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TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft ein Raumfahrzeugmembranspulen-Lagersystem und eine Raumfahrzeugmembranspulenanordnung mit einem solchen Raumfahrzeugmembranspulen-Lagersystem.
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An Raumfahrzeugen kommen Raumfahrzeugmembranen in verschiedenen Funktionen zum Einsatz. Beispielsweise finden Raumfahrzeugmembranen als Sonnensegel, als Antennen, als sogenannte „drag sails“ oder als großflächige Trägerstruktur für Photovoltaikzellen Einsatz, wobei in einer Raumfahrzeugmembran auch die genannten Funktionen kombiniert sein können. Die Raumfahrzeugmembran wird gewöhnlich kompakt zu einer Raumfahrzeugmembranpackung gepackt, wobei das Packen ein Falten oder Wickeln oder eine Kombination davon sein kann. Die entstandene Raumfahrzeugmembranpackung wird dann platzsparend an dem Raumfahrzeug verstaut. Erst wenn das Raumfahrzeug den Weltraum erreicht hat, wird die Raumfahrzeugmembranpackung entpackt.
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Insbesondere finden für das Packen solcher Raumfahrzeugmembranen Raumfahrzeugmembranspulen Einsatz, auf die die Raumfahrzeugmembran aufgewickelt wird. Ein solches Wickeln auf eine Raumfahrzeugmembranspule kann auch mit einem Falten kombiniert sein.
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STAND DER TECHNIK
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Es sind eine Reihe von Raumfahrzeugmembranspulen-Lagersystemen bekannt. Diese weisen in der Regel übliche Drehlager auf, in denen beidseitig eine Lagerwelle gelagert ist, mittels derer die Raumfahrzeugmembranspule gelagert werden kann. Herkömmliche Drehlager sind völlig ausreichend, wenn für das Entpacken lediglich die Raumfahrzeugmembran von der Raumfahrzeugmembranspule abgewickelt werden muss, da dann zum Entpacken lediglich eine Rotationsbewegung erforderlich ist, die mit einem herkömmlichen Drehlager ohne weiteres gewährleistet werden kann. (Mit dem Abwickeln der Raumfahrzeugmembran von der Raumfahrzeugmembranspule soll hier gemeint sein, dass eine oder mehrere Lagen der Raumfahrzeugmembranspule gelöst (abgewickelt) werden, wobei ein Teil der Raumfahrzeugmembran in einer Wicklung der Raumfahrzeugmembranspule verbleibt oder die Raumfahrzeugmembranspule vollständig abgewickelt wird. Es könnte auch als „Abwickeln der Raumfahrzeugmembran aus der Raumfahrzeugmembranspule“ bezeichnet werden.)
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Herkömmliche Drehlager sind aber nicht einsetzbar, wenn nach einem Abwickeln der Raumfahrzeugmembran die Raumfahrzeugmembran noch weiter entpackt werden muss und zu diesem Zweck bereits in der gepackten Raumfahrzeugmembran eine Verbindung von nicht mit der Raumfahrzeugmembranspule rotierenden Elementen mit der Raumfahrzeugmembran bestehen muss. In diesem Fall würde bei einer herkömmlich gelagerten Spule die Rotationsbewegung durch die Verbindung mit den nicht mit der Raumfahrzeugmembranspule rotierenden Elementen entweder ganz blockiert oder ein Kopplungselement in sich verdrillt.
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Die Patentanmeldung
DE 10 2016 101 430 A1 der Anmelderin offenbart ein Raumfahrzeug-Membranentfaltungssystem mit einem Spulenkörper, dessen Mantelfläche eine Ausnehmung aufweist. Eine Raumfahrzeugmembran ist über eine in der Ausnehmung angeordnete Kopplungseinrichtung an einem Raumfahrzeug gehalten. Nach einem Abwickeln der Raumfahrzeugmembran von dem Spulenkörper ist die Membran über die Kopplungseinrichtung weiterhin an dem Raumfahrzeug gehalten, während der Spulenkörper gelöst und ggf. von dem Raumfahrzeug abgeworfen werden kann, indem der Spulenkörper so bewegt wird, dass die Kopplungseinrichtung quer zu einer Längsachse des Spulenkörpers aus der Ausnehmung herausgezogen wird.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Raumfahrzeugmembranspulen-Lagersystem und eine Raumfahrzeugmembranspulenanordnung mit einem solchen Raumfahrzeugmembranspulen-Lagersystem zur Verfügung zu stellen, die es erlauben, eine Raumfahrzeugmembran während eines Abwickelns der Raumfahrzeugmembranspule mit Elementen zu verbinden, die nicht mit der Raumfahrzeugmembranspule rotieren.
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LÖSUNG
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Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Weitere bevorzugte erfindungsgemäße Ausgestaltungen sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft ein Raumfahrzeugmembranspulen-Lagersystem mit einer Lagerwelle, mittels derer eine Raumfahrzeugmembranspule gelagert werden kann. Längs durch die Lagerwelle verläuft eine Lagerwellen-Längsachse. Die Lagerwelle weist eine von ihrer Stirnseite ausgehende Längsausnehmung auf, die im Querschnitt eine Lagerwellen-Randöffnung ausbildet. Die Lagerwellen-Randöffnung kann beispielsweise von einem von der Stirnseite ausgehenden Schlitz mit beliebiger Schlitzkontur gebildet sein. Das Raumfahrzeugmembranspulen-Lagersystem weist weiterhin einen Lagerkörper auf, in dem die Lagerwelle um die Lagerwellen-Längsachse drehbar gelagert ist.
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Das Raumfahrzeugmembranspulen-Lagersystem weist auch ein Verbindungselement auf. In einer ersten Betriebsposition ist das Verbindungselement in der Längsausnehmung der Lagerwelle aufgenommen. Dabei ist das Verbindungselement von außerhalb der Lagerwelle insbesondere radial und/oder axial zugänglich. Dies ermöglicht, dass ein Teil der Raumfahrzeugmembran an dem Verbindungselement befestigt werden kann. Das Verbindungselement ist gegenüber der Lagerwelle drehfest. Unter drehfest soll hier auch verstanden werden, dass das Verbindungselement gegenüber der Lagerwelle ein geringes Spiel in Umfangsrichtung aufweisen kann. Das Verbindungselement ist in Richtung der Lagerwellen-Längsachse in der Längsausnehmung verschieblich und aus der Längsausnehmung der Lagerwelle herausziehbar. In einer zweiten Betriebsposition ist das Verbindungselement aus der Lagerwelle hinausgezogen. Von der ersten Betriebsposition in die zweite Betriebsposition wird das Raumfahrzeugmembranspulen-Lagersystem über einen Entpackaktuator gebracht.
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Weil das Verbindungselement drehfest mit der Lagerwelle verbunden ist, rotiert das Verbindungselement in der ersten Betriebsposition mit der Lagerwelle. Wenn an dem Verbindungselement ein Teil der Raumfahrzeugmembran befestigt ist, der durch das Rotieren und ein gegebenenfalls damit einhergehendes Abwickeln der Raumfahrzeugmembran von der Raumfahrzeugmembranspule seine Position gegenüber der Lagerwelle und damit dem Verbindungselement nicht verändert, bleibt diese Verbindung während des gesamten Abwickelns unverändert. Mit dem Übergang von der ersten Betriebsposition in die zweite Betriebsposition, bei dem das Verbindungselement aus der Lagerwelle hinausgezogen wird, kann dann aber gleichzeitig ein Zug auf den Teil der Raumfahrzeugmembran ausgeübt werden, der an dem Verbindungselement befestigt ist. Dies kann z. B. ein Entfalten oder anderweitiges Entpacken der Raumfahrzeugmembran bewirken.
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Das Raumfahrzeugmembranspulen-Lagersystem kann ein Zugelement aufweisen, das durch die Wirkung des Entpackaktuators gegenüber dem Lagerkörper in Richtung der Lagerwellen-Längsachse verlagerbar ist, wobei das Verbindungselement drehbar mit dem Zugelement verbunden ist. Das Zugelement weist dann in der ersten Betriebsposition in Richtung der Lagerwellen-Längsachse einen ersten Abstand zu dem Lagerkörper auf und weist in der zweiten Betriebsposition in Richtung der Lagerwellen-Längsachse einen zweiten Abstand von dem Lagerkörper auf, der größer ist als der erste Abstand. Das Zugelement übt dann beim Überführen von der ersten Betriebsposition in die zweite Betriebsposition einen Zug auf das Verbindungselement aus, welcher zur Folge hat, dass das Verbindungselement aus der Lagerwelle herausgezogen wird. Weil aber während der Rotation der Raumfahrzeugmembranspule um die Lagerwellen-Längsachse, bei der das Zugelement passiv ist, das Verbindungselement gegenüber dem Zugelement rotiert, muss das Verbindungselement mit dem Zugelement drehbar verbunden sein.
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Grundsätzlich kann die Drehbarkeit des Verbindungselement gegenüber dem Zugelement auf beliebige Weise, insbesondere mittels einer beliebigen Lageranordnung, gewährleistet werden. Ein einfaches drehbares Lager kann für eine erfindungsgemäße Ausgestaltung dadurch gebildet werden, dass das Verbindungselement eine Verdickung aufweist, die in einer hinterschnittenen Ausnehmung des Zugelements gelagert ist. Dabei kann es sich bei der Ausnehmung auch um eine Durchgangsausnehmung handeln, wobei dann die Verdickung hinter der Ausnehmung angeordnet ist. In jedem Fall wird durch die Verdickung verhindert, dass sich das Verbindungselement gegenüber dem Zugelement in Richtung der Lagerwellen-Längsachse verlagert, eine Rotation aber zugelassen.
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Das Zugelement kann entweder durch den Entpackaktuator betätigt werden oder selbst den Entpackaktuator ausbilden.
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Das Zugelement kann an oder mit einem ausfahrbaren Mast gebildet oder mit einem ausfahrbaren Mast gekoppelt sein. Dies entspricht einer typischen Ausbildung an einem Raumfahrzeug, bei dem die Raumfahrzeugmembran im entpackten Zustand durch Masten aufgespannt wird. Die Masten können dann selbst einen Teil des Entpackens, beispielsweise ein Entfalten, bewirken. Möglich ist beispielsweise auch, dass kreuzweise vier ausfahrbare Masten vorhanden sind, bei denen ein Paar von sich gegenüberliegenden Masten für ein Entrollen der Raumfahrzeugmembran zuständig ist, während ein anderes Paar von sich gegenüberliegenden Masten für ein Entfalten der Raumfahrzeugmembran zuständig ist. Die Raumfahrzeugmembran kann somit bereits im vollständig gepackten Zustand mit einem Mast verbunden sein, so dass im Betrieb im Weltraum keine nachträgliche Herstellung einer Verbindung notwendig ist, sondern alle Verbindungen bereits bei der Bestückung des Raumfahrzeugs vor dem Beginn der Mission vorgenommen werden können.
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Der Lagerkörper kann im Querschnitt eine Lagerkörper-Randöffnung aufweisen, und das Verbindungselement kann in diesem Fall aus der Längsausnehmung der Lagerwelle herausziehbar sein, wenn die Lagerwellen-Randöffnung und die Lagerkörper-Randöffnung fluchten. Dies ist insbesondere dann notwendig, wenn das Verbindungselement sich über einen Durchmesser der Lagerwelle hinaus erstreckt. Das Verbindungselement kann dann nicht durch das im Lagerkörper gebildete Lager für die Lagerwelle „durchrutschen“, sondern die Bewegung des Verbindungselements würde ohne die Lagerkörper-Randöffnung blockiert. Andererseits kann bei fluchtender Anordnung der Lagerkörper-Randöffnung und der Lagerwellen-Randöffnung ein Kopplungselement, welches die Raumfahrzeugmembran und das Verbindungselement miteinander koppelt, ebenfalls die Lagerkörper-Randöffnung passieren und gemeinsam mit dem Verbindungselement aus der Ausnehmung der Lagerwelle austreten.
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Für einen weiteren Vorschlag der Erfindung kann das Verbindungselement einen radialen Vorsprung aufweisen, der in der Längsausnehmung oder der Lagerwellen-Randöffnung in der ersten Betriebsposition gegenüber der Lagerwelle drehfest, aber in Richtung der Lagerwellen-Längsachse verschieblich geführt ist. Drehfest soll auch hier ein geringes Spiel einschließen. Dabei kann sich der Vorsprung an einem axialen Ende des Verbindungselements befinden, das längs der Lagerwelle zur Mitte der Lagerwelle orientiert ist. Hierbei umfasst die Erfindung Ausführungsformen, bei welcher sich der Vorsprung ausschließlich im Inneren der Lagerwelle erstreckt und sich beispielsweise lediglich innenliegend von der Lagerwelle in der Lagerwellen-Randöffnung erstreckt. Für eine andere von der Erfindung umfasste Variante erstreckt sich der Vorsprung sogar aus der Lagerwelle heraus, so dass der Endbereich des Vorsprungs radial aus der Lagerwelle hervorsteht. Dies ermöglicht unter Umständen auch eine verbesserte Verbindung des Verbindungselements im Bereich des aus der Lagerwelle auskragenden Endbereiches des Vorsprungs (ggf. über ein geeignetes Kopplungselement) mit der Raumfahrzeugmembran.
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Insbesondere wenn der Vorsprung radial aus der Lagerwelle hervorsteht, ist es vorteilhaft, wenn nach dem Abwickeln der Raumfahrzeugmembran die Lagerwellen-Randöffnung zumindest weitestgehend fluchtend zur Lagerkörper-Randöffnung angeordnet ist. Dazu kann es beispielsweise genügen, dass die Lagerkörper-Randöffnung deutlich breiter als die Lagerwellen-Randöffnung ist. Dadurch, in welche Richtung(en) die Raumfahrzeugmembran beim Abwickeln gezogen wird, wird bereits eine grobe Ausrichtung der Lagerwelle nach Beenden des Abwickelns erzwungen. Ein so erreichtes weitestgehendes Fluchten zwischen der Lagerwellen-Randöffnung und der Lagerkörper-Randöffnung kann unter Umständen bereits ausreichen, um ein ungehindertes Herausziehen des Verbindungselements aus der Lagerwelle zu erlauben. Es kann aber vorteilhaft sein, wenn ein Fluchten mit einer höheren Genauigkeit erzielt wird, ohne dass gesonderte Maßnahmen notwendig sind. Es kann daher eine Anordnung Einsatz finden, die ein automatisches fluchtendes Ausrichten bewirkt, das durch das Abwickeln unmittelbar bewirkt wird.
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Für eine erfindungsgemäße Ausgestaltung weist die Lagerkörper-Randöffnung auf ihrer zu der Lagerwelle gewandten Seite mindestens eine Ausrichtschräge auf. Die Ausrichtschräge ist in einer Abwicklung der Mantelfläche der Lagerkörper-Randöffnung gegenüber der Längsachse des Lagerwelle geneigt, wobei die Ausrichtschräge in der Abwicklung einen geradlinig, mit abgewinkelten Teilgeradenstücken gebildeten oder einen beliebigen kurvenförmigen Verlauf haben kann. Möglich ist, dass zwei entgegengesetzte, sich gegenüberliegende Ausrichtschrägen vorhanden sind. Die Ausrichtschräge läuft vorzugsweise auf einer Seite oder beidseitig mit dem Richtungssinn der Entnahme des Verbindungselementes aus der Lagerwelle trichterartig zu. Wenn nach dem Abwickeln der Raumfahrzeugmembran die Lagerkörper-Randöffnung und die Lagerwellen-Randöffnung nicht oder nicht hinreichend fluchten, kann die Ausrichtschräge für eine automatische fluchtende Ausrichtung sorgen. Dies wird bewirkt, indem durch das Hinausziehen des Verbindungselements aus der Längsausnehmung der Lagerwelle der radiale Vorsprung zur Anlage gegen die Ausrichtschräge kommt und im weiteren Verlauf des Hinausziehens gezwungen wird, entlang der Ausrichtschräge zu gleiten, womit entsprechend der Neigung der Ausrichtschräge eine Verdrehung des Verbindungselements um die Längsachse desselben erfolgt. Da der Vorsprung gegenüber der Lagerwelle drehfest ist, wird so auch die Lagerwelle mit ausgerichtet. Der radiale Vorsprung muss nicht unmittelbar an der Ausrichtschräge gleiten, sondern es ist möglich, Maßnahmen zu ergreifen, um hier eine Reibung zu verringern. Beispielsweise kann der radiale Vorsprung an seinem Ende ein Laufrad aufweisen, das dann an der Ausrichtschräge abrollt. Mittels der Ausrichtschräge kann sichergestellt werden, dass sich die Raumfahrzeugmembran in der zweiten Betriebsposition in einer definierten Rotationsposition befindet, in der die Lagerkörper-Randöffnung und die Lagerwelle-Randöffnung fluchten, sodass ein vollständiges Hinausziehen des Verbindungselements aus der Längsausnehmung der Lagerwelle und durch die Lagerkörper-Randöffnung hindurch ermöglicht wird, welche dann insbesondere ein gutes Entpacken der Raumfahrzeugmembran, insbesondere durch Ausfahren eines an dem Zugelement befestigten Mastes, gewährleistet.
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Eine Ausrichtschräge oder eine andere Anordnung, die eine automatische fluchtende Ausrichtung bewirkt, kann einseitig an dem Lagerkörper angeordnet sein, sodass sie die Lagerwelle nur durch Wirkung an ihrem einen Ende fluchtend ausrichtet. Eine Ausrichtschräge oder eine andere Anordnung, die eine automatische fluchtende Ausrichtung bewirkt, kann aber auch an beiden Seiten der Lagerwelle angeordnet sein. Beide Anordnungen können symmetrisch sein. Es ist aber möglich, dass die Ausrichtschrägen oder anderen Anordnungen verschieden ausgebildet sind. Beispielsweise kann eine Ausrichtschräge oder andere Anordnung auf der einen Seite der Lagerwelle für eine Grobausrichtung, beispielsweise im Bereich von ± 5°, ± 10°, ± 15° oder ± 20° um die gewünschte Ausrichtung, eingerichtet sein, während eine Ausrichtschräge oder andere Anordnung auf der anderen Seite der Lagerwelle für eine Feinausrichtung, beispielsweise im Bereich von ± 10°, ± 7°, ± 5°, ± 2° oder ± 1° um die gewünschte Ausrichtung, eingerichtet sein kann.
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Ein zweites Verbindungselement kann auf einer gegenüberliegenden Seite derselben Lagerwelle angeordnet und gelagert sein. Das zweite Verbindungselement kann dabei dem ersten Verbindungselement in seiner Ausgestaltung und Wirkung vollkommen entsprechen. Die beiden Verbindungselemente können dabei unterschiedlich ausgestaltet sein, sind vorzugsweise aber gleich ausgestaltet und symmetrisch angeordnet. In einer Anwendung entspricht dies einer Lagerung der Raumfahrzeugmembranspule auf beiden Seiten für ein Abwickeln und einem anschließenden weiteren Entpacken, beispielsweise Entfalten, in zwei entgegengesetzte Richtungen.
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Das zweite Verbindungselement kann dann mit einem zweiten Zugelement verbunden sein. Das zweite Zugelement bewegt sich dann in die entgegengesetzte Richtung zu dem ersten Zugelement. Das erste und das zweite Zugelement können separat, aber auch gemeinsam ausgebildet sein. Sie können durch zwei Entpackaktuatoren betätigt sein oder zwei Entpackaktuatoren ausbilden, aber auch durch denselben Entpackaktuator betätigt sein oder denselben Entpackaktuator ausbilden. Typischerweise kann es sich bei dem ersten und dem zweiten Zugelement um einen ersten und einen zweiten Mast oder einen sich in zwei Richtungen entfaltenden Mast handeln.
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Erfindungsgemäß ist auch eine Raumfahrzeugmembranspulenanordnung mit einem Raumfahrzeugmembranspulen-Lagersystem wie im vorhergehenden beschrieben, wobei die Raumfahrzeugmembranspule eine gepackte Raumfahrzeugmembran aufweist und eine an der Raumfahrzeugmembranspule außenliegende Ecke der Raumfahrzeugmembran mit dem Verbindungselement verbunden ist. Die Ecke der Raumfahrzeugmembran kann dabei z. B. über ein Kopplungselement, insbesondere ein Band, einen Faden, ein Seil, eine Schnur oder einen Draht, mit dem Vorsprung des zuvor erläuterten Verbindungselements verbunden sein. Die Ecke der Raumfahrzeugmembran kann (unmittelbar oder mittelbar über ein Kopplungselement) aber grundsätzlich mit jedem Punkt des Verbindungselements verbunden sein, wobei sich ein Kopplungselement auch teilweise in die Lagerwelle hinein erstrecken kann, wenn sich das Verbindungselement, z. B. mit dem Vorsprung, nicht radial aus der Lagerwelle hinaus erstreckt. Wie bereits beschrieben, kann dann die Raumfahrzeugmembran in zwei Schritten entpackt werden, wobei der erste Schritt ein Abwickeln der Raumfahrzeugmembran und damit eine Rotation um die Lagerwellen-Längsachse umfassen kann und der zweite Schritt ein Ziehen an den Ecken der Raumfahrzeugmembran, beispielsweise um ein Entfalten zu bewirken, umfassen kann.
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Die Raumfahrzeugmembran kann eine zweite Ecke aufweisen, die mit dem zweiten Verbindungselement verbunden ist. Damit kann die Raumfahrzeugmembran symmetrisch in zwei Richtungen entpackt werden.
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Ein Kopplungselement (insbesondere eine Schnur, ein Faden oder ein Draht), über welches eine außenliegende Ecke der Raumfahrzeugmembran mit dem Verbindungselement verbunden ist, erstreckt sich vorzugsweise ausschließlich auf der der Raumfahrzeugmembran zugewandten Seite des Lagerkörpers. Hierdurch kann das Kopplungselement, insbesondere die Schnur oder der Draht, kurz ausgebildet sein, womit sich einerseits eine gute Fixierung der Ecke der Raumfahrzeugmembran in dem gepackten Zustand gegenüber der Lagerwelle ergibt und andererseits ein „Verheddern“ der Schnur oder des Drahtes vermieden wird.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Ohne dass hierdurch der Gegenstand der beigefügten Patentansprüche verändert wird, gilt hinsichtlich des Offenbarungsgehalts der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Patents Folgendes: weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung - zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.
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Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs „mindestens“ bedarf. Wenn also beispielsweise von einem Verbindungselement die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau ein Verbindungselement, zwei Verbindungselemente oder mehr Verbindungselemente vorhanden sind. Diese Merkmale können durch andere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, aus denen das jeweilige Erzeugnis besteht.
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Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Umfangs der durch die Patentansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Patentansprüche leichter verständlich zu machen.
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Figurenliste
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.
- 1 bis 4 zeigen Schritte eines Entpackens einer Raumfahrzeugmembran, wobei zunächst ein Abwickeln und anschließend ein Entfalten in eine Richtung senkrecht zu der Richtung des Abwickelns stattfindet.
- 5 zeigt eine erfindungsgemäße Raumfahrzeugmembranspulenanordnung mit einem erfindungsgemäßen Raumfahrzeugmembranspulen-Lagersystem in einer Seitenansicht, wobei die Raumfahrzeugmembran vollständig gepackt ist.
- 6 und 7 zeigen die Raumfahrzeugmembranspulenanordnung gemäß 5 in einer ersten Betriebsposition in einer Seitenansicht und einer Draufsicht, wobei die Raumfahrzeugmembran bereits teilweise entpackt ist.
- 8 zeigt die Raumfahrzeugmembranspulenanordnung in der Seitenansicht gemäß 6 in einer zweiten Betriebsposition.
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FIGURENBESCHREIBUNG
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1 zeigt eine Raumfahrzeugmembranspule 1 in einer schematischen Darstellung. Die Raumfahrzeugmembran 2 ist in einer Zickzackfaltung von beiden Seiten zur Mitte eingefaltet worden und anschließend aus der Mitte dieser Zickzackfaltung heraus aufgewickelt worden. In den
1 bis
4 ist nur die Raumfahrzeugmembran 2 (ohne etwa einen Spulenkörper, auf den die Raumfahrzeugmembran 2 aufgewickelt ist, oder eine Lagerwelle 6) dargestellt. Die
1 bis
4 zeigen eine Raumfahrzeugmembranspule 1, deren Entpacken mit der erfindungsgemäßen Raumfahrzeugmembranspulenanordnung und dem erfindungsgemäßen Raumfahrzeugmembranspulen-Lagersystem möglich ist. Vorzugsweise ist die Raumfahrzeugmembran 2 entsprechend einer Raumfahrzeugmembran ausgebildet und/oder die Raumfahrzeugmembran 2 wird so gepackt und/oder entpackt, wie diese oder dies in der nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung
DE 10 2017 101 180 A1 deren diesbezügliche Offenbarung zum Gegenstand der vorliegenden Patentanmeldung gemacht wird, offenbart ist.
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Zu erkennen ist in 1, dass erste Ecken 3 der Raumfahrzeugmembran 2 an der gepackten Raumfahrzeugmembranspule 1 freiliegen. Beispielsweise durch Zug an den ersten Ecken 3 oder durch anderweitige Betätigung kann die Raumfahrzeugmembranspule 1 wie in 2 gezeigt abgewickelt werden. 3 zeigt den vollständig abgewickelten Zustand. Zweite Ecken 4 sind jetzt freigelegt, die in der verbleibenden Raumfahrzeugmembranpackung durch die Zickzackfaltung bedingt oben freiliegen. Beispielsweise durch Zug an diesen zweiten Ecken 4 kann (wie in 4 in einem Zwischenschritt gezeigt ist) die Raumfahrzeugmembran 2 vollständig entpackt werden.
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Die 5 zeigt eine Raumfahrzeugmembranspulenanordnung 19 mit einem Raumfahrzeugmembranspulen-Lagersystem 5. Dabei ist die Raumfahrzeugmembran 2 noch vollständig aufgewickelt.
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Die 6 (Seitenansicht/Teilquerschnitt) und 7 (Draufsicht) zeigen dieselbe Raumfahrzeugmembranspulenanordnung 19 mit demselben Raumfahrzeugmembranspulen-Lagersystem 5, wobei hier die Raumfahrzeugmembran 2 bereits von der Raumfahrzeugmembranspule 1 abgewickelt ist, so dass diese dann durch Bewegung der Ecken 4 in entgegengesetzte Richtungen weiter entpackt werden kann. Im Vergleich der Seitenansichten gemäß den 5 und 6 ist dies dadurch zu erkennen, dass in 5 die Raumfahrzeugmembran 2 zu drei Lagen gewickelt ist, während gemäß 6 keine Wicklung mehr vorhanden ist, sondern die dann nur noch in Querrichtung gefaltete Raumfahrzeugmembran 2 auf der Oberseite der Lagerwelle 6 angeordnet ist. In der Draufsicht in 7 ist nur noch ein Ausschnitt der abgewickelten Raumfahrzeugmembran 2 gezeigt, die sich in dem Zustand gemäß 3 befindet.
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Die Raumfahrzeugmembranspulenanordnung 19 weist das Raumfahrzeugmembranspulen-Lagersystem 5 und die Raumfahrzeugmembranspule 1 auf. Das Raumfahrzeugmembranspulen-Lagersystem 5 weist einen Lagerkörper 10 auf, der hier als durchgehender Lagerkörper 10 dargestellt ist, der sich auf beide Seiten der Raumfahrzeugmembranspule 1 erstreckt. Grundsätzlich könnten für die gezeigte Anordnung, in der die Raumfahrzeugmembranspule 1 auf beiden Seiten gelagert ist, auch zwei Lagerkörper 10 Einsatz finden. In dem Lagerkörper 10 ist hier beidseitig eine Lagerwelle 6 gelagert. Die Lagerwelle 6 ist hier als Teil der Raumfahrzeugmembranspule 1 gezeigt, kann aber grundsätzlich auch eine separate Lagerwelle 6 sein, auf die die Raumfahrzeugmembranspule 1 beispielsweise aufgeschoben werden kann. Die Lagerwelle 6 kann auch eine Spulenhülse der Raumfahrzeugmembranspule 1 sein. Durch die Lagerwelle 6 verläuft eine Lagerwellen-Längsachse 7. In der Lagerwelle 6 ist eine sacklochartige Längsausnehmung 8 gebildet, die aber seitlich offen ist, sodass der Querschnitt der Längsausnehmung 8 randoffen ist. An der Mantelfläche der Lagerwelle 6 befindet sich somit eine von der Stirnseite der Lagerwelle 6 ausgehende Lagerwellen-Randöffnung 9. Dies ist besonders gut in 7 zu erkennen.
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In der Längsausnehmung 8 ist ein Verbindungselement 11 angeordnet. Das Verbindungselement 11 ist auf seiner einen Seite in einem Zugelement 12 drehbar gelagert und bildet auf seiner anderen Seite einen radialen Vorsprung 17 aus. An dem Vorsprung 17 ist mittels eines Kopplungselements 18, insbesondere mit einem Seil, einem Faden, einer Schnur, einem Band oder einem Draht, eine Ecke 4 der Raumfahrzeugmembran 2 befestigt.
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Das Zugelement 12 ist hier ein Mast 13 oder das Zugelement 12 ist an einem Mast befestigt oder von diesem getragen. In seinem ausgefahrenen Zustand wird durch den Mast 13 die Raumfahrzeugmembran 2 aufgespannt. Das Ausfahren des Mastes 13 erzeugt eine Bewegung des Verbindungselements 11 in die Richtung 20.
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Das Verbindungselement 11 weist eine Verdickung 14 auf, die in einer hinterschnittenen Ausnehmung 15 des Zugelements 12 angeordnet ist und auf diese Weise an dem Zugelement 12 drehbar gelagert ist. Zum Übergang zwischen 5 und 6/7 kann die Lagerwelle 6 um die Lagerwellen-Längsachse 7 verdreht werden. Dabei wird die Raumfahrzeugmembran 2 von der Raumfahrzeugmembranspule 1 abgewickelt, sodass die Raumfahrzeugmembran 2 aus der Konfiguration gemäß 1 in die Konfiguration gemäß 3 überführt wird. Durch die Anordnung des Verbindungselements 11 in der Längsausnehmung 8 und hier insbesondere durch den Vorsprung 17 wird bei der Verdrehung das Verbindungselement 11 in der Lagerwelle 6 mitgedreht. Dadurch bewegen sich während der Rotation der Vorsprung 17, das Kopplungselement 18 und die Ecke 4 nicht relativ zueinander. An seinem anderen Ende führt das Verbindungselement 11 eine relative Drehbewegung gegenüber dem Zugelement 12 aus.
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Wird nach dem vollständigen Abwickeln der Raumfahrzeugmembran 2 durch die Drehbewegung das Zugelement 12 durch Ausfahren des Mastes 13 in die Richtung 20 von dem Lagerkörper 10 weg bewegt, wird das Raumfahrzeugmembranspulen-Lagersystem 5 aus seiner ersten Betriebsposition in seine zweite Betriebsposition gebracht. Das Zugelement 12 übt dabei Zug auf das Verbindungselement 11 aus. Das Verbindungselement 11 gleitet so durch die Längsausnehmung 8 aus der Lagerwelle 6 hinaus, wobei sich der Vorsprung 17 entlang der Lagerwellen-Randöffnung 9 bewegen kann. Dabei wird das Kopplungselement 18 und damit die Ecke 4 der Raumfahrzeugmembran 2 mitgezogen, so dass die Raumfahrzeugmembran 2 beim Übergang von der ersten in die zweite Betriebsposition in Querrichtung entfaltet wird. Die Raumfahrzeugmembranspulenanordnung 19 ist in 6 in der ersten Betriebsposition und in 8 in zu 6 analoger Darstellung in der zweiten Betriebsposition gezeigt.
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In 6 ist erkennbar, dass der Lagerkörper 10 eine Lagerkörper-Randöffnung 21 aufweist. Während der Rotationsbewegung der Raumfahrzeugmembranspule 1 zum Abwickeln der Raumfahrzeugmembran 2 ändert sich die relative Umfangslage der Lagerwellen-Randöffnung 9 gegenüber der Lagerkörper-Randöffnung 21. Hingegen müssen für den Übergang von der ersten Betriebsposition zu der zweiten Betriebsposition die Lagerwellen-Randöffnung 9 und die Lagerkörper-Randöffnung 21 fluchtend zueinander angeordnet sein, um zu ermöglichen, dass der Vorsprung 17 und/oder das Kopplungselement 18 durch die Lagerkörper-Randöffnung 21 und die Lagerwellen-Randöffnung 9 hindurchtreten können/kann. Zu diesem Zweck erfolgt die Verbindung der abgewickelten Raumfahrzeugmembran 2 mit der Lagerwelle 6 (vgl. 6) in einem Umfangsbereich der Lagerwelle 6, der so gewählt ist, dass gewährleistet ist, dass mit dem Abwickeln der Raumfahrzeugmembran 2 die Lagerwellen-Randöffnung 9 zumindest weitestgehend fluchtend zur Lagerkörper-Randöffnung 21 angeordnet ist. Die Lagerkörper-Randöffnung 21 verfügt in dem außen liegenden Endbereich über mindestens eine Ausrichtschräge 16, wobei für das dargestellte Ausführungsbeispiel zwei gegenüberliegende trichterartige Ausrichtschrägen vorhanden sind. Wenn nach dem Beenden des Abwickelns der Vorsprung 17 nicht in der in 6 und 7 gezeigten Position, d. h. exakt ausgerichtet mit der Lagerkörper-Randöffnung 21, ist, so wird der Vorsprung 17 beim Bewegen des Zugelements 12 in die Richtung 20 gegen die Ausrichtschräge 16 gezogen, und der Vorsprung 17 gleitet dann mit weiterer Bewegung in Richtung 20 entlang der Ausrichtschräge 16. Da der Vorsprung 17 in der Längsausnehmung 8 drehfest angeordnet ist, wird damit auch die Raumfahrzeugmembranspule 1 in die exakte Ausrichtung gemäß den 6, 7 gezwungen.
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Erkennbar ist in den 5 und 6, dass die Raumfahrzeugmembranspulenanordnung 19 und das Raumfahrzeugmembranspulen-Lagersystem 5 spiegelsymmetrisch, aber jedenfalls auf beiden Seiten der Lagerwelle 6 und der Raumfahrzeugmembranspule 1 ausgebildet oder vorgesehen sein kann. Auch wenn im Vorhergehenden nur die Ausbildung für eine Seite beschrieben wurde, zeigen die 5 und 6 dieselbe Ausbildung für die andere Seite. 7 zeigt zwar dieselbe Ausführungsform wie 6, hier wurde aber lediglich der Übersichtlichkeit halber auf eine Darstellung der anderen Seite verzichtet.
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Bei dem erfindungsgemäßen Raumfahrzeugmembranspulen-Lagersystem 5 kann es sich ausschließlich um das mit der Lagerwelle 6, dem Lagerkörper 10 und dem Verbindungselement 11 gebildete Lagerungssystem handeln. Möglich ist aber auch, dass das erfindungsgemäße Raumfahrzeugmembranspulen-Lagersystem 5 auch das Zugelement 12, den Entpackaktuator und/oder den Mast 13 beinhaltet.
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Ist die Raumfahrzeugmembran 2 wie in den 1 bis 4 dargestellt gepackt, befinden sich die infolge der Faltung in Querrichtung ergebenden Ecken 4 mittig in der gefalteten Bahn der Raumfahrzeugmembran 2 (vgl. 3). In diesem Fall kann sich auch das Kopplungselement 18 bis in die Mitte der gefalteten Bahn der Raumfahrzeugmembran 2 erstrecken, sodass das Kopplungselement 18 von der Wicklung der Raumfahrzeugmembran 2 umwickelt ist. Möglich ist aber auch, dass das Kopplungselement 18 in diesem Fall nicht genau an der Ecke 4 befestigt ist, sondern vielmehr an einem sich ergebenden außenseitigen, der Ecke 4 benachbarten Rand, oder dass das Kopplungselement 18 in einem der Ecke 4 benachbarten Teilbereich der Raumfahrzeugmembran 2 befestigt ist. Möglich sind aber auch anderweitige Packmechanismen für die Raumfahrzeugmembran 2, bei denen auch die Ecken 4 auf der Außenseite der Bahn angeordnet sein können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Raumfahrzeugmembranspule
- 2
- Raumfahrzeugmembran
- 3
- Ecke
- 4
- Ecke
- 5
- Raumfahrzeugmembranspulen-Lagersystem
- 6
- Lagerwelle
- 7
- Lagerwellen-Längsachse
- 8
- Längsausnehmung
- 9
- Lagerwellen-Randöffnung
- 10
- Lagerkörper
- 11
- Verbindungselement
- 12
- Zugelement
- 13
- Mast
- 14
- Verdickung
- 15
- Ausnehmung
- 16
- Ausrichtschräge
- 17
- Vorsprung
- 18
- Kopplungselement
- 19
- Raumfahrzeugmembranspulenanordnung
- 20
- Richtung
- 21
- Lagerkörper-Randöffnung
