104 verknüpft. Wenn eine Komponente mit einer anderen Komponente „verknüpft“ ist, stellt die Verknüpfung in den gezeigten Beispielen eine physische Verknüpfung dar. Eine erste Komponente, das Entfaltungssystem 106 für ein räumliches Tragwerk, kann zum Beispiel als physisch mit einer zweiten Komponente, der Plattform 104, verknüpft angesehen werden, indem es an der zweiten Komponente gesichert, an die zweite Komponente gebunden, an der zweiten Komponente befestigt, an die zweite Komponente geschweißt, an der zweiten Komponente angebracht und/oder mit der zweiten Komponente auf irgendeine andere geeignete Weise verbunden ist. Die erste Komponente kann auch unter Verwendung einer dritten Komponente mit der zweiten Komponente verbunden sein. Die erste Komponente kann auch als physikalisch verknüpft mit der zweiten Komponente angesehen werden, indem sie als Teil der zweiten Komponente, als eine Erweiterung der zweiten Komponente oder beides angesehen wird.
Bei diesem veranschaulichenden Beispiel weist das Entfaltungssystem 106 für ein räumliches Tragwerk eine Anzahl von verschiedenen Komponenten auf. Wie gezeigt, umfasst das Entfaltungssystem 106 für ein räumliches Tragwerk eine Basis 108, Auslösemechanismen 110 und ein Vorspannsystem 112. Die Basis 108 stellt eine Struktur dar, die beweglich. Insbesondere kann die Basis 108 zwischen einer ersten Position 114, in welcher das räumliche Tragwerk gesichert sein kann, und einer zweiten Position 116 beweglich sein, in welcher das räumliche Tragwerk durch das Entfaltungssystem entfaltet werden kann.
In dem veranschaulichenden Beispiel stellt eine Führung 117 eine Struktur dar, die eine Bewegung der Basis 108 zwischen der ersten Position 114 und der zweiten Position 116 führt. Die Führung 117 kann zum Beispiel eine Schiene, mehrere Schienen oder irgendeine geeignete Struktur sein.
Die Führung 117 verringert eine Querlast 118, die bei dem räumlichen Tragwerk 102 auftreten kann. In dem veranschaulichenden Beispiel stellt die Querlast 118 eine Last relativ zur Basis 108 dar. Die Querlast 118 ist zum Beispiel eine Last, die senkrecht zu einer Richtung 120 einer Kraft 122 orientiert ist, die durch eine Bewegung der Basis 108 aus der ersten Position 114 in die zweite Position 116 erzeugt wird.
Wie gezeigt, stellen die Auslösemechanismen 110 Strukturen dar, die mit der Basis 108 verknüpft sind. Die Auslösemechanismen 110 sichern die räumliche Tragstruktur 102 an der Basis 108, wenn sich die Basis 108 in der ersten Position 114 befindet. Wie gezeigt, können die Auslösemechanismen 110 Merkmale 123 an der räumlichen Tragstruktur 102 sichern. Die Merkmale 123 stellen Komponenten des räumlichen Tragwerks dar, in welche die Auslösemechanismen 110 eingreifen können, um sie an der Basis 108 zu sichern. Die Merkmale 123 können zum Beispiel einen Pfosten, eine Vorwölbung, eine Nut, eine Öffnung, eine Stange, eine Achse und/oder jedes andere geeignete Merkmal umfassen, welches an der räumlichen Tragstruktur 102 auffindbar ist.
Wie hier verwendet, bedeutet der Ausdruck „und/oder“ bzw. „Zumindest einer von“ („at least one of“), wenn er mit einer Liste von Gegenständen verwendet wird, dass verschiedene Kombinationen von einem oder mehreren der aufgelisteten Gegenstände verwendet werden können oder dass lediglich jeweils ein Gegenstand in der Liste eingesetzt werden kann. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass und/oder bedeutet, dass jegliche Kombination von Gegenständen und jegliche Anzahl von Gegenständen aus der Liste verwendet werden können, jedoch nicht alle Gegenstände in der Liste benötigt werden. Der Gegenstand kann ein besonderes Objekt, ein Ding oder eine Kategorie sein.
Ohne Beschränkung könnte „zumindest einer der Gegenstände A, B oder C“ zum Beispiel den Gegenstand A, den Gegenstand A und den Gegenstand B, oder den Gegenstand B umfassen. Dieses Beispiel könnte auch den Gegenstand A, den Gegenstand B und den Gegenstand C umfassen oder den Gegenstand B und den Gegenstand C umfassen. Natürlich könnten jegliche Kombinationen dieser Gegenstände vorliegen. In einigen veranschaulichenden Beispielen kann „zumindest einer von“ ohne Beschränkung zum Beispiel zwei der Gegenstände A; ein Gegenstand B; und zehn der Gegenstände C; vier der Gegenstände B und sieben der Gegenstände C; oder jegliche andere geeignete Kombination sein.
Die Merkmale 123 stellen Orte dar, wo die Kraft 122 auf das räumliche Tragwerk 102 durch die mit der Basis 108 verknüpften Auslösemechanismen 110 ausgeübt werden kann. Bei ausgewählten Orten, wo die Kraft 122 auf die räumliche Tragstruktur 102 ausgeübt wird, können die Querlast 118 und andere ungewünschte Lasten verringert werden, die auf das räumliche Tragwerk 102 ausgeübt werden. In dem veranschaulichenden Beispiel kann ein konstanter Kraftwert 122 auf jedes der Merkmale 123 bei jedem der Auslösemechanismen 110 ausgeübt werden.
Bei diesem veranschaulichenden Beispiel bewegen sich die Auslösemechanismen 110 im Wesentlichen zur gleichen Zeit, um die räumliche Tragstruktur 102 während einer Beschleunigung der Basis 108 von der Basis 108 zu lösen, ohne die Querlast 118 auf das räumliche Tragwerk 102 zu übertragen, wenn die Basis 108 in Richtung der zweiten Position 116 abgebremst wird, was in einer Entfaltung des räumlichen Tragwerks 102 resultiert. In einem anderen veranschaulichenden Beispiel kann die Basis 108 nicht abgebremst werden, bis sie, oder bzw. kurz bevor sie, die zweite Position 116 erreicht.
Wie gezeigt, stellt das Vorspannsystem 112 eine oder mehrere Vorrichtungen dar, die die Basis 108 aus der ersten Position 114 in die zweite Position 116 bewegen. In dem veranschaulichenden Beispiel könnte das Vorspannsystem 112 ausgewählt werden aus: einer Feder, einem hydraulischen Aktuator, einem linearen Aktuator, einer Spule und/oder irgendeiner anderen geeigneten Vorspannvorrichtung.
Wie gezeigt, befinden sich die Auslösemechanismen 110 in geschlossenen Positionen 124, wenn sich die die Basis 108 in der ersten Position 114 befindet, und bewegen sich im Wesentlichen zur gleichen Zeit in geöffnete Positionen 125, um das räumliche Tragwerk 102 von der Basis 108 zu lösen, ohne eine Querlast 118 auf das räumliche Tragwerk 102 zu übertragen, wenn sich die Basis 108 aus der ersten Position 114 in Richtung der zweiten Position 116 bewegt, um das räumliche Tragwerk 102 zu entfalten. In dem veranschaulichenden Beispiel sind die Auslösemechanismen 110 vorgespannt, um sich im Wesentlichen zur gleichen Zeit zu bewegen, um das räumliche Tragwerk 102 von der Basis 108 zu lösen.
Außerdem kann das Entfaltungssystem 106 für ein räumliches Tragwerk auch ein Rückhaltesystem 126 umfassen. Wie gezeigt, hindert das Rückhaltesystem 126 die Auslösemechanismen 110 daran, sich so zu bewegen, dass sich das räumliche Tragwerk 102 löst, wenn sich die Basis 108 in der ersten Position 114 befindet.
In dem veranschaulichenden Beispiel kann das Entfaltungssystem 106 für ein räumliches Tragwerk andere Komponenten umfassen, wie zum Beispiel ein Gehäuse 127 und eine Tür 128. Wie gezeigt, weist das Gehäuse 127 eine Öffnung 130 auf. In dem veranschaulichenden Beispiel befinden sich die Basis 108 und die Auslösemechanismen 110 im Inneren 132 innerhalb des Gehäuses 127. Das räumliche Tragwerk 102 befindet sich auch innerhalb eines Inneren 132 des Gehäuses 127, wenn das räumliche Tragwerk 102 an der Basis 108 gesichert ist.
Die Tür 128 bewegt sich zwischen einer geschlossenen Position 134 und einer geöffneten Position 136. Die Tür 128 deckt die Öffnung 130 ab, wenn sie sich in der geschlossenen Position 134 befindet.
In diesem veranschaulichenden Beispiel umfasst das Entfaltungssystem 106 für das räumliche Tragwerk auch ein Sperrsystem 138. Das Sperrsystem 138 hindert das Vorspannsystem 112 daran, die Basis 108 aus der ersten Position 114 zu bewegen. Das Sperrsystem 138 hält die Basis 108 zum Beispiel in der ersten Position 114, wenn sich die Tür 128 in der geschlossenen Position 134 befindet. Wie gezeigt, ermöglicht es das Sperrsystem 138 dem Vorspannsystem 112, die Basis 108 zu bewegen, wenn sich die Tür 128 in der geöffneten Position 136 befindet.
Außerdem kann das Entfaltungssystem 106 für ein räumliches Tragwerk auch ein Vibrationsverringerungssystem 140 umfassen. Das Vibrationsverringerungssystem 140 stellt eine Struktur dar, die in diesem veranschaulichenden Beispiel mit der Tür 128 verknüpft ist. Das Vibrationsverringerungssystem 140 berührt das räumliche Tragwerk 102 derart, dass Vibrationen 142 in dem räumlichen Tragwerk 102 verringert werden, wenn das räumliche Tragwerk 102 an der Basis 108 mittels der Auslösemechanismen 110 gesichert ist und die Tür 128 sich in der geschlossenen Position 134 befindet.
Das Vibrationsverringerungssystem 140 kann zum Beispiel eine Struktur darstellen, die eine oder mehrere Materialien aufweist, die ausgewählt werden aus: Aluminium, einem elastomerischen Material, Gummi, Titan, Kunststoff oder irgendeinem anderen geeigneten Materialtyp. In einem anderen veranschaulichenden Beispiel kann das Vibrationsverringerungssystem 140 unter Verwendung verschiedener Vorrichtungstypen implementiert sein. Das Vibrationsverringerungssystem 140 kann zum Beispiel unter Verwendung von einer oder mehreren Stoßabsorbtionseinrichtungen implementiert sein.
Mit dem Entfaltungssystem 106 für ein räumliches Tragwerk kann eine ungewünschte Bewegung des räumlichen Tragwerks 102 verringert werden. Ein Taumeln des räumlichen Tragwerks 102 kann zum Beispiel, wenn es durch das Entfaltungssystem 106 für ein räumliches Tragwerk entfaltet wird, im Vergleich zu aktuell verwendeten Entfaltungssystemen verringert werden. In einem veranschaulichenden Beispiel verringern die Führung 117 und/oder die Auslösemechanismen 110 ein Taumeln bzw. eine ungewünschte Bewegung des räumlichen Tragwerks 102, wenn es durch das Entfaltungssystem 106 für ein räumliches Tragwerk entfaltet wird.
Unter Bezugnahme auf 2 ist als Nächstes eine Veranschaulichung eines Blockdiagramms eines Auslösemechanismus gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform gezeigt. In diesem veranschaulichenden Beispiel stellt ein Auslösemechanismus 200 ein Beispiel einer Implementierung eines Auslösemechanismus der Auslösemechanismen 110 in 1 dar.
In diesem veranschaulichenden Beispiel umfasst der Auslösemechanismus 200 eine Anzahl verschiedener Komponenten. Wie gezeigt, weist der Auslösemechanismus 200 einen Kontaktpunkt 202, einen Hebel 204 und eine Vorspannvorrichtung 206 auf.
Der Kontaktpunkt 202 stellt eine Struktur dar, die mit der Basis verknüpft ist. In diesem veranschaulichenden Beispiel hält Kontaktpunkt 202 ein Merkmal der Merkmale 123 an dem räumlichen Tragwerk 102 der 1.
Wie gezeigt, ist der Hebel 204 beweglich und sichert das Merkmal an dem Kontaktpunkt 202, wenn sich der Hebel 204 in einer geschlossenen Position 208 befindet. In diesem veranschaulichenden Beispiel bewegt sich der Hebel 204, indem er sich dreht. Wenn sich der Hebel 204 in eine geöffnete Position 210 dreht, kann das Merkmal vom Kontaktpunkt 202 wegbewegt werden.
In dem veranschaulichenden Beispiel bewegt die Vorspannvorrichtung 206 den Hebel 204 aus der geschlossenen Position 208 in die geöffnete Position 210. Diese Bewegung des Hebels 204 tritt auf, wenn sich die Basis 108 aus der ersten Position 114 in Richtung der zweiten Position 116 bewegt, so dass die Merkmale 123, die in der 1 in einem Block gezeigt sind, außer Eingriff mit dem Kontaktpunkt 202 kommen. In dem veranschaulichenden Beispiel kann die Vorspannvorrichtung 206 eine lineare Feder, eine Torsionsfeder, ein Drehmotor, ein Elastomerband oder eine andere geeignete Vorrichtung oder ein System sein.
Die Veranschaulichung der Entfaltungsumgebung 100 für ein räumliches Tragwerk und die verschiedenen Komponenten in der Entfaltungsumgebung 100 für ein räumliches Tragwerk in 1 ist nicht als physische oder architektonische Beschränkung für die Art und Weise zu verstehen, in welcher eine veranschaulichende Ausführungsform implementiert sein kann. Andere Komponenten können zusätzlich oder anstatt der veranschaulichten verwendet werden. Einige Komponenten können unnötig sein. Die Blöcke sind auch wiedergegeben, um einige funktionelle Komponenten zu veranschaulichen. Eine oder mehrere dieser Blöcke können kombiniert, geteilt oder kombiniert und in unterschiedliche Blöcke geteilt werden, wenn sie in einer veranschaulichenden Ausführungsform implementiert sind.
Die Entfaltungsumgebung 100 für ein räumliches Tragwerk kann zum Beispiel ein oder mehrere zusätzliche Entfaltungssysteme zusätzlich zu oder anstatt dem Entfaltungssystem 106 für ein räumliches Tragwerk umfassen. Jedes der Entfaltungssysteme kann räumliche Tragwerke des gleichen oder unterschiedlichen Plattformtyps 104 entfalten.
Unter Bezugnahme auf 3-7 sind als nächstes Veranschaulichungen einer Entfaltungssequenz für einen Satelliten gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform gezeigt. Unter Bezugnahme auf 3 ist zuerst eine Veranschaulichung eines Entfaltungssystems für ein räumliches Tragwerk gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform gezeigt.
In diesem veranschaulichenden Beispiel stellt ein Entfaltungssystem 300 für räumliches Tragwerk ein Beispiel einer Implementierung eines Entfaltungssystems 106 für ein räumliches Tragwerk dar, das in der 1 in Blockform gezeigt ist. In diesem Beispiel ist das Entfaltungssystem 300 für ein räumliches Tragwerk ein Satellitenentfaltungssystem.
Wie gezeigt, hält das Entfaltungssystem 300 für ein räumliches Tragwerk einen Satellit 302. Der Satellit 302 stellt ein Beispiel einer physischen Implementierung des räumlichen Tragwerks 102 dar, das in der 1 in Blockform gezeigt ist. Wie gezeigt, kann der Satellit 302 ein 1U-Cubesat mit einer Länge 303, einer Breite 304 und einer Höhe 305 sein. In diesem veranschaulichenden Beispiel kann die Länge 303 ungefähr 10 cm betragen; die Breite 304 kann ungefähr 10 cm betragen; und die Höhe 305 kann ungefähr 10 cm betragen.
In diesem besonderen Beispiel ist der Satellit 302 als innerhalb eines Gehäuses 306 des Entfaltungssystems 300 für ein räumliches Tragwerk befindlich gezeigt. Das Gehäuse 306 ist in einer Explosionsansicht gezeigt, um die verschiedenen Merkmale im Entfaltungssystem 300 für ein räumliches Tragwerk klarer zu veranschaulichen. Wie gezeigt, weist das Gehäuse 306 eine Länge 307, eine Breite 308 und eine Höhe 309 auf. In diesem veranschaulichenden Beispiel kann die Länge 307 ungefähr 18 cm betragen; die Breite 308 kann ungefähr 12 cm betragen; und die Höhe 309 kann ungefähr 12 cm betragen.
Eine Tür 310 ist bei einem Scharnier 311 mit dem Gehäuse 306 verbunden. Die Tür 310 ist in dieser Figur in einer geschlossenen Position gezeigt.
Wie gezeigt, umfasst das Entfaltungssystem 300 für räumliches Tragwerk eine Basis 312. Wie gezeigt, sind Auslösemechanismen mit der Basis 312 verknüpft und sichern den Satelliten 302 an der Basis 312. In diesem veranschaulichenden Beispiel sind drei Auslösemechanismen vorhanden. In dieser Ansicht sind ein Auslösemechanismus 313 und ein Auslösemechanismus 314 gezeigt. Der dritte Auslösemechanismus ist in dieser Ansicht nicht zu sehen.
Wie gezeigt, weist der Auslösemechanismus 313 einen Hebel 316, einen Kontaktpunkt 318 und eine Feder 320 auf. Der Auslösemechanismus 314 weist einen Hebel 322, ein Kontaktpunkt 324 und eine Feder 326 auf.
In diesem veranschaulichenden Beispiel spannt die Feder 320 den Hebel 316 vor, sich in der Richtung eines Pfeils 328 zu drehen. Außerdem spannt die Feder 326 den Hebel 322 vor, sich in der Richtung eines Pfeils 328 zu drehen.
In dieser Ansicht wird eine Drehung des Hebels 316 und des Hebels 322 durch ein Rückhaltesystem verhindert. Wie gezeigt, umfasst das Rückhaltesystem eine längliche Struktur 329 und eine längliche Struktur 330.
In dem veranschaulichenden Beispiel, das in dieser Figur gezeigt ist, können die längliche Struktur 329 und die längliche Struktur 330 Pfosten sein, die sich von einer Oberfläche 332 des Gehäuses 306 erstrecken. Die längliche Struktur 329 berührt den Hebel 316 und hindert den Hebel 316 daran, sich in die Richtung des Pfeils 328 zu bewegen. Auf eine ähnliche Weise berührt die längliche Struktur 330 den Hebel 322 und hindert den Hebel 322 daran, sich in die Richtung des Pfeils 328 zu bewegen.
In diesem veranschaulichenden Beispiel ist auch eine längliche Struktur 334 gezeigt, die einen weiteren Hebel berührt, der in dieser Ansicht nicht zu sehen ist. Die längliche Struktur 334 hindert diesen Hebel ebenfalls daran, sich in der Richtung des Pfeils 328 zu bewegen.
Wie gezeigt weist der Satellit 302 ein Merkmal 342 und ein Merkmal 344 auf. Das Merkmal 342 und das Merkmal 344 stellen Strukturen am Satelliten 302 dar, die an der Basis 312 gesichert sein können. In diesem Beispiel ist ein weiteres Merkmal vorhanden oder nicht, das auf einer Seite 348 des Satelliten 302 gezeigt ist.
Der Kontaktpunkt 318 stützt das Merkmal 342 und der Kontaktpunkt 324 stützt das Merkmal 344 in diesem veranschaulichenden Beispiel. Wie gezeigt, stellt der Kontaktpunkt 318 eine Struktur dar, die sich aus einer Fläche 349 der Basis 312 erstreckt. Der Kontaktpunkt 324 stellt ebenfalls eine Struktur dar, die in aus der Fläche 349 der Basis 312 erstreckt. Der Kontaktpunkt 318 weist eine Gestalt auf, die in das Merkmal 342 eingreift, und der Kontaktpunkt 324 weist eine Gestalt auf, die in das Merkmal 344 eingreift. Eine detailliertere Ansicht des Auslösemechanismus 313 und des Kontaktpunkts 318 sind in einem Bereich 350 gezeigt und unten bei 8 beschrieben.
Auch ein Vorspannsystem 352 ist bei dem Entfaltungssystem 300 für ein räumliches Tragwerk vorhanden. Das Vorspannsystem 352 umfasst eine Feder. Das Vorspannsystem 352 spannt die Basis 312 in der Richtung eines Pfeils 354 vor. Wie gezeigt, kann das Vorspannsystem 352 eine Feder, ein linearer Aktuator, eine Spule oder irgend ein anderer Vorrichtungstyp sein, der als einer gewählt wird, der eine Kraft auf die Basis 312 übertragen kann. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass das Vorspannsystem 352 eine Kraft ausübt, um die Basis 312 in der Richtung des Pfeils 354 zu bewegen.
Bei diesem veranschaulichenden Beispiel umfasst das Entfaltungssystem 300 für ein räumliches Tragwerk auch eine Vibrationsverringerungsstruktur 356. In diesem Beispiel stellt die Vibrationsverringerungsstruktur 356 ein Beispiel einer Implementierung einer physischen Struktur dar, die verwendet werden kann, um das Vibrationsverringerungssystem 140 zu implementieren, das in 1 in Blockform gezeigt ist. Wie gezeigt, ist die Vibrationsverringerungsstruktur 356 mit der Tür 310 verknüpft. Die Vibrationsverringerungsstruktur 356 berührt den Satelliten 302 derart, dass Vibrationen im Satelliten 302 verringert werden, wenn der Satellit 302 an der Basis 312 mittels der Auslösemechanismen gesichert ist und sich die Tür 310 in der geschlossenen Position befindet, wie es in dieser Figur gezeigt ist.
Bezug nehmend auf 4 ist als nächstes eine Veranschaulichung eines Entfaltungssystems für ein räumliches Tragwerk gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform gezeigt. Bei dieser Figur hat sich die Tür 310 in Richtung eines Pfeils 400 bewegt und hat sich aus einer geschlossenen Position in die in dieser Figur gezeigte geöffnete Position bewegt. Die Tür 310 gibt eine Öffnung 402 im Gehäuse 306 frei. Wenn sie freigegeben ist, ermöglicht die Öffnung 402 es dem Satelliten 302, sich aus dem Gehäuse 306 zu entfalten.
In dieser Ansicht ermöglicht es ein (nicht gezeigter) Sperrmechanismus dem Vorspannsystem 352, die Basis 312 in der Richtung des Pfeils 354 zu bewegen, wenn die Tür 310 geöffnet wurde. Wenn die Tür 310 geschlossen ist, hindert der Sperrmechanismus das Vorspannsystem 352 daran, die Basis 312 zu bewegen. In diesem veranschaulichenden Beispiel sichert der Sperrmechanismus die Basis 312. In anderen veranschaulichenden Beispielen könnte der Sperrmechanismus das Vorspannsystem 352 daran hindern, eine Kraft zum Bewegen der Basis 312 auszuüben.
In diesem veranschaulichenden Beispiel könnte der Sperrmechanismus zum Beispiel eine Zündschnur, ein Aktuator oder irgendein anderer geeigneter Mechanismus sein, der aktiviert wird, um das Vorspannsystem 352 die Basis 312 aus der ersten Position in eine zweite Position bewegen zu lassen, wenn sich die Tür 310 in der geöffneten Position befindet.
Unter Bezugnahme auf 5 ist als nächstes eine Veranschaulichung eines Entfaltungssystems für ein räumliches Tragwerk gezeigt, das einen Satelliten zur Entfaltung gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform bewegt. In dieser Ansicht hat sich die Basis 312 aus der ersten Position in Richtung der zweiten Position bewegt. Diese Bewegung übt eine Kraft auf den Satelliten 302 beim Merkmal 342, beim Merkmal 344 und bei dem anderen Merkmal auf der Seite 348 aus, die in dieser Ansicht nicht zu sehen ist, auf den Kontaktpunkt 318, den Kontaktpunkt 324 und einen anderen Kontaktpunkt, der in dieser Ansicht nicht zu sehen ist.
In diesem veranschaulichenden Beispiel bewegt sich die Basis 312 entlang einer Führungsschiene 504 in Richtung eines Pfeils 354. Die Führungsschiene 504 erzwingt eine Bewegung der Basis 312 entlang einer Achse 506. Die Führungsschiene 504 hilft, eine Querbewegung in einer Richtung orthogonal zum Pfeil 354 zu verringern.
Wenn sich die Basis 312 in Richtung des Pfeils 354 bewegt, wird die Basis 312 abgebremst. In diesem veranschaulichenden Beispiel tritt eine Abbremsung auf, bevor die zweite Position erreicht wird. In diesem gezeigten Beispiel wird eine Feder als Vorspannsystem verwendet und die maximale Beschleunigung tritt auf, wenn die Basis 312 anfängt, sich aus der ersten Position zu bewegen. Diese erste Position ist dort, wo die Federkraft maximal ist. Wenn ein linearer Aktuator oder eine Spule als Vorspannsystem verwendet wird, kann die maximale Beschleunigung auf einen gewünschten Ort zwischen der ersten Position und der zweiten Position eingestellt werden.
In der 5 ist auch eine Positionsänderung der Hebel 316 und 322 gezeigt. Die Bewegung der Basis 312 in der Richtung des Pfeils 354 bewegt den Hebel 316 von der länglichen Struktur 329 weg und bewegt den Hebel 322 von der länglichen Struktur 330 weg. Im Ergebnis bewegen sich der Hebel 316 und der Hebel 322 in der Richtung des Pfeils 328 in die in dieser Figur gezeigte Position. Bei diesem veranschaulichenden Beispiel stellt diese Bewegung des Hebels 316 und des Hebels 322 eine Rotationsbewegung dar. Der andere Hebel, der in dieser Ansicht nicht zu sehen ist, dreht sich auf eine ähnliche Weise.
Bezug nehmend auf 6 wird nun eine Veranschaulichung eines Entfaltungssystems für ein räumliches Tragwerk in Übereinstimmung mit einer veranschaulichenden Ausführungsform gezeigt, das einen Satellit zu Entfaltung bewegt. In dieser Figur hat die Basis 312 die zweite Position erreicht. In dieser Ansicht haben sich der Hebel 316 und der Hebel 322 auf eine Weise bewegt, die es dem Merkmal 342 ermöglicht, sich vom Kontaktpunkt 318 weg zu bewegen, und die es dem Merkmal 344 ermöglicht, sich von dem Kontaktpunkt 324 weg zu bewegen, ohne den Hebel 316 oder den Hebel 322 zu berühren.
Unter Bezugnahme auf 7 wird nun eine Veranschaulichung eines Entfaltungssystems für ein räumliches Tragwerk gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform gezeigt, das einen Satellit zum Entfalten bewegt. In dieser Figur bewegt sich der Satellit 302 von der Basis 312 und anderen Komponenten in dem Entfaltungssystem 300 für ein räumliches Tragwerk weg.
In dieser Ansicht ist ein Auslösemechanismus 700 gezeigt. Der Auslösemechanismus 700 umfasst einen Hebel 702 und einen Kontaktpunkt 704. Die Feder, die den Hebel 702 vorspannt, ist in dieser Ansicht nicht zu sehen.
Mit dem Entfaltungssystem 300 für ein räumliches Tragwerk wird ein Taumeln oder eine andere ungewünschte Bewegung des Satelliten 302 verringert bzw. eliminiert. Im Ergebnis kann der Satellit 302, wenn der Satellit 302 kein Antriebssystem oder einen anderen Mechanismus zum Verringern eines Taumelns umfasst, auf eine Weise entfaltet werden, bei der ein Taumeln verringert oder eliminiert wird.
Bezug nehmend auf 8 ist nun eine Veranschaulichung eines Auslösemechanismus gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform gezeigt. 8 stellt eine detailliertere Ansicht des Auslösemechanismus 313 im Bereich 350 in 3 dar.
In dieser Ansicht befindet sich der Hebel 316 in einer geschlossenen Position, so dass der Auslösemechanismus 313 das Merkmal 342 sichert, um den Satelliten 302 an der Basis 312 zu sichern. Der Kontaktpunkt 318 weist eine Nut 800 auf und der Hebel 316 weist eine Nut 802 auf.
Wenn sich der Hebel 316 in einer geschlossenen Position befindet, wird das Merkmal 342 in einem Schlitz 804 gehalten, der durch die Nut 800 am Kontaktpunkt 318 und die Nut 802 am Hebel 316 gebildet wird. In dieser Konfiguration ist das Merkmal 342 mittels des Auslösemechanismus 313 gesichert.
Wenn sich der Hebel 316 in eine geöffnete Position dreht, wird das Merkmal 342 in der Nut 800 des Kontaktpunkts 318 gehalten. In dieser Konfiguration kann eine Kraft auf das Merkmal 342 ausgeübt werden, wenn sich die Basis 312 bewegt. Außerdem kann sich das Merkmal 342 vom Kontaktpunkt 318 wegbewegen, wenn eine Bewegung der Basis 312 abnimmt oder anhält.
Bezug nehmend auf 9 wird nun eine Veranschaulichung eines Entfaltungssystems für ein räumliches Tragwerk gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform gezeigt. In dieser Figur ist das Entfaltungssystem 300 für ein räumliches Tragwerk in der Richtung von Linien 9-9 in 3 gezeigt.
In dieser Ansicht stellt eine Zündschnur 900 einen Sperrmechanismus dar, der zum Halten der Basis 312 in der ersten Position verwendet wird. Wenn der Satellit 302 zu entfalten ist, wird die Zündschnur 900 aktiviert und löst die Basis 312, so dass das Vorspannsystem 352 (nicht gezeigt) den Satelliten 302 in der Richtung des Pfeils 354 bewegt.
Unter Bezugnahme auf 10 wird als nächstes eine Veranschaulichung eines Entfaltungssystems für ein räumliches Tragwerk gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform gezeigt. In dieser Figur ist eine Explosionsansicht des Entfaltungssystems 300 für ein räumliches Tragwerk ohne den Satelliten 302 gezeigt.
Die in den 3-10 gezeigten Entfaltungssysteme für ein räumliches Tragwerk sind modular konstruiert. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass mehrere Entfaltungsstruktursysteme für ein räumliches Tragwerk angeordnet werden können, um ein System zu bilden, das mehrere Satelliten entfaltet.
Bezug nehmend auf 11 ist nun eine Veranschaulichung einer Plattform mit mehreren Entfaltungssystemen für ein räumliches Tragwerk gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform gezeigt. In diesem veranschaulichenden Beispiel umfasst eine Plattform 1100 ein Entfaltungssystem 1102 für ein räumliches Tragwerk, ein Entfaltungssystem 1104 für ein räumliches Tragwerk, ein Entfaltungssystem 1106 für ein räumliches Tragwerk, ein Entfaltungssystem 1108 für ein räumliches Tragwerk, ein Entfaltungssystem 1110 für ein räumliches Tragwerk, ein Entfaltungssystem 1112 für ein räumliches Tragwerk, ein Entfaltungssystem 1114 für räumliches Tragwerk und ein Entfaltungssystem 1116 für ein räumliches Tragwerk.
Diese Entfaltungssysteme für ein räumliches Tragwerk werden verwendet, um einen Satelliten 1118, einen Satelliten 1120, einen Satelliten 1122, einen Satelliten 1124, einen Satelliten 1126, einen Satelliten 1128, einen Satelliten 1130 bzw. einen Satelliten 1132 zu entfalten. Diese unterschiedlichen Satelliten können gleichzeitig oder zu verschiedenen Zeiten aus den verschiedenen Entfaltungssystemen für ein räumliches Tragwerk entfaltet werden.
Die Veranschaulichung des Entfaltungssystems 300 für ein räumliches Tragwerk in den 3-11 ist als ein Beispiel einer physischen Implementierung des Entfaltungssystems 106 für ein räumliches Tragwerk in 1 vorgesehen und ist nicht dafür gedacht, eine Weise zu beschränken, in der andere Ausführungsformen implementiert werden können. Die Tür 310 ist zum Beispiel als durch ein Scharnier 311 angebracht gezeigt, um sich zu öffnen und zu schließen. In anderen veranschaulichenden Beispielen könnte die Tür 310 eine Irisblende sein, die sich öffnet und schließt. In einem noch weiteren veranschaulichenden Beispiel könnte die Tür 310 vom Gehäuse 306 getrennt sein.
Als noch weiteres Beispiel, obwohl drei Auslösemechanismen gezeigt sind, könnten auch andere Anzahlen von Auslösemechanismen abhängig von der besonderen Implementierung verwendet werden. Zum Beispiel könnten vier Auslösemechanismen, zwei Auslösemechanismen oder irgendeine Anzahl von Auslösemechanismen verwendet werden, um eine Kraft auf Merkmale am Satelliten auszuüben.
In einem noch weiteren veranschaulichenden Beispiel kann das Entfaltungssystem für ein räumliches Tragwerk unter Verwendung eines Raumfahrzeugs als Gehäuse entfaltet werden. Die verschiedenen Komponenten des Entfaltungssystems für ein räumliches Tragwerk können in einer Bucht eines Raum-Shuttles ohne das Gehäuse 306 und die Tür 310 platziert werden.
Als noch weiteres Beispiel können andere Größen von Satelliten anstatt dem oben beschriebenen veranschaulichenden Beispiel des 1U-Cubesat entfaltet werden. Außerdem können die entfalteten Satelliten andere Formen aufweisen, die unregelmäßig sein können.
Die verschiedenen in den 3-11 gezeigten Komponenten können mit Komponenten in den 1 und 2 kombiniert, werden, mit Komponenten in den 1 und 2 verwendet werden oder eine Kombination der beiden sein. Außerdem können einige der Komponenten in den 3-11 veranschaulichende Beispiele dafür sein, wie Komponenten, die in den 1 und 2 in Blöcken gezeigt sind, als physische Strukturen implementiert sein können.
Unter Bezugnahme auf 12 wird nun eine Veranschaulichung eines Flussdiagramms eines Vorgangs zum Entfalten eines räumlichen Tragwerks gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform gezeigt. Der in 12 veranschaulichte Vorgang kann in der Entfaltungsumgebung 100 für ein räumliches Tragwerk in 1 implementiert werden. Insbesondere können die verschiedenen Operationen unter Verwendung des Entfaltungssystems 106 für ein räumliches Tragwerk der 1 implementiert werden.
Der Vorgang beginnt mit einem Sichern eines räumlichen Tragwerks an einer Basis mit einem Auslösemechanismus, wenn sich die Basis in einer ersten Position befindet (Operation 1200). Die Basis und das räumliche Tragwerk befinden sich bei der Operation 1200in einem Gehäuse.
Der Vorgang öffnet eine Tür für das Gehäuse, um eine Öffnung im Gehäuse zum Entfalten des räumlichen Tragwerks aus dem Gehäuse freizugeben (Operation 1202). Das Öffnen ermöglicht es dem räumlichen Tragwerk, sich durch die Öffnung aus dem Gehäuse zu bewegen, wenn sich die Basis aus der ersten Position in die zweite Position bewegt.
Als nächstes bewegt der Vorgang die Basis aus der ersten Position in eine zweite Position, um das räumliche Tragwerk zu entfalten (Operation 1204). Der Vorgang bewegt dann die Auslösemechanismen im Wesentlichen zur gleichen Zeit, um das räumliche Tragwerk von der Basis zu lösen, ohne eine Querlast auf das räumliche Tragwerk zu übertragen (Operation 1206), wobei der Vorgang danach endet. Die Operation 1206 erfolgt, wenn sich die Basis aus der ersten Position in Richtung der zweiten Position bewegt, um das räumliche Tragwerk zu entfalten.
Unter Bezugnahme auf 13 wird als nächstes eine Veranschaulichung eines Flussdiagramms eines Vorgangs zum Bewegen von Auslösemechanismen gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform gezeigt. Der in 13 veranschaulichte Vorgang stellt ein Beispiel von Operationen dar, die bei der Operation 1206 in 12 durchgeführt werden können. In diesem Beispiel weist das räumliche Tragwerk Merkmale auf, die sich in Eingriff mit den Auslösemechanismen befinden, wenn sich die Basis in der ersten Position befindet.
Der Vorgang beginnt mit einem Drehen von Hebeln in den Auslösemechanismen aus geschlossenen Positionen in geöffnete Positionen, wenn sich die Basis aus der ersten Position in Richtung der zweiten Position bewegt (Operation 1300). Bei der Operation 1300 sichern die Hebel die Merkmale nicht länger an den Kontaktpunkten, wenn sich die Hebel in der geöffneten Position befinden. Außerdem berühren die Hebel in der geöffneten Position die Merkmale oder andere Teile des räumlichen Tragwerks nicht, wenn sich das räumliche Tragwerk von der Basis wegbewegt, nachdem die Basis die zweite Position erreicht.
Der Vorgang übt eine Axialkraft senkrecht zur Basis auf das räumliche Tragwerk bei den Merkmalen an dem Satelliten aus, die in Eingriff mit Kontaktpunkten in den Auslösemechanismen sind, während sich die Basis aus der ersten Position in Richtung der zweiten Position bewegt (Operation 1302). Bei der Operation 1302 beschleunigt das räumliche Tragwerk in die Richtung der Kraft, wenn das räumliche Tragwerk entfaltet wird.
Der Vorgang bringt die Merkmale des räumlichen Tragwerks außer Eingriff mit den Kontaktpunkten, wenn ein Abbremsen der Basis und/oder ein Erreichen der zweiten Position durch die Basis erfolgt (Operation 1304), wobei der Vorgang danach endet. Bei der Operation 1304 bewegen sich die Merkmale von den Kontaktpunkten weg. Außerdem berühren die Hebel in der geöffneten Position die Merkmale oder andere Teile des räumlichen Tragwerks nicht, wenn sich das räumliche Tragwerk von der bremsenden Basis wegbewegt und nachdem die Basis die zweite Position erreicht.
Die Flussdiagramme und Blockdiagramme in den verschiedenen gezeigten Ausführungsformen veranschaulichen die Architektur, Funktionalität und Betriebsweise von einigen möglichen Implementierungen der Vorrichtungen und Verfahren in einer veranschaulichenden Ausführungsform. Diesbezüglich kann jeder Block im Flussdiagramm oder Blockdiagramm ein Modul, ein Segment, eine Funktion und/oder einen Teil einer Operation oder eines Schritts darstellen.
Bei einigen alternativen Implementierungen einer veranschaulichenden Ausführungsform können die Funktion oder Funktionen, die in den Blöcken wiedergegeben sind, außerhalb der in den Figuren wiedergegebenen Reihenfolge erfolgen. In einigen Fällen können zum Beispiel zwei Blöcke, die aufeinanderfolgend gezeigt sind, im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden, oder die Blöcke können manchmal in der umgekehrten Reihenfolge durchgeführt werden, abhängig von der betroffenen Funktionalität. Auch können andere Blöcke zusätzlich zu den veranschaulichten Blöcken in einem Flussdiagramm oder einem Blockdiagramm hinzugefügt werden.
Die Operation 1204 und die Operation 1206 können zum Beispiel zur ungefähr gleichen Zeit und nicht in der gezeigten sequentiellen Reihenfolge durchgeführt werden. Die Operation 1204 kann zum Beispiel beginnen und die Operation 1206 kann beginnen, nachdem die Operation 1204 angefangen hat. Bei einem noch weiteren veranschaulichenden Beispiel kann eine Operation ein Entriegeln umfassen oder es der Basis ermöglichen, sich zu bewegen, nachdem sich die Tür in der geöffneten Position befindet.
Somit sehen eine oder mehrere veranschaulichenden Ausführungsformen ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entfalten eines räumlichen Tragwerks vor, das ein technisches Problem verringert oder überwindet, welches mit einer ungewünschten Rotation, wie zum Beispiel einem Taumeln, eines räumlichen Tragwerks nach einer Entfaltung zusammenhängt. Eine veranschaulichende Ausführungsform setzt ein Entfaltungssystem für ein räumliches Tragwerk ein, das eine technische Wirkung eines Verringerns eines Taumelns oder einer anderen ungewünschten Bewegung eines räumlichen Tragwerks aufweist, welches durch das Entfaltungssystem für ein räumliches Tragwerk entfaltet wird. In diesen veranschaulichenden Beispielen verringert eine Führungsschiene und/oder ein Auslösemechanismus eine Querlast oder eine andere ungewünschte Last während einer Bewegung der Basis aus einer ersten Position in eine zweite Position, um das räumliche Tragwerk zu entfalten. Auf diese Weise wird ein Taumeln des räumlichen Tragwerks und/oder ein Stoß, der auf das räumliche Tragwerk ausgeübt wird, verringert, wenn das räumliche Tragwerk entfaltet wird.
Bei der Verwendung eines Entfaltungssystems für ein räumliches Tragwerk gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform können kleinere Satelliten, wie zum Beispiel ein Cubesat, auf eine Weise entfaltet werden, die ein Taumeln oder eine andere ungewünschte Bewegung des Satelliten vermeidet. Im Ergebnis benötigt ein Satellit kein Antriebssystem oder ein anderes System, um ein Taumeln auszugleichen, unter Verwendung eines Entfaltungssystems für ein räumliches Tragwerk gemäß einer veranschaulichenden Ausführungsform, um den Satelliten zu entfalten.
Die unterschiedlichen veranschaulichten Beispiele beschreiben Komponenten, die Aktionen oder Operationen durchführen. Bei einer veranschaulichenden Ausführungsform ist eine Komponente eingerichtet, die beschriebene Aktion bzw. Operation durchzuführen. Die Komponente kann zum Beispiel eine Konfiguration oder ein Design aufweisen, die der Komponente eine Fähigkeit verleiht, die Aktion oder Operation durchzuführen, die in den veranschaulichten Beispielen als durch die Komponente durchführbar beschrieben ist.
Die Beschreibung der unterschiedlichen veranschaulichenden Ausführungsformen wurde zum Zwecke einer Veranschaulichung und Beschreibung gegeben und ist nicht erschöpfend oder die Ausführungsformen auf die beschriebene Form beschränkend gedacht. Viele Änderungen und Abwandlungen werden dem Fachmann ersichtlich sein. Das Entfaltungssystem für ein räumliches Tragwerk wurde zum Beispiel in Bezug auf eine bestimmte Größe eines Satelliten mit einer kubischen Form beschrieben. Andere veranschaulichende Ausführungsformen können auf andere Größen und Formen des Satelliten oder andere Typen von räumlichen Tragwerken angewendet werden. Weitere unterschiedliche veranschaulichende Ausführungsformen können verschiedene Merkmale im Vergleich zu anderen wünschenswerten Ausführungsformen vorsehen. Die Ausführungsform oder die Ausführungsformen, die ausgewählt sind, sind gewählt und beschrieben, um die Prinzipien der Ausführungsformen sowie die praktische Anwendung am besten zu erklären und um andere Fachleute in die Lage versetzen, die Offenbarung für verschiedene Ausführungsformen mit verschiedenen Abwandlungen als für die besondere ins Auge gefasste Verwendung geeignet zu verstehen.

Claims

Vorrichtung zum Entfalten eines räumlichen Tragwerks (102) aufweisend: ein Gehäuse (306); ein Rückhaltesystem (126); eine bewegliche Basis (108); und Auslösemechanismen (110), die mit der Basis (108) verknüpft sind; wobei die Auslösemechanismen (110) jeweils einen Hebel (316), einen Kontaktpunkt (318) und eine Vorspannvorrichtung (320) aufweisen, wobei die Vorspannvorrichtung (320) den Hebel (316) zum Drehen vorspannt; wobei eine Drehung der Hebel (316) durch das Rückhaltesystem (126) verhindert wird; wobei das Rückhaltesystem (126) längliche Strukturen (329, 330) umfasst, die sich von einer Oberfläche (332) des Gehäuses (306) erstrecken, um die Hebel (316) zu berühren und die Hebel (316) am Drehen zu hindern; wobei die Auslösemechanismen (110) eingerichtet sind, in Merkmale (123) des räumlichen Tragwerks (102) eingreifen, um das räumliche Tragwerk (102) an der Basis (108) zu sichern, wenn sich die Basis (108) in einer ersten Position (114) befindet und wenn sich die Auslösemechanismen (110) im Wesentlichen zur gleichen Zeit bewegen, um außer Eingriff mit den Merkmalen (123) zu kommen und um das räumliche Tragwerk (102) während einer Beschleunigung von der Basis (108) zu lösen, ohne eine Querlast (118) an das räumliche Tragwerk (102) zu übertragen, wenn sich die Basis (108) in Richtung einer zweiten Position (116) bewegt, was in einer Entfaltung des räumlichen Tragwerks (102) resultiert, und wobei eine Bewegung der Basis (108, 312) die Hebel (316) von den länglichen Strukturen (330) weg dreht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, die des Weiteren aufweist: ein Vorspannsystem (112), das eingerichtet ist, die Basis (108) aus der ersten Position (114) in die zweite Position (116) zu bewegen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die des Weiteren aufweist: das Gehäuse (127) mit einer Öffnung (130), wobei die Basis (108) und die Auslösemechanismen (110) innerhalb des Gehäuses (127) angeordnet sind und wobei sich das räumliche Tragwerk (102) innerhalb des Gehäuses (127) befindet, wenn das räumliche Tragwerk (102) an der Basis (108) gesichert ist; und eine Tür (128), die sich zwischen einer geschlossenen Position (134) und einer geöffneten Position (136) bewegt und die Öffnung (130) abdeckt, wenn sie sich in der geschlossenen Position (134).
Vorrichtung nach Anspruch 3, die des Weiteren aufweist: eine Vibrationsverringerungsstruktur (356), die mit der Tür (128) verknüpft ist, wobei die Vibrationsverringerungsstruktur (356) eingerichtet ist, das räumliche Tragwerk (102) zu berühren, so dass Vibrationen (142) in dem räumlichen Tragwerk (102) verringert werden, wenn das räumliche Tragwerk (102) mittels der Auslösemechanismen (110) an der Basis (108) gesichert ist und wenn sich die Tür (128) in der geschlossenen Position (134) befindet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, die des Weiteren aufweist: ein Sperrsystem (138), das eingerichtet ist, die Basis (108) in der ersten Position (114) zu halten, wenn sich die Tür (128) in der geschlossenen Position (134) befindet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei sich die Auslösemechanismen (110) in geschlossenen Positionen (124) befinden, wenn sich die Basis (108) in der ersten Position (114) befindet, und sich im Wesentlichen zur gleichen Zeit in geöffnete Positionen (125) bewegen, um das räumliche Tragwerk (102) von der Basis (108) zu lösen, ohne die Querlast (118) auf das räumliche Tragwerk (102) zu übertragen, wenn sich die Basis (108) aus der ersten Position (114) in Richtung der zweiten Position (116) bewegt, um das räumliche Tragwerk (102) zu entfalten.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei: das Rückhaltesystem (126) eingerichtet ist, die Auslösemechanismen (110) davon abzuhalten, sich zu bewegen, um das räumliche Tragwerk (102) zu lösen, wenn sich die Basis (108) in der ersten Position (114) befindet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein Auslösemechanismus (200) in den Auslösemechanismen (110) aufweist: den Kontaktpunkt (202), der mit der Basis (108) verknüpft ist, wobei der Kontaktpunkt (202) eingerichtet ist, ein Merkmal (342, 344) an dem räumlichen Tragwerk (102) zu stützen; den Hebel (204), der beweglich ist und der das Merkmal (342, 344) an dem Kontaktpunkt (202) sichert, wenn sich der Hebel (204) in einer geschlossenen Position (134) befindet; und die Vorspannvorrichtung (206), die vorzugsweise eine Feder ist und die den Hebel (204) aus der geschlossenen Position (134) in eine geöffnete Position (136) bewegt, wenn sich die Basis (108) aus der ersten Position (114) in Richtung der zweiten Position (116) bewegt, so dass das Merkmal (342, 344) außer Eingriff mit dem Kontaktpunkt (202) kommt.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Kontaktpunkt (202) aufweist: eine Struktur, die sich von einer Oberfläche (349) der Basis (108) erstreckt und die eine Gestalt aufweist, die in das Merkmal (342, 344) an dem räumlichen Tragwerk (102) eingreift.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Auslösemechanismen (110) aufweisen: drei Auslösemechanismen (110).
Verfahren zum Entfalten eines räumlichen Tragwerks (102), wobei das Verfahren aufweist: Sichern des räumlichen Tragwerks (102) an einer Basis (108) einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 mit den Auslösemechanismen (110), die in Merkmale (123) des räumlichen Tragwerks (102) eingreifen, wenn sich die Basis (108) in einer ersten Position (114) befindet; Bewegen der Basis (108) aus der ersten Position (114) in eine zweite Position (116), um das räumliche Tragwerk (102) zu entfalten; und Bewegen der Auslösemechanismen (110) zur im Wesentlichen gleichen Zeit, um sie außer Eingriff mit den Merkmalen (123) zu bringen und um das räumliche Tragwerk (102) von der Basis (108) zu lösen, ohne eine Querlast (118) auf das räumliche Tragwerk (102) zu übertragen, wenn sich die Basis (108) aus der ersten Position (114) in Richtung der zweiten Position (116) bewegt, um das räumliche Tragwerk (102) zu entfalten.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Basis (108) und das räumliche Tragwerk (102) in dem Gehäuse (127) angeordnet sind, wenn sich die Basis (108) in der ersten Position (114) befindet, und das des Weiteren aufweist: Öffnen einer Tür (128) für das Gehäuse (127), um eine Öffnung (130) in dem Gehäuse (127) zum Entfalten des räumlichen Tragwerks (102) aus dem Gehäuse (127) freizugeben, wobei das räumliche Tragwerk (102) sich aus dem Gehäuse (127) durch die Öffnung (130) bewegt, wenn sich die Basis (108) aus der ersten Position (114) in die zweite Position (116) bewegt.
Verfahren nach Anspruch 12, das des Weiteren aufweist: Berühren des räumlichen Tragwerks (102) mit einer Vibrationsverringerungsstruktur (356), die mit der Tür (128) im Gehäuse (127) verknüpft ist, in welchem sich das räumliche Tragwerk (102) befindet, wobei die Vibrationsverringerungsstruktur (356) Vibrationen (142) in dem räumlichen Tragwerk (102) verringert, wenn die Tür (128) geschlossen ist.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei ein Bewegen der Basis (108) aufweist: Bewegen der Basis (108) aus der ersten Position (114) in die zweite Position (116) mit einem Vorspannsystem (112), nachdem sich die Tür (128) öffnet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei das räumliche Tragwerk (102) die Merkmale (123) aufweist, die sich in Eingriff mit den Auslösemechanismen (110) befinden, wenn sich die Basis (108) in der ersten Position (114) befindet, und wobei ein Bewegen der Auslösemechanismen (110) aufweist: Drehen der Hebel in den Auslösemechanismen (110) aus geschlossenen Positionen (124) in geöffnete Positionen (125), wenn sich die Basis (108) aus der ersten Position (114) in Richtung der zweiten Position (116) bewegt; Ausüben einer axialen Kraft senkrecht zur Basis (108) auf das räumliche Tragwerk (102) bei Merkmalen (123) an dem räumlichen Tragwerk (102), welche in Eingriff mit Kontaktpunkten in den Auslösemechanismen (110) sind, während sich die Basis (108) aus der ersten Position (114) in Richtung der zweiten Position (116) bewegt, so dass das räumliche Tragwerk (102) in eine Richtung der axialen Kraft beschleunigt wird, wenn sich das räumliche Tragwerk (102) entfaltet; und Außereingriffbringen der Merkmale (123) des räumlichen Tragwerks (102) mit den Kontaktpunkten, wenn die Basis (108) abgebremst wird und/oder ein Erreichen der zweiten Position (116) durch die Basis (108) eintritt.