DE1506146B1 - Ausfahrbarer sonnenzellentraeger - Google Patents

Ausfahrbarer sonnenzellentraeger

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DE1506146B1 DE19651506146 DE1506146A DE1506146B1 DE 1506146 B1 DE1506146 B1 DE 1506146B1 DE 19651506146 DE19651506146 DE 19651506146 DE 1506146 A DE1506146 A DE 1506146A DE 1506146 B1 DE1506146 B1 DE 1506146B1
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen ausfahrbaren Sonnenzellenträger, der in einem Behälter angeordnet ist, zur Verwendung in Raumfahrzeugen und Satelliten.
In der USA.-Patentschrift 3 004 735 ist eine Vorrichtung zum Feststellen von Partikeln beschrieben. Diese Vorrichtung weist einen Auffangkörper auf, der in einer Rakete enthalten ist und der ausgestoßen wird, wenn der Nasenkegel der Rakete eine vorbestimmte Höhe erreicht. Nach dem Ausstoßen mittels einer Feder wird der Auffangkörper durch sich rund um seinen Umfang und diagonal durch ihn hindurcherstreckenden aufblasbaren Schläuchen entfaltet. Das Ausstoßen mittels einer Feder kann jedoch leicht zu einer Beschädigung der Oberflächen des ausgefahrenen Teils führen, insbesondere wenn diese empfindlich sind. Weiterhin würde die Abstützung eines ausfahrbaren Sonnenzellenträger der eingangs genannten Art in einer im wesentlichen flachen Ebene mittels gasgefüllter Schläuche den Raumbedarf unerwünscht vergrößern.
Falls beim Ausfahren aus der Rakete oder beim Auftreffen von Raumteilchen die Schläuche beschädigt würden, würde das Gas entweichen und der Auffangkörper würde sich entweder nicht richtig entfalten oder eine unerwünschte Stellung einnehmen.
In der USA.-Patentschrift 3 144 215 ist eine aufwickelbare ausziehbare Antenne beschrieben, die einen dünnen Metallstreifen aufweist, dessen Länge wesentlich größer als seine Breite ist, und der so vorgeformt ist, daß er die Form eines Rohres annimmt, wenn der Metallstreifen von einer Rolle freigegeben wird. Eine solche Ausführung ist für Sonnenzellenträger ebenfalls nicht geeignet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sonnenzellenträger so zu gestalten, daß er in einem Raumfahrzeug gut verstaubar und leicht ausfahrbar ist. Diese Aufgabe wird bei einem Sonnenzellenträger der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Sonnenzellenträger aus einem biegsamen Streifen besteht, der in dem Behälter aufgerollt ist, und daß eine verlängerbare Einrichtung mit dem Sonnenzellenträger verbunden ist.
Der wesentliche Vorteil der Erfindung liegt darin, daß der Sonnenzellenträger in einem verhältnismäßig kleinen Behälter gelagert und aus diesem sicher herausbewegt werden kann, ohne daß dabei die Sonnenzellen beschädigt werden könnten.
Weiter wird durch die Erfindung ein flexibler Sonnenzellenträger geschaffen, durch den eine gute elektrische Leitfähigkeit von Zelle zu Zelle und/oder von Zellengruppe zu Zellengruppe erhalten wird, wobei die Vorrichtung lediglich in einem minimalen Ausmaß zu dem Gewicht der Anlage beiträgt.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Streckmetallstreifen als biegsamer Streifen für die eine Sonnenzellenmatrix bildenden Sonnenzellen verwendet. Das Streckmetall ist derart ausgewählt, daß es eine Abmessung hat, bei welcher es sowohl biegsam als auch etwas federnd ist.
In der nachfolgenden Beschreibung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Ansicht der Unterseite einer Sonnenzellenmatrix,
F i g. 2 eine Draufsicht auf die obere Seite der Sonnenzellenmatrix gemäß Fig. 1,
F i g. 3 eine schaubildliche Ansicht einer Ausführungsform der Erfindung, bei welcher eine nachgiebige Matrix in Kombination mit einer verlängerbaren Einrichtung in der Lagerungsstellung wiedergegeben ist,
F i g. 4 eine schaubildliche Ansicht eines Satelliten, welcher mit der Ausführungsform der Erfindung gemäß F i g. 3 versehen ist, wobei die nachgiebige Matrix und die verlängerbare Einrichtung in ausgefahrener Stellung wiedergegeben sind,
ίο F i g. 5 ein Teilschnittbild der Sonnenzellenanordnung gemäß F i g. 4,
F i g. 6 ein Schnittbild eines Teleskoprohres der verlängerbaren Einrichtung gemäß F i g. 3 in der eingefahrenen Stellung,
F i g. 7 eine teilweise im Schnitt gehaltene Ansicht des Teleskoprohres in seiner ausgefahrenen Stellung. In den Fig. 1 und 2 ist eine Matrix 11 wiedergegeben, die aus p-n-Halbleitersonnenzellen 12 gebildet ist, welche eine positive Materialschicht bzw. p-Schicht 13 und eine negative Materialschicht bzw. n-Schicht 14 aufweisen und welche durch Verbindungsteile 16 aus Streckmetall elektrisch und mechanisch miteinander verbunden sind.
Wie in F i g. 5 gezeigt, wird der flexible Streckmetallstreifen 16 an einer flexiblen Honigwabenunterlage (Grundkörper) 55 durch einen flexiblen Kleber 23', wie z. B. bei Raumtemperatur vernetzenden Silikonkautschuk, befestigt, wodurch ein flexibler Streifenaufbau als Abstützung für die Sonnenzellen geschaffen wird.
Die Sonnenzellen sind durch die Streckmetallverbindungsstreifen 16 fest als auch etwas elastisch verbunden.
Ein Ausführungsbeispiel des Sonnenzellenträger in Verbindung mit einem Satelliten ist in den F i g. 3 und 4 wiedergegeben. In F i g. 4 ist ein Satellit 20 mit drei solcher Sonnenzellenträger 40' wiedergegeben, jedoch kann eine größere oder kleinere Anzahl verwendet werden, was von der Gestaltung des Satelliten und seinen Energieanforderungen abhängt. An drei Seiten des Satelliten 20 ist jeweils eine Kammer 30 od. dgl. eingebaut, die eine Innenwand 31 aufweist, an der zwei frei drehbare Rollen 39,41 mit Lagerungen 25 bzw. 35 befestigt sind, wobei die Rollen 39,41 parallel zueinander und in einem Abstand voneinander angeordnet sind. Zwischen den Rollen 39 und 41 und parallel zu ihnen ist eine verlängerbare Einrichtung 34 vorgesehen, die zwei parallele Teleskoprohre 36,37, die im wesentlichen rechtwinklig zu der Wand 31 befestigt sind, und eine Querstange 38 (F i g. 3) aufweist, die zwischen den Außenenden der Teleskoprohre 36 und 37 angeordnet und mit diesen verbunden ist.
Der Sonnenzellenträger 40' ist auf die Rollen 39,41 aufgewickelt (32, 33) und über die Querstange 38 gezogen. Wie in F i g. 5 wiedergegeben, ist ein Grundkörper 55 beispielsweise aus Glasfasergewebe, das mit Silikonkautschuk überzogen ist, mit der Unterseite der Matrix 11' verbunden, und zwar mittels eines Klebemittels 23', beispielsweise eines bei Raumtemperatur vernetzenden Silikonkautschuks. Der überzogene Glasfaserstoff verleiht der Matrix 11' genügende Festigkeit und schützt die Sonnenzellen, indem er zwischen den aufgerollten Lagen des Sonnenzellenträger 40' als weiches Dämpfungskissen wirkt.
Im wesentlichen in der Mitte des Sonnenzellenträger 40' und in Berührung mit der Stange 38 ist
ein starrer Stützteil 42 angeordnet, mit welchem die Querstange 38 verbunden ist.
Während des Starts und des Fluges des Satelliten innerhalb der Atmosphäre müssen alle Zusatzeinrichtungen u. dgl. innerhalb oder nahe dem Satellitenkörper angeordnet sein, um die Anordnung einer stromlinienförmigen Umhüllung um den Satelliten herum zu ermöglichen, so daß der Flugkörper einen minimalen Luftwiderstand bietet. Wie aus F i g. 3 ersichtlich, kann der biegsame Sonnenzellenträger 40' diese Anforderungen erfüllen. In F i g. 3 ist die Kammer 30 in geöffneter Stellung wiedergegeben, jedoch kann sie durch eine Klappe od. dgl. verschlossen werden, die durch Verriegelungsteile an Ort und Stelle gehalten wird, wie sie in der genannten USA.-Patentschrift beschrieben sind, wobei die Klappe von die zu einem gewünschten Zeitpunkt von dem Satelliten abgeworfen werden kann.
Wenn der Satellit 20 von der Trägerrakete getrennt und auf seine Kreisflugbahn gebracht wird, wird die Klappe der Kammer 30, wenn eine solche verwendet wird, von dem Satelliten 20 abgeworfen. Danach werden die Teleskoprohre 36, 37 durch z. B. mechanisch, hydraulisch oder gasbetätigte Einrichtungen in ihre äußerste ausgefahrene Stellung bewegt. Eine derartige Einrichtung, nämlich eine gasbetätigte Einrichtung, wird nachstehend im einzelnen beschrieben. Wenn die Teleskoprohre 36, 37 ausgefahren sind, d. h. wickelt sich der Sonnenzellenträger 40' von den Rollen 39, 41 ab und bildet einen Aufbau, wie er in F i g. 4 wiedergegeben ist.
In F i g. 6 ist eines der Teleskoprohre 36 und 37 in einer nichtausgefahrenen Stellung wiedergegeben, wobei eine Kohlendioxydpatrone 43 in dem Rohr in einem Behälter 60 angeordnet ist, welcher Öffnungen 61 aufweist, um den Durchgang von Kohlendioxyd zu ermöglichen, welches aus der Patrone 43 austritt. Wenn die Kohlendioxydpatrone 43 durch eine Betätigungseinrichtung 44 durchstoßen wird, entweicht das CO2-GaS und drückt das Teleskoprohr in seine vollständig ausgefahrene Stellung.
Um zu gewährleisten, daß die Teleskoprohre 36,37 in ihrer vollständig ausgefahrenen Stellung verbleiben, ist eine Einrichtung vorgesehen, um die verschiedenen Abschnitte 48 der Teleskoprohre 36,37 an ihren Verbindungsstellen 57 miteinander zu verbinden. In F i g. 7 ist eine solche Einrichtung wiedergegeben, bei welcher Epoxyharz verwendet wird. Ein ungehärteres viskoses Epoxyharz 46 und ein mit einem Amin als Füllstoff versehener viskoser Härter sind als Überzug auf die Außenfläche 50 jedes Abschnitts 48 der Teleskoprohre 36, 37 aufgebracht, um eine Mehrzahl von abwechselnden ringförmigen Abschnitten einer Dicke von etwa 0,0254 bis 0,0508 mm einer Breite von etwa 1,58 mm und einem Abstand zwischen ihnen von etwa 6,35 bis 12,7 mm zu bilden. Durch Überziehen der Außenflächen 50 der Abschnitte 48 wird eine Aktivierung des Epoxymaterials verhindert, bis das ungehärtete Epoxyharz und der Härter 47 miteinander in Berührung kommen und sich mischen.
Wenn die Teleskoprohre 36. 37 mittels des CO2-Gases nach außen gedrückt werden, bewegt sich jeder innere Abschnitt 48 in Längsrichtung von jedem benachbarten ihn umgebenden äußeren Abschnitt 48 weg, und die Innenteile 52 der Flansche 49 der äußeren Abschnitte 48 streifen das ungehärtete Epoxyharz und den Härter 47 von den Außenflächen 50 ab, um sie miteinander zu mischen. Bis jedes Teleskoprohr 36, 37 vollständig ausgezogen ist und die Innenteile 52 der Flansche 49 in Berührung mit Außenteilen 53 von Flanschen 54 kommen, haben sich das ungehärtete Epoxyharz 46 und der Härter 47 genügend miteinander gemischt, so daß sie reagieren und ein gehärtetes Epoxyharz 63 bilden, welches die Flansche 49 und 54 an Verbindungsstellen 57 miteinander verbindet.
Vorstehend wurde eine neue Arbeitsweise zum Halten der Teleskoprohre 36,37 in ausgefahrener Stellung beschrieben, jedoch können andere Arbeitsweisen gleich gut angewendet werden. Beispielsweise kann das CO2-GaS selbst die Teleskoprohre 36, 37 in ihrer ausgefahrenen Stellung halten, wenn alle Verbindungsstellen 57 der Rohrabschnitte 48, welche die Teleskoprohre 36, 37 bilden, genügend dicht ausgeführt sind.

Claims (8)

Patentansprüche:
1. Ausfahrbarer Sonnenzellenträger, der in einem Behälter angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Sonnenzellenträger (40') aus einem biegsamen Streifen (16) besteht, der in dem Behälter (30) aufgerollt ist und daß eine verlängerbare Einrichtung (34) mit dem Sonnenzellenträger (40') verbunden ist.
2. Sonnenzellenträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der biegsame Streifen (16) ein Streckmetallstreifen ist.
3. Sonnenzellenträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen (16) auf einer Rolle (39 oder 41), die drehbar in dem Behälter (30) angeordnet ist, aufgerollt ist.
4. Sonnenzellenträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen (16) auf ein Rollenpaar (39, 41) aufgerollt ist und die verlängerbare Einrichtung (34) in dem Behälter (30) zwischen den Rollen (39, 41) angeordnet ist.
5. Sonnenzellenträger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die verlängerbare Einrichtung (34) aus auseinanderschiebbaren Rohren (36, 37) besteht.
6. Sonnenzellenträger nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (36, 37) durch ein Druckmittel ausfahrbar sind.
7. Sonnenzellenträger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmittel zum Ausfahren der Rohre (36, 37) Gas ist, das in den Rohren in einer Patrone (43) enthalten ist.
8. Sonnenzellenträger nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (36, 37) eine Halteeinrichtung (46 bis 54) aufweisen, die sie in ihrer ausgefahrenen Stellung hält, wobei die Halteeinrichtung ringförmige Abschnitte aus einem ungehärteten viskosen Epoxyharz (46) und einem mit einem Amin als Füllstoff versehenen viskosen Härter (47) aufweist, die abwechselnd auf der Außenfläche (50) jedes Rohres (36, 37) aufgebracht sind und sich beim Auseinanderschieben der Rohre vermischen und nach dem Aushärten die Rohre fest miteinander verbinden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnunaen COPY
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