DE102019109810A1

DE102019109810A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Entfalten eines aufgerollten länglichen Hohlkörpers

Info

Publication number: DE102019109810A1
Application number: DE102019109810.6A
Authority: DE
Inventors: Marco Straubel
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2019-04-12
Filing date: 2019-04-12
Publication date: 2020-10-15
Anticipated expiration: 2039-04-13
Also published as: US20200324921A1; US11772827B2; FR3094974A1; FR3094974B1; DE102019109810B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entfalten eines aufgerollten länglichen Hohlkörpers aufweisend:- mindestens einen länglichen Hohlkörper, der zwei längliche Schalenkörperhälften hat, und- eine Entfaltungsmechanik, die eine feste Grundstruktur und einen an der Grundstruktur drehbar gelagerten Wickelkern hat, auf dem der mindestens eine längliche Hohlkörper in einem ersten Zustand aufgerollte und zusammengedrückt ist und der durch Drehen den länglichen Hohlkörper von dem ersten Zustand in einen abgerollten und entfalteten zweiten Zustand überführt und entfaltet, so dass zwischen den beiden Schalenkörperhälften des mindestens einen länglichen Hohlkörpers ein länglicher Hohlraum ausgebildet wird,- wobei der mindestens eine längliche Hohlkörper eine Hohlkörperwurzel als ein erstes Ende hat, über die der längliche Hohlkörper an dem drehbar gelagerten Wickelkern befestigt ist, wobei- die erste Schalenkörperhälfte des mindestens einen länglichen Hohlkörpers im Bereich der Hohlköperwurzel an dem drehbar gelagerten Wickelkern befestigt ist und- die Entfaltungsmechanik eine Aufspannmechanik hat, die im Bereich der Hohlkörperwurzel mit der zweiten Schalenkörperhälfte im Eingriff steht und die die zweite Schalenkörperhälfte im Bereich der Hohlkörperwurzel von dem drehbar gelagerten Wickelkern wegbewegt, um den Querschnitt des mindestens einen länglichen Hohlkörper im Bereich der Hohlkörperwurzel

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entfalten mindestens eines aufgerollten länglichen Hohlkörpers, der in einem ersten Zustand auf einem Wickelkern aufgerollt und zusammengedrückt ist und durch Drehen des Wickelkerns in einen zweiten abgerollten und entfalteten Zustand überführbar ist. Die Erfindung betrifft ebenso ein Arbeitsverfahren hierzu.
Seit Beginn der Raumfahrt werden Masten als Träger für Sensoren und Instrumente als Stützstruktur für Solar Arrays, Antennen und Solar Sails und für weitere Anwendungen eingesetzt. Da jedoch auch heute noch der Transport von Gütern, wie beispielsweise Satelliten einer strengen Gewichts- und Platzrestriktion unterliegen, stellen aus dem Transportgut herausragende Masten ein nicht unerhebliches Problem dar. Deshalb werden sehr häufig entfaltbare Masten verwendet, die anfänglich in einem aufgerollten und zusammengedrückten Zustand für den Transport präpariert sind und dann am Bestimmungsort aufgerollt und entfaltet werden, wodurch sie ihre entsprechende Stabilität erhalten und die entsprechenden Instrumente, Sensoren oder Solar Sails entsprechend stützen können.
Ein solcher entfaltbarer Mast ist dabei in der Regel ein länglicher Hohlkörper, dessen Querschnitt so gestaltet ist, dass der längliche Hohlkörper zu einem flachen Band umgeformt werden kann. Je nach Konstruktion weist dieses flache Band die Tendenz auf, sich zu entfalten und kann somit den entsprechen Hohlraum innerhalb des länglichen Hohlkörpers ausbilden.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird demzufolge unter einem länglichen Hohlkörper ein Bauteil verstanden, das sowohl im entfalteten als auch im aufgerollten Zustand vorliegen kann und im aufgerollten Zustand keinen Hohlraum aufweist. Die Bezeichnung „länglicher Hohlkörper“ definiert dabei im breitesten Sinne die Fähigkeit, einen solchen Hohlraum innerhalb des länglichen Hohlkörpers auszubilden, nämlich dann, wenn der längliche Hohlkörper abgerollt und entfaltet ist.
Ein solcher länglicher Hohlkörper, der als entfaltbarer Mast insbesondere in der Raumfahrt eingesetzt werden soll, ist dabei meist auf einem Wickelkern aufgerollt, wodurch er zwangsläufig als flaches Band entsprechend auf dem Wickelkern aufgerollt und zusammengedrückt vorliegt. Wird der Wickelkern nun um seine Achse gedreht, so wird der aufgerollte längliche Hohlkörper von seinem aufgerollten und zusammengedrückten ersten Zustand in einen abgerollten und entfalteten zweiten Zustand überführt, wobei während des Abrollens von dem Wickelkern der längliche Hohlkörper seine ursprüngliche Querschnittsform wieder bzw. eine Übergangsquerschnittsform annimmt und sich entfaltet und somit den Hohlraum innerhalb des länglichen Hohlkörpers bestimmungsgemäß ausbildet.
Derartige entfaltbare Masten werden dabei meist aus dünnwandigen Schalen aus Metall oder Faserverbundwerkstoffen hergestellt, wobei sich die einzelnen Schalen aufgrund ihrer geringen Wandstärke elastisch zu einem flachen Band verformen und dadurch auf dem Wickelkern platzsparend aufrollen lassen. So ist beispielsweise aus der nachveröffentlichten DE 10 2018 105 765 A1 ein aufrollbarer Schalenmast bekannt, der vollständig aus einem Faserverbundwerkstoff, aufweisend ein Fasermaterial und ein das Fasermaterial einbettendes Matrixmaterial hergestellt wird. Dabei wird der aufrollbare Schalenmast aus wenigstens zwei Faserverbund-Halbschalen gebildet, die in einem Fügewandbereich entsprechend form-, kraft- und stoffschlüssig miteinander verbunden werden. Durch dieses Prinzip der Halbschalenfertigung lassen sich derartige längliche Hohlkörper auf einen Wickelkern zu einem flachen Band zusammendrücken und aufrollen. Im zusammengedrückten und aufgerollten Zustand bilden dabei die Fügerandbereiche der beiden Faserverbund-Halbschalen den länglichen Randbereich des zusammengedrückten Hohlkörpers, der als flaches Band aufgewickelt ist.
Strukturell kritisch bei derartigen länglichen Hohlkörpern, die als entfaltbare Schalenmasten eingesetzt werden sollen, ist unter anderem der Übergangsbereich zwischen dem noch aufgerollten, flachgedrückten Teil des Hohlkörpers und dem bereits voll entfalteten Abschnitt. In diesem Übergangsbereich ist der Querschnitt des länglichen Hohlkörpers noch nicht voll entwickelt, wodurch sowohl die Steifigkeit als auch die Stabilität wesentlich herabgesetzt wird. In der Praxis wird daher der Übergangsbereich von außen mit weiteren stützenden Elementen, wie externe Formschalen oder externe Führungsrollen stabilisiert, um so die im Allgemeinen höheren Lasten während der Entfaltung im Übergangsbereich entsprechend abtragen zu können.
Aus der nachveröffentlichten DE 10 2018 112 690.5 ist eine Entfaltungsmechanik für aufgerollte längliche Hohlkörper bekannt, bei der im Übergangsbereich ein innenliegendes Stützelement vorgesehen ist, welches formschlüssig in ein äußeres Fixierelement eingreift, wobei zwischen dem innenliegenden Stützelement und dem äußeren Fixierelement der längliche Hohlkörper hindurchführbar ist und das Fixierelement aufgrund des Formschlusses das innenliegende Stützelement axial in seiner Position fixiert. Hierdurch wird es möglich, auch aufrollbare Schalenmasten mit einem geschlossen Querschnitt im Übergangsbereich zu stützen.
Aus der nachveröffentlichten DE 10 2018 112 691.3 ist ebenfalls eine Entfaltungsmechanik für längliche Hohlkörper bekannt, bei der der Übergangsbereich zwischen dem voll entfalteten länglichen Hohlkörper und der Befestigung des länglichen Hohlkörpers an dem Wickelkern durch eine Arretierungseinrichtung gestützt wird, die nach dem vollständigen Abrollen des länglichen Hohlkörpers formschlüssig in eine Aussparung in der Mantelfläche des Wickelkerns eingreift und so zum einen den Wickelkern drehfest fixiert und zum anderen den Übergangsbereich stützt.
Derartige aus dem Stand der Technik bekannte Entfaltungsmechaniken haben dabei den Nachteil, dass die Anbindung des aufrollbaren Hohlkörpers an dem Wickelkern nach wie vor eine Schwachstelle darstellt, die trotz der zusätzlichen Stütz- und Führungselemente nicht hinreichend eliminiert werden kann. Daher müssen sowohl die Entfaltungsmechanik als auch der Mast selber im Bereich der Anbindung an den Wickelkern vergrößerte Querschnitte bzw. Wandstärken aufweisen, wobei durch die zusätzlichen Stützelemente mehr Masse in die Entfaltungsmechanik eingebracht wird. Gerade im Bereich von Raumfahrtstrukturen ist jedoch das Masse/Volumenverhältnis derartiger Strukturen ein wichtiges, wenn nicht sogar wesentliches Kriterium.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Vorrichtung und ein diesbezügliches Verfahren zum Entfalten mindestens eines aufgerollten länglichen Hohlkörpers anzugeben, der prozesssicher an der Entfaltungsmechanik im abgerollten Zustand angebunden werden kann und darüber hinaus die Schwachstellen im Übergangsbereich vermeidet.
Die Aufgabe wird mit der Vorrichtung gemäß Anspruch 1 sowie dem Verfahren gemäß Anspruch 9 erfindungsgemäß gelöst.
Gemäß Anspruch 1 wird gattungsgemäß eine Vorrichtung zum Entfalten mindestens eines aufgerollten länglichen Hohlkörpers vorgeschlagen, wobei die Vorrichtung mindestens einen länglichen Hohlkörper aufweist, der zwei längliche Schalenkörperhälften hat. Eine Schalenkörperhälfte kann dabei aus mehr als einem Schalenelement zusammengesetzt werden, so dass es sich bei der länglichen Schalenkörperhälfte nicht zwangsläufig um ein integrales Bauteil handeln muss. Die Schalenkörperhälften können dabei aus einem Faserverbundwerkstoff, aufweisend ein Fasermaterial und ein das Fasermaterial einbettendes Matrixmaterial, gebildet sein, wobei es dann bevorzugt ist, wenn die Schalenkörperhälften jeweils integral und einstückig ausgebildet sind. Die Schalenkörperhälften des länglichen Hohlkörpers sind dabei so zu dem länglichen Hohlkörper zusammengefügt, dass sie jeweils zu einem flachen Band zusammengedrückt werden können, wobei der Fügebereich der beiden Schalenkörperhälften, sofern diese nicht insgesamt einstückig ausgebildet sind, im Randbereich des zusammengedrückten flachen Bandes liegen.
Demzufolge handelt es sich bei dem länglichen Hohlkörper um ein Bauteil, das zwei Schalenkörperhälften hat, die so ausgebildet sind, dass sich der längliche Hohlkörper zusammendrücken und zu einem flachen Band aufrollen lässt. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die beiden Schalenkörperhälften separat hergestellt und dann in den jeweiligen Randbereichen gefügt werden. Denkbar ist aber auch, dass ein solcher länglicher Hohlkörper integral ausgebildet wird, d.h. einstückig, wobei in den Randbereichen dann eine Art Festkörpergelenk vorgesehen ist, um so den länglichen Hohlkörper zu einem flachen Band zusammenzudrücken. Im angesprochenen Fügebereich bzw. Gelenkbereich wird die Materialrichtung bzw. der Materialverlauf um 180° abgelenkt. Im zusammengedrückten und aufgerollten Zustand liegen dabei die Schalenkörperhälften aufeinander und eliminieren so den durch die länglichen Hohlkörper im abgerollten Zustand gebildeten Hohlraum.
Des Weiteren weist die Vorrichtung eine Entfaltungsmechanik auf, die eine feste Grundstruktur und einen an der Grundstruktur drehbar gelagerten Wickelkern hat. Auf dem Wickelkern ist dabei mindestens ein länglicher Hohlkörper, vorzugsweise zwei längliche Hohlkörper, in einem ersten Zustand aufgerollt und zusammengedrückt. In diesem ersten aufgerollten und zusammengedrückten Zustand ist der mindestens eine längliche Hohlkörper dabei als längliches flaches Band auf dem Wickelkern aufgerollt und bildet so denjenigen Zustand, der insbesondere bei Raumfahrtstrukturen für den Transport notwendig ist. Am jeweiligen Bestimmungsort wird dann durch Drehen des Wickelkerns der Entfaltungsmechanik der längliche Hohlkörper von dem ersten Zustand in einen abgerollten und entfalteten zweiten Zustand überführt, so dass zwischen den beiden Schalenkörperhälften des mindestens einen länglichen Hohlkörpers ein länglicher Hohlraum ausgebildet wird. Durch das Abrollen des aufgerollten länglichen Hohlkörpers spannt sich der Querschnitt des länglichen Hohlkörpers auf, indem sich die beiden Schalenkörperhälften voneinander wegdrücken, so dass der längliche Hohlkörper seinen ursprünglichen Querschnitt erreicht.
Der mindestens eine längliche Hohlkörper weist an seinem ersten Ende eine Hohlkörperwurzel auf, mit der der längliche Hohlkörper an dem drehbar gelagerten Wickelkern befestigt ist. Diese Befestigung der Hohlkörperwurzel an dem drehbar gelagerten Wickelkern stellt sicher, dass der gesamte Hohlkörper in seinem zweiten Zustand fest mit der gesamten Entfaltungsmechanik verbunden ist. Die Anbindung der Hohlkörperwurzel an den drehbar gelagerten Wickelkern stellt somit das Interface zwischen Mast und Satellit einer Raumfahrtstruktur dar.
Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, dass die erste Schalenkörperhälfte des mindestens einen länglichen Hohlkörpers im Bereich der Hohlkörperwurzel an dem drehbar gelagerten Wickelkern befestigt ist (beispielsweise form-, kraft- und/oder stoffschlüssig), während die zweite Schalenkörperhälfte im Bereich der Hohlkörperwurzel mit einer Aufspannmechanik derart in Eingriff steht, dass nach dem Entfalten und Überführen des länglichen Hohlkörpers in den zweiten Zustand der längliche Hohlkörper im Bereich der Hohlkörperwurzel aufgespannt wird, indem die zweite Schalenkörperhälfte mithilfe der Aufspannmechanik von dem drehbar gelagerten Kern wegbewegt wird. Durch dieses Wegbewegen der zweiten Schalenkörperhälfte wird der ursprüngliche Querschnitt des länglichen Hohlkörpers auch im Bereich der Hohlkörperwurzel realisiert, so dass es keinen Übergangsbereich mehr gibt, bis der Abschnitt erreicht wird, in dem der Querschnitt des länglichen Hohlkörpers voll entfaltet ist.
Da die Aufspannmechanik Bestandteil der Entfaltungsmechanik ist und die zweite Schalenkörperhälfte im Bereich der Hohlkörperwurzel auch mit der Aufspannmechanik im Eingriff steht, wird der gesamte längliche Hohlkörper an mindestens zwei Angriffspunkten fixiert (vorzugsweise vier Angriffspunkte) und bildet somit das entsprechende Interface, während von Beginn an im Bereich der Hohlkörperwurzel der Querschnitt des länglichen Hohlkörpers entfaltet ist. Demzufolge existieren keine Bereiche bzw. Abschnitte des länglichen Hohlkörpers im zweiten Zustand, in denen der Querschnitt nicht entfaltet ist. Darüber hinaus existieren keine Übergangsbereiche bzw. Übergangsabschnitte, in denen sich der Querschnitt kontinuierlich in den voll entfalteten Querschnitt entwickelt.
Durch das Entfalten der Hohlkörperwurzel und das Anbinden des länglichen Hohlkörpers über zwei Angriffspunkte, nämlich einmal Wickelkern und einmal Aufspannmechanik, kann ohne weitere Maßnahmen eine besonders stabile Anbindung des entfalteten Hohlkörpers an die Entfaltungsmechanik realisiert werden. Es bedarf keiner weiteren Aufdickungen des Querschnitts im Bereich der Hohlkörperwurzel oder Vergrößerungen der Wandstärke des Hohlkörperwurzelbereiches, so dass Gewicht und Bauraum eingespart werden kann. Darüber hinaus bedarf es auch keiner weiteren Maßnahmen, um den länglichen Hohlkörper im Wurzelbereich zu stützen, da kein Übergangsbereich vorliegt, innerhalb dessen die auftretenden Biegemomente nicht prozesssicher abgetragen werden können. Die ertragbaren Lasten sind dabei nach der Entfaltung wesentlich höher als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Entfaltungsmechan iken.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Entfaltungsmechanik eine Arretiervorrichtung auf, die den Wickelkern gegenüber der Grundstruktur drehfest arretiert, wenn der mindestens eine längliche Hohlkörper in den abgerollten und entfalteten zweiten Zustand überführt ist. Durch das Arretieren des Wickelkerns gegenüber der Grundstruktur wird das Interface zwischen länglichem Hohlkörper und Entfaltungsmechanik fixiert, so dass auftretende Lasten auch entsprechend an die Grundstruktur abgetragen werden können.
Gemäß einer Ausführungsform ist jeder der länglichen Hohlkörper mit der jeweiligen ersten Schalenkörperhälfte über einen ersten Angriffspunkt an dem drehbar gelagerten Wickelkern fixiert. Die Aufspannmechanik hat für jeden an dem Wickelkern befestigten länglichen Hohlkörper jeweils einen aus dem Wickelkern herausfahrbaren Einschub, der von einer eingefahrenen ersten Stellung in eine ausgefahrene zweite Stellung bringbar ist. In der ersten eingefahrenen Stellung ist der herausfahrbare Einschub immer dann, wenn der oder die länglichen Hohlkörper auf dem Wickelkern aufgerollt und zusammengedrückt sind, d.h. im ersten Zustand vorliegen. Dabei ist der herausfahrbare Einschub erst dann in die ausgefahrene zweite Stellung bringbar, wenn alle länglichen Hohlkörper von dem Wickelkern abgerollt sind.
Jeder Einschub der Aufspannmechanik hat einen zweiten Angriffspunkt, mit dem der jeweilige Einschub mit der zweiten Schalenkörperhälfte des jeweiligen länglichen Hohlkörpers im Eingriff steht. Wird nun der herausfahrbare Einschub von der ersten eingefahrenen Stellung in die zweite ausgefahrene Stellung gebracht, so wird die zweite Schalenkörperhälfte, die über den zweiten Angriffspunkt mit dem herausfahrbaren Einschub mechanisch in Wirkverbindung steht, von dem Wickelkern weggedrückt, so dass der Querschnitt des betreffenden länglichen Hohlkörpers im Bereich der Hohlkörperwurzel aufgespannt wird.
Über den zweiten Angriffspunkt kann dabei die zweite Schalenkörperhälfte form-, kraft- und/oder stoffschlüssig mit dem Einschub in mechanischer Wirkverbindung stehen und somit mit dem Angriffspunkt in Eingriff stehen.
Gemäß einer Weiterbildung hierzu weist die Aufspannmechanik für jeden an dem Wickelkern befestigten länglichen Hohlkörper jeweils einen dritten und einen vierten Angriffspunkt auf, so dass ein länglicher Hohlkörper über jeweils vier Angriffspunkte mit der Entfaltungsmechanik verbunden ist. Der dritte und vierte Angriffspunkt ist dabei an dem Wickelkern axial beweglich gelagert, und zwar derart, dass beim Aufspannen des Querschnitts der Hohlkörperwurzel von einer ersten Stellung axial in Richtung Wickelkernmitte in eine zweite Stellung bringbar sind. Denn beim Aufspannen des Querschnitts im Bereich der Hohlkörperwurzel werden die beiden Schalenkörperhälften voneinander wegbewegt, wodurch die Randbereiche des zusammengedrückten flachen Bandes aufeinander zu bewegt werden. Um den länglichen Hohlkörper auch in diesen Randbereichen mit dem dritten und vierten Angriffspunkt sicher mit dem Wickelkern zu verbinden, sind die dritten und vierten Angriffspunkte so axial beweglich gelagert, dass sie sich beim Aufspannen des Querschnitts der Hohlkörperwurzel axial in Richtung Wickelkernmitte bewegen und somit die Bewegung des sich aufspannenden Querschnitts nachvollziehen und die Relativbewegung kompensieren.
Der dritte und vierte Angriffspunkt der Aufspannmechanik kann dabei mit einem der aus dem Wickelkern herausfahrbaren Einschübe derart in mechanischer Wirkverbindung stehen, dass beim Herausfahren des jeweiligen Einschubes in seine zweite Stellung die mit diesem Einschub in Wirkverbindung stehenden dritten und vierten Angriffspunkte ebenfalls in ihre zweite Stellung gebracht werden. Sowohl der Einschub mit dem zweiten Angriffspunkt als auch die dritten und vierten Angriffspunkte führen jeweils eine lineare Bewegung aus, wobei die Richtung der Linearbewegung des zweiten Angriffspunktes senkrecht zu der Linearbewegung der dritten und vierten Angriffspunkte steht. So können die dritten und vierten Angriffspunkte im Wickelkern auf Linearlagerblöcken befestigt sein, auf denen sie axial in Richtung Wickelkernmitte verfahrbar sind. Über Pleuelstangen sind die beiden dritte und vierten Angriffspunkte dabei mit einem der Einschübe verbunden, so dass beim Überführen des mit den Angriffspunkten verbundenen Einschubes von der ersten Stellung in die zweite Stellung die dritten und vierten Angriffspunkte aufgrund der Verbindung über die Pleuelstange mit dem gerade herausfahrenden Einschub mitgenommen werden und dabei aufgrund der linearen Lagerung in eine axiale Linearbewegung in Richtung Wickelkernmitte gezwungen werden.
Bei einer Ausführungsform, bei der auf dem Wickelkern genau zwei längliche Hohlkörper angeordnet sind, weist der Wickelkern für jeden der länglichen Hohlkörper genau einen Einschub mit einem zweiten Angriffspunkt auf, wobei für jeden länglichen Hohlkörper des Weiteren jeweils ein dritter und vierter Angriffspunkt vorgesehen ist. Demzufolge weist der Wickelkern zwei Einschübe mit insgesamt zwei Angriffspunkten sowie vier axial bewegbare dritte und vierte Angriffspunkte auf. In dieser Konstellation ist es konstruktiv besonders vorteilhaft, wenn der erste längliche Hohlkörper einen ersten Einschub einem zweiten Angriffspunkt zugeordnet ist, wobei dieser erste Einschub dann mit den dritten und vierten Angriffspunkten in mechanischer Wirkverbindung steht, die dem zweiten länglichen Hohlkörper zugeordnet sind. Denn der erste Einschub des ersten länglichen Hohlkörpers fährt an einer Seite des Wickelkörpers heraus und wird in die zweite Stellung gebracht, die der Lagerung des dritten und vierten Angriffspunktes des zweiten länglichen Hohlkörpers gegenüberliegend ist. Demzufolge kann die Bewegung des ersten Einschubes weg von den dritten und vierten Angriffspunkten des zweiten länglichen Hohlkörpers dazu genutzt werden, die dritten und vierten Angriffspunkte des zweiten länglichen Hohlkörpers über eine mechanische Wirkverbindung mit dem ersten Einschub (beispielsweise Pleuelstangen) in ihre axiale Bewegung zu zwingen.
Selbiges gilt selbstverständlich auch für den zweiten Einschub, der dem zweiten länglichen Hohlkörper zugeordnet ist, der wiederum die dritten und vierten Angriffspunkte des ersten länglichen Hohlkörpers axial bewegen, wenn der zweite Einschub in seine zweite Stellung gebracht wird.
Gemäß einer Ausführungsform im Zusammenhang mit den herausfahrbaren Einschüben weist die Aufspannmechanik mindestens eine Drehfeder auf, die von einem arretierten Zustand in einen gelösten Zustand bringbar ist und die über einen Hebelmechanismus mit mindestens einem der herausfahrbaren Einschübe, vorzugsweise mit mehreren oder allen Einschüben, derart verbunden ist, dass im gelösten Zustand die Drehfeder über den Hebelmechanismus eine Kraft bzw. ein Moment auf den mindestens einen Einschub ausübt, um den entsprechenden Einschub in seine zweite Stellung herauszufahren. Hierfür kann die Drehfeder beispielsweise mit einer Drehachse in Wirkverbindung stehen, so dass im gelösten Zustand der Drehfeder diese ein Drehmoment auf die Drehachse ausübt. An der Drehachse befindet sich dabei ein Hebelmechanismus, der mit den Einschüben über Pleuelstangen in Verbindung steht, so dass beim Drehen der Drehachse der Hebelmechanismus die Pleuelstangen bewegt bzw. auf diese eine Kraft ausübt, wodurch die Einschübe von ihrer ersten Stellung in die zweite Stellung gebracht werden.
Das Lösen des arretierten Zustandes der Drehfeder kann dabei von außen durch einen entsprechenden Stift erfolgen, der von einer ersten arretierenden Stellung in eine zweite gelöste Stellung gebracht wird, wobei in der ersten arretierenden Stellung ein Anschlag an dem Arretierstift anliegt und somit verhindert, dass die Drehfeder über den Hebelmechanismus eine entsprechende Kraft auf die Einschübe ausüben kann.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform hat einer der herausfahrbaren Einschübe, vorzugweise alle herausfahrbaren Einschübe, mindestens einen seitlich aus dem Wickelkern herausragenden Führungsbolzen, der in der ersten Stellung des jeweiligen Einschubes in eine in der Grundstruktur der Entfaltungsmechanik vorgesehenen Ringnut eingreift. Demzufolge lässt sich der Wickelkern um seine eigene Achse drehen, wenn die Einschübe in der ersten Stellung in dem Wickelkern eingefahren sind, da in dieser ersten Stellung der oder die Führungsbolzen in der Ringnut beim Drehen des Wickelkerns ungehindert entlanggleiten können. Die Ringnut in der Grundstruktur der Entfaltungsmechanik ist demzufolge so ausgebildet, dass sie auf der Kreisbahn der Führungsbolzen liegt, die dadurch gebildet wird, dass der Wickelkern mit den herausragenden Führungsbolzen um seine eigene Achse gedreht wird, wenn die Einschübe in der ersten Stellung eingefahren sind.
Werden die Einschübe mit den herausragenden Führungsbolzen in die zweite Stellung gebracht, so greifen die Führungsbolzen in eine in der Grundstruktur der Entfaltungsmechanik vorgesehene Linearnut derart ein, dass der Wickelkern drehfest gegenüber der Grundstruktur arretiert wird. Die Linearnut weist dabei einen Endbereich auf, in den der Führungsbolzen eingreift, wenn der entsprechende Einschub in die zweite Stellung gebracht wurde, wobei dieser Endbereich der Linearnut außerhalb der Kreisbahn des Wickelkerns liegt. Demzufolge kann der Wickelkern dann nicht mehr um seine eigene Achse gedreht werden, da der Führungsbolzen in der Linearnut formschlüssig eine Drehbewegung verhindert.
Hierdurch wird es möglich, eine drehfeste Arretierung des Wickelkerns im Zusammenhang mit dem Aufspannen des Querschnitts des länglichen Hohlkörpers zu bewirken, ohne einen zusätzlichen Arretiermechanismus bereitzustellen, der von außen den Wickelkern drehfest arretiert.
Die Aufgabe wird im Übrigen auch mit dem Verfahren gemäß Anspruch 9 zum Entfalten mindestens eines aufgerollten länglichen Hohlkörpers mittels einer Entfaltungsmechanik gelöst, wobei der längliche Hohlkörper zwei längliche Schalenkörperhälften hat und in einem ersten Zustand auf einen drehbar gelagerten Wickelkern der Entfaltungsmechanik aufgerollt und zusammengedrückt ist und durch Drehen des Wickelkerns von dem ersten Zustand in einen abgerollten und entfalteten zweiten Zustand überführt werden soll. Das Verfahren umfasst dabei die folgenden Schritte:

- Drehen des Wickelkerns der Entfaltungsmechanik, um den mindestens einen aufgerollte länglichen Hohlkörper von dem ersten Zustand in den zweiten Zustand zu überführen,
- wobei im abgerollten entfalteten zweiten Zustand im Bereich der Hohlkörperwurzel der Querschnitt des mindestens einen länglichen Hohlkörpers aufgespannt wird, indem mittels einer Aufspannmechanik die zweite Schalenkörperhälfte von dem drehbar gelagerten Wickelkern wegbewegt wird, während die erste Schalenkörperhälfte an dem Wickelkern fixiert ist.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Wickelkern an einer Grundstruktur der Entfaltungsmechanik mittels einer Arretiervorrichtung drehfest arretiert wird, wenn der mindestens eine längliche Hohlkörper in den abgerollten und entfalteten zweiten Zustand überführt ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass zum Aufspannen des Querschnittes des mindestens einen länglichen Hohlkörpers mittels der Aufspannmechanik ein aus dem Wickelkern herausfahrbarer Einschub von einer eingefahrenen ersten Stellung in eine ausgefahrene zweite Stellung gebracht wird, wobei der Einschub beim Herausfahren aus dem Wickelkern mit einem zweiten Angriffspunkt in den zweiten länglichen Schalenkörper eingreift und diesen dabei von dem drehbar gelagerten Wickelkern wegbewegt, während der ersten längliche Schalenkörper am Wickelkern über einen ersten Angriffspunkt fixiert ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass ein dritter und ein vierter Angriffspunkt mit dem mindestens einen länglichen Hohlkörper im Eingriff steht und diese beim Herausfahren des Einschubes aus dem Wickelkern zum Aufspannen des Querschnittes der Hohlkörperwurzel von einer erste Stellung axial in Richtung Wickelkernmitte in eine zweite Stellung verschoben werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass während des Drehens des Wickelkerns zum Überführen des aufgerollten länglichen Hohlkörpers von dem ersten Zustand in den zweiten Zustand ein oder mehrere seitlich aus dem Wickelkern herausragende Führungsbolzen des herausfahrbaren Einschubs in der ersten Stellung des Einschubs in einer Ring-Nut einer Grundstruktur der Entfaltungsmechanik eingreifen und in dieser geführt werden und dass beim Herausfahren des Einschubs aus dem Wickelkern zum Aufspannen des Querschnittes der Hohlkörperwurzel die herausragenden Führungsbolzen in einer in der Grundstruktur der Entfaltungsmechanik vorgesehenen Linear-Nut eingreifen und in dieser geführt werden, um den Wickelkern drehfest gegenüber der Grundstruktur zu arretieren.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

1 - Perspektivische Darstellung eines Solarsegels im gestauten Zustand;
2 - Perspektivische Darstellung eines Funktionsdemonstrators mit nur einem Hohlkörper;
3 - Darstellung des Enfaltungsmechanismus;
4 - Innerer Mechanismus im eingefahrenen Zustand;
5 - Innerer Mechanismus im herausgefahrenen Zustand;
6 - Freigelegter innerer Mechanismus in verschiedenen Zuständen;
7 - Antriebsmechanismus;
8 - Arretiermechanismus;

1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung ein Sonnensegel mit insgesamt vier aufrollbaren Schalenmasten in Form von länglichen Hohlkörpern 1, die in einer Vorrichtung 10 verstaut sind. Das äußere Ende eines jeden Hohlkörpers 1 ragt dabei ein Stück aus der Vorrichtung 10 heraus und ist dabei über entsprechende Seile mit einer unter der Vorrichtung 10 angeordneten Verstaueinrichtung 100 für das Solarsegel verbunden. Werden die Hohlkörper 1 nun aus der Vorrichtung 10 herausgefahren, so erstrecken sich die Hohlkörper 1 weg von der Vorrichtung 10 und ziehen dabei das in der Verstaueinrichtung 100 verstaute Solarsegel heraus. Das in 1 gezeigte Solarsegel weist dabei insgesamt vier Hohlkörper bzw. Masten 1 auf, die in der Vorrichtung 10 eingerollt sind. Denkbar sind jedoch auch nur ein Hohlkörper oder zwei Hohlkörper, die mithilfe der Vorrichtung 10 herausfahrbar sind. Die Anzahl der Hohlkörper, die mit einer Vorrichtung 10 verstaut werden können, wird letztlich nur durch den zur Verfügung gestellten Bauraum begrenzt.
2 zeigt in einer perspektivischen Darstellung einen Funktionsdemonstrator mit einem einzigen länglichen Hohlkörper 1, um das Wirkprinzip einer in 1 dargestellten Vorrichtung 10 näher zu erläutern. Die in 2 dargestellte Vorrichtung 10 mit einem einzigen Hohlkörper 1 weist einen Entfaltungsmechanismus 11 auf, der eine Grundstruktur 12 hat, in der drehbar ein Wickelkern 13 gelagert ist. Auf den Wickelkern 13 ist im gestauten Zustand der längliche Hohlkörper 1 aufgewickelt und liegt somit im ersten Zustand vor. Der längliche Hohlkörper 1 ist dabei zu einem flachen Band zusammengedrückt und kann so besonders platzsparend gestaut werden.
Der Hohlkörper 1, der auf dem Wickelkern 13 zusammengedrückt und aufgerollt ist, weist zwei längliche Hohlkörperschalen 2a, 2b auf, die in einem Randbereich 3 des länglichen Hohlkörpers 1 zusammengefügt sind. Dadurch können die beiden Hohlkörperschalen 2a, 2b zu einem flachen Band zusammengedrückt werden, wobei dann durch den Fügebereich des länglichen Hohlkörpers 1 der äußere Rand des länglichen zusammengedrückten Hohlkörpers gebildet wird.
Wird der längliche Hohlkörper durch Drehen des Wickelkerns nach außen geschoben und dadurch entfaltet, so bewegen sich die beiden Hohlkörperschalen 2a, 2b voneinander weg, während sich die Randbereiche 3a, 3b aufeinander zu bewegen. Hierdurch wird der Hohlraum 4 ausgebildet, der dem länglichen Hohlkörper schlussendlich bei einem sehr geringen Gewicht seine hohe gewichtsspezifische Festigkeit und Steifigkeit verleiht.
Der Wickelkern 13 weist an seinen Randbereichen einen Flansch 14 auf, der auf der einen Seite einen Zahnkranz 15 hat, der im Eingriff mit einem Antrieb 16 steht. Über den Antrieb 16 kann der Wickelkern 13 gedreht werden, um so den Wickelkern 13 abzurollen und ihn von dem aufgerollten und zusammengedrückten ersten Zustand in einen abgerollten und entfalteten zweiten Zustand zu überführen.
3 zeigt in zwei Darstellungen das Aufspannen des Querschnittes des länglichen Hohlkörpers 1 im Bereich der Mastwurzel 5. Die auf der linken Seite gezeigte Darstellung zeigt dabei die Anbindung des länglichen Hohlkörpers 1 im Bereich der Hohlkörperwurzel 5 in einem nicht aufgespannten Zustand, während die rechte Darstellung der 3 den Zustand zeigt, in dem die Hohlkörperwurzel 5 aufgespannt ist. Aufgespannt meint hierbei, dass im Bereich der Hohlkörperwurzel 5 der längliche Hohlkörper 1 den gleichen oder zumindest ähnlichen Querschnitt hat, wie im restlichen entfalteten Hohlkörper 1. Zumindest ist im Bereich der Hohlkörperwurzel 5 im entfalteten Zustand der längliche Hohlkörper nicht mehr zusammengedrückt, so dass sich im Bereich der Hohlkörperwurzel 5 auch ein entsprechender Hohlraum ausbildet.
Der längliche Hohlkörper 1 ist dabei mit seiner ersten länglichen Hohlkörperschale 2a an dem drehbar gelagerten Wickelkern 13 befestigt, während die gegenüberliegende zweite längliche Hohlkörperschale 2b mit einer Aufspannmechanik 20 im Eingriff steht, die den länglichen Hohlkörper 1 im Bereich der Hohlkörperwurzel 5 entsprechend aufspannt. Hierzu wird die zweite längliche Schalenkörperhälfte 2b im Bereich der Hohlkörperwurzel 5 von der ersten, an dem Wickelkern 13 befestigten Schalenkörperhälfte 2a weg bewegt, um so den Querschnitt auch im Bereich der Hohlkörperwurzel 5 entsprechend mit einem Hohlraum auszubilden.
4 zeigt im Detail die Aufspannmechanik 20, die dazu ausgebildet ist, zwei längliche Hohlkörper 1 jeweils separat im Bereich der Hohlkörperwurzel 5 aufzuspannen. In 3 ist dabei aus Übersichtlichkeitsgründen lediglich ein Hohlkörper 1 dargestellt, wobei der zweite Hohlkörper 1 dann genau an der gegenüberliegenden Seite um 81° gedreht angeordnet wird. Die nachfolgenden Ausführungen beziehen sich dabei immer auf das Aufspannen eines Hohlkörpers, wobei das Wirkprinzip auf den jeweils anderen Hohlkörper ohne weiteres übertragbar ist.
4 zeigt eine Aufspannmechanik 20, die wenigstens einen Einschub 21 hat, der in den Wickelkern 13 in 4 in einem eingefahrenen ersten Zustand dargestellt ist. 5 zeigt dabei dieselbe Mechanik im ausgefahrenen zweiten Zustand. An dem Wickelkern 13 befindet sich ein erster Angriffspunkt 22, an dem im Bereich der Hohlkörperwurzel 5 die erste Schalenkörperhälfte 2a befestigt ist. Diese Befestigung an dem ersten Angriffspunkt 22 kann dabei form-, kraft- und/oder stoffschlüssig erfolgen.
An dem Einschub 21 der Aufspannmechanik 20 befindet sich des Weiteren ein zweiter Angriffspunkt 23, der in Form einer Rastnase in den zwischen der ersten länglichen Schalenkörperhälfte 2a und der zweiten länglichen Schalenkörperhälfte 2b gebildeten Hohlraum eingreift und dabei mit der zweiten länglichen Schalenkörperhälfte 2b so im Eingriff steht, dass die zweite Schalenkörperhälfte 2b beim Herausfahren des Einschubes 21 von der ersten Schalenkörperhälfte 2a wegbewegt bzw. weggedrückt wird.
Der ausgefahrene Zustand ist dabei in 5 ersichtlich. Zwischen dem ersten Angriffspunkt 22 und dem zweiten Angriffspunkt 23 wurde eine entsprechende Distanz hergestellt, die in etwa der Hohlraumabmessung des länglichen Hohlkörpers 1 entspricht. Der Angriffspunkt 23 in Form einer abragenden Nase bzw. Rastnase liegt dabei an der Innenwandung der zweiten länglichen Schalenkörperhälfte 2b an und stützt diesen somit entsprechend. Auch hier ist eine weitere form-, kraft- und/oder stoffschlüssige Verbindung mit der zweiten Schalenkörperhälfte 2b denkbar.
Des Weiteren weist die Aufspannmechanik 20 einen dritten Angriffspunkt 24 und einen vierten Angriffspunkt 25 auf, die eine translatorische Bewegung in Richtung Wickelkernmitte ausüben können. Mit anderen Worten, der dritte Angriffspunkt 24 und der vierte Angriffspunkt 25 bewegen sich beim Aufspannen der Hohlkörperwurzel 5 in Richtung des ersten Angriffspunktes 22 und gleichen so die relative Bewegung beim Aufspannen der Hohlkörperwurzel 5 aus. Gleichzeitig dienen sie als mindestens formschlüssige Verbindung zur weiteren Stütze des gesamten Hohlkörpers und bilden so mit den übrigen Angriffspunkten das Interface zwischen dem Hohlkörper 1 und der Entfaltungsmechanik 11.
Der dritte und vierte Angriffspunkt 24, 25 ist dabei linear verschiebbar gelagert, wobei im Ausführungsbeispiel der 4 die Angriffspunkte auf Linearlagerblöcken 26 angeordnet sind, die wiederum in einem Linearlager 27 axial beweglich gelagert sind.
Im Ausführungsbeispiel der 4 und 5, welches in 6 in einer freigelegten Ansicht noch einmal detailliert dargestellt ist, werden die dritten und vierten Angriffspunkte 24 und 25 durch den gegenüberliegenden Einschub 21b angetrieben, indem die Linearlagerblöcke 26 der dritten und vierten Angriffspunkte 24, 25 über Pleuelstangen 28 mit diesen verbunden sind. Bewegt sich der gegenüberliegenden zweite Einschub 21b von dem ersten Angriffspunkt 22 und dem dritten und vierten Angriffspunkt 24 und 25 weg, so wird eine Kraft auf die Linearlagerblöcke 26 erzeugt, die aufgrund ihrer Linearlagerung 27 dann in Richtung Wickelkernmitte bzw. in Richtung des ersten Angriffspunktes 22 axial bewegt werden. Dadurch wird immer der gegenüberliegende Einschub dazu verwendet, die jeweils anderen dritten und vierten Angriffspunkte des jeweils anderen länglichen Hohlkörpers axial in Richtung Wickelkernmitte zu bewegen.
6 zeigt den freigelegten inneren Mechanismus in einer Art Daumenkino in verschiedenen Zuständen. Im oberen Bild ist zu erkennen, dass die Einschübe 21a und 21b eingefahren sind. Nach und nach werden dann die Einschübe herausgefahren, um so den Querschnitt aufzuspannen, wobei die dritten und vierten Angriffspunkte des jeweils anderen Hohlkörpers dabei in Richtung Wickelkernmitte bewegt werden. Der vollständig ausgefahrene Zustand, wie er aus 5 bekannt ist, ist dabei im unteren Bild der 6 gezeigt.
7 zeigt beispielhaft den Antriebsmechanismus 40, um das Herausfahren der Einschübe 21 entsprechend realisieren zu können. Hierfür ist eine Drehfeder 41 vorgesehen, die auf der einen Seite fest mit der Struktur verbunden ist und auf der anderen Seite mit einer Drehachse 42 in Wirkverbindung steht, an der ein Hebelmechanismus 43 angeordnet ist. Wird nun die Drehfeder von einem arretierten Zustand in einen gelösten Zustand überführt, so wird mithilfe der Drehfeder 41 eine Kraft auf die Einschübe 21 übertragen, die mit der Drehachse 42 und dem Hebelmechanismus 43 über Pleuelstangen 44 in mechanischer Wirkverbindungen stehen. Die Pleuelstangen 44 greifen dabei jeweils an einem hinteren Ende der Einschübe 21 an und ziehen diese so in Richtung Drehachse 42, welche auch die Drehachse des Wickelkerns 13 bildet. Aufgrund der Tatsache, dass das jeweilige hintere Ende eines Einschubes in Richtung der Drehachse 42 herangezogen wird, schieben sich die Einschübe mit ihren vorderen Seiten aus dem Wickelkern 13 heraus und können so ihren aufspannenden Effekt realisieren.
Diesen Zustand, dass der in 7 dargestellte Einschub in Richtung Drehachse 42 herangezogen ist, ist in der unteren Abbildung der 7 dargestellt.
Der Hebelmechanismus 43 kann dabei an seinem äußeren Umfang eine Rastvorrichtung aufweisen, die dazu dient, mit dem Arretiermechanismus der Drehfeder in Eingriff zu stehen, so dass hierdurch ein Arretieren der Drehfeder ermöglicht wird. Hierzu greift beispielsweise ein Gegenelement in die Rastung des Hebelmechanismus 43 ein und arretiert somit die Drehfeder. Wird diese Rastung entfernt, so kann eine entsprechende Kraft über die Pleuelstangen 44 auf die Einschübe ausgeübt werden.
8 zeigt den Arretiermechanismus, mit dem der Wickelkern 13 drehfest arretiert werden soll. Hierzu weisen die Einschübe 21 in einer Explosionsdarstellung jeweils nach außen abstehende Führungsbolzen 50 auf, die aus der Seitenfläche 29 des Wickelkerns 13 herausstehen. Im eingefahrenen ersten Zustand der Einschübe 21 greifen diese Führungsbolzen 50 in eine Ringnut 51 ein, so dass der Wickelkern 13 um seine eigene Achse frei drehbar ist. Durch diese Ringnut 51 wird die Drehbewegung des Wickelkerns 13 nicht durch einen entsprechenden Formschluss verhindert.
In seiner Endstellung werden dann die Einschübe 21 in ihre zweite Stellung herausgefahren, wodurch die Führungsbolzen 50 sich linear bzw. translatorisch bewegen. Hierbei ist eine Linearnut 52 vorgesehen, in welche ein entsprechender Führungsbolzen 50 hineingeführt wird, wenn der entsprechende Einschub in die zweite Stellung herausgefahren wird. Hierdurch wird ein Formschluss generiert, der verhindert, dass sich der Wickelkern 13 um seine eigene Achse drehen kann, da nunmehr die Führungsbolzen außerhalb der Ringnut 51 den Wickelkern 13 drehfest arretieren.
Diese formschlüssige Arretierung ist dabei in der unteren Darstellung in 8 gezeigt.
Bezugszeichenliste

1 -: Hohlkörper
2a -: erste Hohlkörperhälfte
2b -: zweite Hohlkörperhälfte
3a -: erster Randbereich
3b -: zweiter Randbereich
4 -: Hohlraum des Hohlkörpers
5 -: Hohlkörperwurzel
10 -: Vorrichtung
11 -: Entfaltungsmechanismus
12 -: Grundstruktur
13 -: Wickelkern
14 -: Flansch des Wickelkerns
15 -: Zahnkranz
16 -: Antrieb des Wickelkerns
20 -: Aufspannmechanik
21 -: Einschub
21a -: erster Einschub
21b -: zweiter Einschub
22 -: erster Angriffspunkt
23 -: zweiter Angriffspunkt
24 -: dritter Angriffspunkt
25 -: vierter Angriffspunkt
26 -: Linearlagerblöcke
27 -: Linearlager
28 -: Pleuelstangen
29 -: Seitenfläche des Wickelkerns
40 -: Antriebsmechanik
41 -: Drehfeder
42 -: Drehachse
43 -: Hebelmechanismus
44 -: Pleuelstangen
50 -: Führungsbolzen
51 -: Ringnut
52 -: Linearnut
100 -: Verstaueinrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102018105765 A1 [0006]
DE 102018112690 [0008]
DE 102018112691 [0009]

Claims

Vorrichtung zum Entfalten eines aufgerollten länglichen Hohlkörpers (1) aufweisend: - mindestens einen länglichen Hohlkörper (1), der zwei längliche Schalenkörperhälften (2a, 2b) hat, und - eine Entfaltungsmechanik (11), die eine feste Grundstruktur (12) und einen an der Grundstruktur (12) drehbar gelagerten Wickelkern (13) hat, auf dem der mindestens eine längliche Hohlkörper (1) in einem ersten Zustand aufgerollte und zusammengedrückt ist und der durch Drehen den länglichen Hohlkörper (1) von dem ersten Zustand in einen abgerollten und entfalteten zweiten Zustand überführt und entfaltet, so dass zwischen den beiden Schalenkörperhälften (2a, 2b) des mindestens einen länglichen Hohlkörpers (1) ein länglicher Hohlraum (4) ausgebildet wird, - wobei der mindestens eine längliche Hohlkörper (1) eine Hohlkörperwurzel (5) als ein erstes Ende hat, über die der längliche Hohlkörper (1) an dem drehbar gelagerten Wickelkern (13) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass - die erste Schalenkörperhälfte (2a) des mindestens einen länglichen Hohlkörpers (1) im Bereich der Hohlköperwurzel (5) an dem drehbar gelagerten Wickelkern (13) befestigt ist und - die Entfaltungsmechanik (11) eine Aufspannmechanik (20) hat, die im Bereich der Hohlkörperwurzel (5) mit der zweiten Schalenkörperhälfte (2b) im Eingriff steht und die die zweite Schalenkörperhälfte (2b) im Bereich der Hohlkörperwurzel (5) von dem drehbar gelagerten Wickelkern (13) wegbewegt, um den Querschnitt des mindestens einen länglichen Hohlkörper (1) im Bereich der Hohlkörperwurzel (5) aufzuspannen, wenn der längliche Hohlkörper (1) von dem drehbar gelagerten Wickelkern (13) abgerollt ist.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entfaltungsmechanik (11) eine Arretiervorrichtung hat, die den Wickelkern (13) gegenüber der Grundstruktur (12) drehfest arretiert, wenn der mindestens eine längliche Hohlkörper (1) in den abgerollten und entfalteten zweiten Zustand überführt ist.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder längliche Hohlkörper (1) mit der jeweiligen ersten Schalenkörperhälfte (2a) über einen ersten Angriffspunkt (22) an dem drehbar gelagerten Wickelkern (13) fixiert ist und die Aufspannmechanik (20) für jeden an dem Wickelkern (13) befestigten länglichen Hohlkörper (1) jeweils einen aus dem Wickelkern (13) herausfahrbaren Einschub (21) hat, der von einer eingefahrenen ersten Stellung in eine ausgefahren zweite Stellung bringbar ist, wobei jeder Einschub (21) über einen zweiten Angriffspunkt (23) mit der zweiten Schalenkörperhälfte (2b) des jeweiligen länglichen Hohlkörpers (1) derart im Eingriff steht, dass der Querschnitt des betreffenden länglichen Hohlkörpers (1) im Bereich der Hohlkörperwurzel (5) aufgespannt wird, wenn der betreffende Einschub (21) in die zweite Stellung gebracht wird.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufspannmechanik (20) für jeden an dem Wickelkern (13) befestigten länglichen Hohlkörper (1) jeweils einen dritte und einen vierte Angriffspunkt (24, 25) aufweist, die mit dem jeweiligen länglichen Hohlkörper (1) im Eingriff stehen, wobei die dritten und vierten Angriffspunkte (24, 25) an dem Wickelkern (13) axial beweglich gelagert sind und beim Aufspannen des Querschnittes der Hohlkörperwurzel (5) von einer erste Stellung axial in Richtung Wickelkernmitte in eine zweite Stellung bringbar sind.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte und der vierte Angriffspunkt (24, 25) der Aufspannmechanik (20) mit einem der aus dem Wickelkern (13) herausfahrbaren Einschübe (21) derart in mechanischer Wirkverbindung steht, dass beim Herausfahren des jeweiligen Einschubes (21) in seine zweite Stellung die mit diesem Einschub (21) in Wirkverbindung stehenden dritten und vierten Angriffspunkte (24, 25) ebenfalls in ihre zweite Stellung gebracht werden.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Wickelkern (13) zwei längliche Hohlkörper (1) befestigt sind und die Aufspannmechanik (20) für jeden länglichen Hohlkörper (1) jeweils einen herausfahrbaren Einschub (21) sowie jeweils dritte und vierte Angriffspunkte (24, 25) hat, wobei der herausfahrbare Einschub (21) des ersten länglichen Hohlkörpers (1) mit den dritten und vierten Angriffspunkten (24, 25) des zweiten länglichen Hohlkörpers (1) derart in mechanischer Wirkverbindung steht, dass beim Herausfahren des Einschubes (21) des ersten länglichen Hohlkörpers (1) in seine zweite Stellung die dritten und vierten Angriffspunkte (24, 25) des zweiten länglichen Hohlkörpers (1) ebenfalls in ihre zweite Stellung gebracht werden.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufspannmechanik (20) mindestens eine Drehfeder (41) hat, die von einem arretierten Zustand in einen gelösten Zustand bringbar ist und die über einen Hebelmechanismus (43) mit mindestens einem der herausfahrbaren Einschübe (21) derart verbunden ist, dass im gelösten Zustand der Drehfeder (41) durch diese über den Hebelmechanismus (43) eine Kraft auf den mindestens einen Einschub (21) ausgeübt wird, um den entsprechenden Einschub (21) in seine zweite Stellung herauszufahren.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der herausfahrbaren Einschübe (21) mindestens einen seitlich aus dem Wickelkern (13) herausragenden Führungsbolzen (50) hat, der in der ersten Stellung des Einschubes in eine in der Grundstruktur (12) der Entfaltungsmechanik (11) vorgesehenen Ring-Nut (51) eingreift und der in der zweiten Stellung des Einschubes in eine in der Grundstruktur (12) der Entfaltungsmechanik (11) vorgesehene Linear-Nut (52) derart eingreift, dass der Wickelkern (13) drehfest gegenüber der Grundstruktur (12) arretiert wird.
Verfahren zum Entfalten mindestens eines aufgerollten länglichen Hohlkörpers (1), der zwei längliche Schalenkörperhälften hat, mittels einer Entfaltungsmechanik (11), wobei der mindestens eine längliche Hohlkörper (1) in einem ersten Zustand auf einen drehbar gelagerten Wickelkern (13) der Entfaltungsmechanik (11) aufgerollt und zusammengedrückt ist und durch Drehen des Wickelkerns (13) von dem ersten Zustand in einen abgerollten und entfalteten zweiten Zustand überführt werden soll, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: - Drehen des Wickelkerns (13) der Entfaltungsmechanik (11), um den mindestens einen aufgerollte länglichen Hohlkörper (1) von dem ersten Zustand in den zweiten Zustand zu überführen, - wobei im abgerollten entfalteten zweiten Zustand im Bereich der Hohlkörperwurzel (5) der Querschnitt des mindestens einen länglichen Hohlkörpers (1) aufgespannt wird, indem mittels einer Aufspannmechanik (20) die zweite Schalenkörperhälfte von dem drehbar gelagerten Wickelkern (13) wegbewegt wird, während die erste Schalenkörperhälfte an dem Wickelkern (13) fixiert ist.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Wickelkern (13) an einer Grundstruktur (12) der Entfaltungsmechanik (11) mittels einer Arretiervorrichtung drehfest arretiert wird, wenn der mindestens eine längliche Hohlkörper (1) in den abgerollten und entfalteten zweiten Zustand überführt ist.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufspannen des Querschnittes des mindestens einen länglichen Hohlkörpers (1) mittels der Aufspannmechanik (20) ein aus dem Wickelkern (13) herausfahrbarer Einschub (21) von einer eingefahrenen ersten Stellung in eine ausgefahrene zweite Stellung gebracht wird, wobei der Einschub (21) beim Herausfahren aus dem Wickelkern (13) mit einem zweiten Angriffspunkt (23) in den zweiten länglichen Schalenkörper eingreift und diesen dabei von dem drehbar gelagerten Wickelkern (13) wegbewegt, während der ersten längliche Schalenkörper am Wickelkern (13) über einen ersten Angriffspunkt (22) fixiert ist.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter und ein vierter Angriffspunkt (24, 25) mit dem mindestens einen länglichen Hohlkörper (1) im Eingriff steht und diese beim Herausfahren des Einschubes (21) aus dem Wickelkern (13) zum Aufspannen des Querschnittes der Hohlkörperwurzel (5) von einer erste Stellung axial in Richtung Wickelkernmitte in eine zweite Stellung verschoben werden.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass während des Drehens des Wickelkerns (13) zum Überführen des aufgerollten länglichen Hohlkörpers (1) von dem ersten Zustand in den zweiten Zustand ein oder mehrere seitlich aus dem Wickelkern (13) herausragende Führungsbolzen (50) des herausfahrbaren Einschubs (21) in der ersten Stellung des Einschubs in einer Ring-Nut (51) einer Grundstruktur (12) der Entfaltungsmechanik (11) eingreifen und in dieser geführt werden und dass beim Herausfahren des Einschubs (21) aus dem Wickelkern (13) zum Aufspannen des Querschnittes der Hohlkörperwurzel (5) die herausragenden Führungsbolzen (50) in einer in der Grundstruktur (12) der Entfaltungsmechanik (11) vorgesehenen Linear-Nut (52) eingreifen und in dieser geführt werden, um den Wickelkern (13) drehfest gegenüber der Grundstruktur (12) zu arretieren.