DE1906085A1

DE1906085A1 - Rohrfoermiger Ausieger

Info

Publication number: DE1906085A1
Application number: DE19691906085
Authority: DE
Inventors: Simon Albert B
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1968-02-16
Filing date: 1969-02-07
Publication date: 1969-10-02
Also published as: GB1244106A; FR2002075A1; US3601940A; CA937379A

Description

Düsseldorf, 6* Febr. 1969 Dipl.-Fng. Klaus Neubecker

Patentanwalt 4 Düsseldorf-EHer

AmSUiuiienkreuz 53,TeIBfOn 2125S2 . -

WE 39,562
6904

Westinghouse Electric Corporation,
Pittsburgh, Pa., V. St» A.

Rohrförmiger Ausleger

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ausfahrbare Ausleger, die bei Nichtgebrauch auf eine Trommel aufgewickelt sind und sich beim Abrollen von dieser Trommel von selbst in' eine gewünschte zylindrische Form bringen, insbesondere auch solche Ausleger, deren in Längsrichtung des Auslegers verlaufende Seitenkanten im ausgefahrenen Zustand des Auslegers gegenseitig im Eingriff stehen.

Bekannte,leichte, ausfahrbare Ausleger aus dünnem metallenem Streifenmaterial, das in dicht gedrängter, gewickelter Form untergebracht wird und eine Eigen-Vorspannung besitzt, unter deren Einwirkung sich gegenüberliegende Seitenkanten nach dem Abziehen von der Vorratsrolle kontinuierlich einrollen und dabei einen zylindrischen Ausleger bilden, wiesen längs ihrer Seitenkanten eine Reihe von Einschnitten und Zungen auf, die beim

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Abwickeln des streifenförmigen Materials von der Vorratstrommel gegenseitig ineinander eingreifen, so daß die Seitenkanten in Urafangsrichtunggesehen aneinander anschlagen, um eine gerade Verschlußnaht zu bilden., die sich ia Längsrichtung des Auslegers erstreckt und diesem eine gewisse Steifigkeit verleiht.

Derart ausgebildete, für die Verwendung im Weltraum bestimmte Ausleger können beim Fehlen der Einwirkung eines Schwerefeldes für eine beträchtliche Länge über die Vorratsrolle baw. eine Auslegeeinrichtung hinausragen und dabei etwa als Antennen oder zur Stabilisierung des Schwerkraftgradienten dienen. Wenn es jedoch auf Genauigkeit bei der Einstellung und/oder der Fernsteuerung der Spitze des Auslegers ankommt, kann es sich als nachteilig erweisen, daß die mit geradlinigen Käiite» versehenen Ausleger nach dem Stand der Technik in unerwünschtem Maße über Ihre Länge eine Ausbiegung erfahren können» Ein© solche Ausbiegung kann etwa durch die Wärmebehandlung bei der Fabrikation zwecks Erzielung einer Eigen-Vorspannung für die Aufrichtung des Auslegers bedingt sein, die gegebenenfalls eine unbeabsichtigte Vorspannung erzeugt, die dann versucht, den Ausleger bsisa Ausfahren progressiv auszulenken. Ein anderer Grund hierfür kann in einem höheren thermischen Widerstand in Umfangsrieatung desausgefahrenen Auslegers an der Naht gesehen werden, was, bei dem bisherigen geraden Verlauf, unter der Einwirkung der Sonnenstrahlung zu einer ungleichmäßigen thermischen Ausdehnung* über die Mäht führen kann,.wobei sich diese Wirkung von*eiaem Ende des Auslegers zu dem anderen Ende hin kumuliert,

Aufgabe vorliegender .Erfindung ist daher-,iss"^; erster Linie di<&- \ Schaffung eines verbesserten Auslegers „. cter auf einer Vorratstrommel aufgewickelt ist*

909840/01tt OSt&NAL INSPECTED "

Zur Lösung dieser Aufgäbe ist ein rohrförmiger Ausleger, der aus eine« schmalen,- langgestreckten und dünnen, an seinen Längskanten Einschnitte auf«eisenden, federartigen Streifen besteht, der sich beim Entrollen aus einen aufgewickelten Zustand unter Eigen-Vorsp&nnung in Querrichtung einrollt, so daß seine Längskanten Miteinander zum Eingriff kommen und eine unter Vorspannung stehende, trennbare Verschlußnaht bilden, erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußnaht mit der Längsachse des Auslegers einen Nahtwinkel einschließt und sehraubenlinienfursig um den Ausleger verläuft*

Zur Aufrichtung eines solchen Auslegers nach der Erfindung eignet sich in besonderer Weise ein Verfahren, nach dem die Seitenkanten bein Sntrollen des Streifens längs einer mit der Mittellinie des flachliegenden Streifens einen Winkel einschließenden Nahtlinie aufeinander zugerichtet werden.

Bei de* Ausleger nach der vorliegenden Erfindung wird, da die Seitenkanten des sich in Querrichtung einrollenden Streifens bei« Abziehen von der Vorratsrolle gegenseitig unter einem Winkel zu» Eingriff gebracht werden, so daß die Kanten im Verhältnis zueinander eine Versetzung erfahren, und eine spiral- oder schraubenlinienförmige Naht längs des Auslegers entsteht, jede Neigung des Auslegers, sich infolge einer noch von der Fabrikation herrührenden Vorspannung oder aber einer über die Naht auftretenden Strahlungshitzedifferenz periodisch in Längsrichtung des Auslegers umgekehrt. Das verhindert den in Längsrichtung eine Kuaulierung erfahrenden Auslenkungseffekt der bekannten Ausleger'alt gerader Naht bzw. nicht schraubenlinienförmig geführter Naht und gewährleistet eine Geradelinigkeit im Verlauf solcher Ausleger, wie sie bisher nicht erzielt werden konnte.

Die Erfindung wird nachstehend zusammen mit weiteren Merkmalen anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:

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Fig. 1 eine Teilansicht eines Auslegers nach der Erfindung in einem Zustand, in dem ein längs seiner Seitenkanten mit Einschnitten und Zungen versehener Streifen von einer Vorratsrolle abgezogen und dann daraus ein Ausleger aufgerichtet wird, bei dem die gegenüberliegenden Längskanten eine schraubenlinienförmige Verschlußnaht bilden;

Flg. 2 eine Draufsicht auf einen Längsabschnitt eines zur Bildung des Auslegers dienenden Streifens, bei dem die Seitenkanten für die Bildung der Schraubenlinienförmigen Verschlußnaht etwas abgewandelt sind; und

Fig. 3 Draufsichten auf zur Bildung eines Auslegers--dienen.--"" "■--"" ;'■-. de Streifen mit weiter abgewandelten "Seiten&aniea-"" für-. die Bildung der schraubemlimieafömigeri Verschlußnaht nach der Erfindung.

Der als Beispiel in Fig. 1 gezeigte Ausleger 15 nach der vorliegenden Erfindung kann von einem Beryllium-Kupferstreifen 16 von mehreren 10 μ Stärke gebildet sein, der auf eine Vorratstrommel 17 aufwickelbar ist und infolge einer vorausgegangenen Wärmebehandlung so unter Eigen-Spannung steht, daß seine Seitenkanten fortlaufend federnd unter wechselnder Überlappung von Zungen 19 zum Eingriff kommen, wenn der Streifen 16 von der Vorratsrolle abgewickelt wird, um einen hohlzylindrischen Ausleger mit einer geraden Verschlußnaht (nicht dargestellt) zu bilden. Die Enden der Zungen 19 werden in Längsrichtung des Streifens 16 durch V-formige Einschnitte 20 bestimmt. Die Scheitelpunkte der Einschnitte einer Seitenkante 18 liegen unter der Federwirkung des Streifens an dem Boden der Einschnitte 20 der anderen Seitenkante 18 des Streifens 16 an. Um das Überlappen der Zungen 19 bei der Errichtung des Auslegers zu erleichtern, kann die vordere Stirnkante jeder zweiten Zunge 19 auf beiden Seiten des Streifens 16 nach innen gebogen sein, so daß sie beim Einrollen der Kanten

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des Streifens 16 in Verbindung mit der Errichtung des Auslegers 15 leicht unter eine gegenüberliegende, nicht abgebogene Zunge gleiten ,können. Außerdem ist die Auslegeeinrichtung mit Führungs mitteln versehen, die dazu beitragen, die Seitenkanten des Strei fens in der richtigen Weise aufeinander zujzu^führen.

Wie mit Fig. 2 gezeigt, kann die Erfindung auch in Verbindung mit anderen Ausführungen von Auslegern mit Verschlußnähten Anwendung finden, bei denen ein Streifen 22, der beim Abwickeln von einer Vorratstrommel sich wiederum in Querrichtung einrollt und dabei seine Seitenkanten 23 federnd zueinander bringt, so daß fortlaufend ein zylindrischer Ausleger gebildet wird, längs seiner Längskanten 23 abwechselnd mit rechtwinkligen Zungen 24 und Einschnitten 25 versehen ist. Die Zungen 24 haben dabei in Längsrichtung der Streifenkante 23 dieselbe Länge wie die Einschnitte 25. Die Einschnitte 25 auf der einen Seitenkante- 23 des Streifens 22 liegen dabei im flachen Zustand des Streifens 22 den Zungen 24 der anderen Seitenkante 23 gegenüber. Bei einer solchen Anordnung greifen die Zungen 24 der einen Seitenkante in die Einschnitte 25 an der anderen Seitenkante ein, und alle Zungen überlappen, je nach der von der Auslegeeinrichtung vorgegebenen Art der Nahtbildung, entweder das Innere oder das Äußere des Auslegers.

Erfindungsgemäß kann bei den Ausleger nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 eine schraubenlinienförmig längs des Umfangs des Auslegers 15 verlaufende Naht 29 mit Hilfe eines Abstandes 30 erhalten werden, um den die V-förmigen Einschnitte 20 auf einer Seitenkante 18 des Streifens 16 im Verhältnis zu den Einschnitten 20 an der anderen Seitenkante 18 versetzt sind, wobei bei der Errichtung des Auslegers 15 während des Abwickeins des Streifens von der Trommel 17 dafür gesorgt wird, daß die eine Seitenkante in Längsrichtung im Verhältnis zu der anderen Seitenkante vorläuft, so daß die um den Abstand 30 gegeneinander ver-

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setzten Einschnitte 20 an den gegenüberliegenden wieder so zueinander ausgerichtet werden, daß sie gegenseitig ineinander eingreifen und die dazwischenliegenden Zungen einander überlappen können. Diese relative Vor lauf bewegung sswischen den Streifenkanten führt äazu_s daß der Ausleger 15 längseiner Achse 31 ausgefahren wird, die mit der Längsachse 32 des noch flachliegenden Streifens 16 einen Winkel einschließt« Zur Erzielung der Vorlaufbewegung dient eine in geeigneter Weise gestaltete und ausgerichtete Leitanordnung 34, die der Auslege» einrichtung zugeordnet ist, die die Vorratstrommel 17 sowie in

™ der Regel weitere Mittel (nicht dargestellt) für die Steuerung des Streifens während sein®? Ausfahrbewegung umfaßt* De? Streifen steht vorzugsweise unter einer durch eine geeignet® Wärmebehandlung während seiner Herstellung hervorgerufenen Eigea-Vorspannung, infolge der er außer der Zylinderform in Längsrichtung auch eine die gewünschte Vorlaufbewegung der Kanten im Verhältnis zueinander mit sich bringende Gestalt annimmt, wobei eine verbleibende Federkraft die Kanten im Verbindungsbereicli aneinander drückt. Soweit die Einschnitte 2O der gegenüberliegenden Seitenkanten 18 jedoch nur verhältnismäßig wenig gegeneinander versetzt sind und insofern auch nur eine verhältnismäßig kleine Vorlaufbewegung der Seitenkanten des Streifens erforderlich

£ ist, um die Zungen bei der Bildung der Verschlußnaht in der gewünschten Weise zur Überlappung zu bringen, kann es unter umständen genügen, den Streifen nur mit der üblichen Vorspannung zu versehen, die seine gegenüberliegenden Seitenkanten aufeinander zukommen läßt, wobei in diesem Fall die gering®, für die gegenseitige Verzahnung der Zungen erforderliche Relativbewegung in Längsrichtung mittels der Leitanordnung 34 der Auslegeeinrichtung bewirkt werden kann.

Der Nahtwinkel 35 zwischen der Richtung der schraubenlinienfurmigen Naht 29 und der Längsachse 32 des dies© Naht aufweisenden Auslegers 15 bestimmt die Anzahl der Umläufe einer Waht-für eine

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gegebene wirksame Breite des Streifens 16 und eine bestimmte Auslegerlänge. Dieser Nahtwinkel ist außerdem bei gegebener Streifenbreite für den Durchmesser des Auslegers im Verhältnis zu dem Durchmesser bei gerade verlaufender Naht maßgeblich. Der tatsächliche Durchmesser kann sich gegenüber dem -Durchmesser bei gerader Hafat um einen kleinen Prozentsatz unterscheiden, wenn der Nahtwinkel bis zu 20° beträgt, aber auch einen Wert annehmen, der das Fünf- oder noch Mehrfache des Durchmessers bei gerader Naht ausmacht, wenn der Nahtwinkel in der Nähe von 80° liegt. Abgesehen von den Fällen, bei ä denen die schraubenlinienförmig geführte Naht auch zu einer Vergrößerung des Auslegerdurchmessers führen soll, braucht der Nahtwinkel nur einige wenige Grade zu betragen, um zu einer ausreichenden Anzahl von Umläufen der Naht zu gelangen und damit erfindungsgemäß den gewünschten Einfluß der Umläufe auf die Geradlinigkeit des Auslegers zu erzielen« Die Geradlinigkeit ein·« Auslegers, der beispielsweise einen Durchmesser von etwa 12 mm und eine Länge von ca. SO m besitzt, läßt sich bereits mit nur acht oder zehn Umläufen der Naht über die Gesamtlänge erheblich steigern. Es würde dies einem Nahtwinkel 35 von weniger als 1° und einem Versetzungsabstand 30 in Längsrichtung zwischen gegenüberliegenden, zusammenwirkenden Teilen der Kanten 18 des Streifens 16 bzw. der Kanten 23 des Streifens 22 von f einem Bruchteil eines cm entsprechen. Werden 100 Umläufe vorgesehen, so weist der Ausleger einen Nahtwinkel 35 von etwa 5%fx|^ auf, was einem Versetzungsabstand 30 von etwa 3 mm entspricht.

Das Haß, um das der Betrag Auslenkung des Auslegers an dessen Spitze infolge einer gleichförmigen in Längsrichtung auftretenden Neigung, sich in einer bestimmten Richtung durchzubiegen, reduziert wird, kann als der reziproke Wert des Produktes aus ir und der Anzahl der Über die Länge vorgesehenen Nahtumläufe ausgedrückt werden. Hat der Ausleger beispielsweise eine schrau-

+) der

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benlinienförmige Naht, die über seine gesamte Länge gesehen 10 Umläufe aufweist, so wird, bei gleicher auf die Naht bezogener Neigung zur Durchbiegung, seine auf die Längsrichtung bezogene Gesamtauslenkung der Spitze auf etwa 1/30 des Wertes eines Auslegers mit gerader Naht verringert> während bei einer Naht mit 100 Umläufen die Auslenkung an der Spitze auf etwa 1/300 der Spitzenauslenkung bei gerader Naht herabgesetzt wird.

Die Mittellinie des Auslegers mit schraubenlinienförmiger Naht nimmt, bei über die Länge gleichförmiger Tendenz zum Durchbiegen in einer bestimmten Richtung relativ zu der Naht, einen

^an

schraubenlinienförraigen Verlauf /innerhalb einer zylindrischen Hüllfläche mit einem Durchmesser, der gleichzeitig einenBe= reich einer potentiellen radialen Verschiebung der: Ausleger- zuspitze repräsentiert. Dieser - Durchmesser der Hüllfläche -für die sehraubenlinienförmige Mittellinie ändert sich bei einem be-_v stimmten Maß der Burchhiegungstendeias umgekehrt proportional zu dem Quadrat der Anzahl der Umläufe der schraubenlinienförmigen Naht, so daß der Wert dieses Durchmessers bei IO Umläufen 1/100 des Wertes bei einem Umlauf beträgt, wobei die entsprechende Herabsetzung der potentiellen radialen Verschiebung der Auslegerspitze mit diesem Durchmesser repräsentiert wird,, In ähnlicher Weise würden 100 Nahtumläufe gegenüber einer Naht mit nur einem einzigen Umlauf eine Herabsetzung der potentiellen radialen Auslenkung der Spitze um 1/10 000 ergeben.

Um einen Ausleger mit einer schraubenlinienförmigen Naht gemäß der Erfindung zu versehen, ist es auch möglich, die gegenüberliegenden Kanten des Streifens 16 oder 22 mit Zungen 19 bzw. 24 und/oder Einschnitten 20 bzw. 25 auszustatten, die nicht, wie in Fig. .1 oder 2, um einen bestimmten Abstand 30 bzw. 31* im Verhältnis zueinander versetzt sind, sondern wie bisher entsprechend Fig. 3 miteinander fluchten und im Verhältnis zu der Sei-

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tenkante des Streifens in Längsrichtung so angeordnet sind, daß die die echraubenlinienförmige Naht erzeugende Vorlaufbewegung der einen Seitenkante des Streifens im Verhältnis zu der anderen Seitenkante hervorgerufen wird, indem eine Zunge 19a bzw. 24a auf der einen Seite des Streifens bei der Bildung des Auslegers mit Hilfe der Auslegeeinrichtung zum Eingriff mit einer vorgerückten Zunge 19b, 19c etc. bzw. einem Einschnitt 25b, 25c etc. an der anderen Seitenkante des Streifens gebracht wird. Der Nahtwinkel 25 und damit die Anzahl an Nahtwindungen und der Auslegerdurchmesser für einen zur Bildung eines Auslegers dienenden Standardstreifen hängen dabei naturgemäß schrittweise von der Anzahl Zähne 19 oder Einschnitte 25 ab, um die eine Streifenkante bei der Bildung des Auslegers mit der schraubenlinienförmigen Naht vorgerückt wird. Wenngleich eine solche selektive Zungen-« oder Einschnitt-Vorrückbewegung es ermöglicht, ausgehend von einem Streifen mit Standardbreite und -kantenverlauf, entrollbare, sich selbst aufrichtende und selbst formierende Ausleger mit einer selektiven Zahl von Nahtumläufen oder selektiven Durchmesserwerten zu erhalten, so erscheint es doch notwendig, einem solchen Streifen eine Eigen-Vorspannung zu verleihen, die den freigegebenen Streifen in die gewünschte Gestalt eines Auslegers mit schraubenlinienförmiger Naht einzurollen sucht, und die Leitanordnung 34 der Auslegeeinrichtung muß kompatibel mit dem selektiven Nahtwinkel 35 und dem Auslegerdurchmesser sein, den ein solcher Streifen zu bilden sucht. In dem üblichen Fall der Verwendung von Beryllium-Kupferstreifen 16, 22 wird eine solche Eigen-Vorspannung des Streifens durch eine geeignete Wärmebehandlung erzielt, um dem Streifen ein federartiges Verhalten zu verleihen. Unabhängig von dem Nahtwinkel 35 hält die Eigen-Vorspannung des Streifens, außer daß sie den Streifen eine zylindrische Form annehmen läßt, die Streifenkanten unter Vorspannung zusammen, wenn diese sich in ihrem nahtbildenden Zustand und damit gegenseitig im Eingriff befinden.

Patentansprüche;

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Claims

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P a ten t an s ρ r Ü c.ft e

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(IJ Rohrformiger Ausleger, der aus einem schmalen langgestreckten und dünnen, an seinen-Seitenkanten Einschnitte aufweisenden, federartigen Streifen besteht, der sich beim Entrollen aus einem aufgewickelten Zustand unter Eigen-Vorspannung in Querrichtung einrollt, so daß seine Längskaaten mit©iaasader zum Eingriff kommen und eine unter Vorspannung stehende, trennbare Verschlußnaht bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußnaht (29) mit der Längsachse (31) des Auslegers (15) einen Nahtwinkel (35) einschließt undschraub©nli^ nienförmig um den Ausleger verläuftΌ

2. Rohr for mi ger Ausleger nach Anspruch 1, dadurch net, daß der Nahtwinkel (35) der Versetelußnaht durch" .Vesrset--. zung komplementärer Einschnitte (20; 2S) lämgs s@ift©r überliegenden Seitenkanten, bezogen auf den flächen des Streifens (16; 22), um einen Abstand (S0| 31*) bestimmt

3. Rohrförmiger Ausleger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nahtwinkel (35) der Verschlußnaht (29) durch geeignete Proportionierung im flachen Zustand des Streifens (16; 22) miteinander fluchtender komplementärer Einschnitte (25a, 25b ...) längs seiner gegenüberliegenden Seitenkakt@n (18; 32) bestimmt ist.

4. Verfahren zur Aufrichtung eines rohrförmigen Auslegers nach Anspruch 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Seit©sk&Bt©n (18; 32) beim Entrollen des Streifens (16; 22) längs ©iner mit der Mittellinie (32) des flachli@genden Streif®ns (16)-eisen Winkeljeinschließenden Nahtlinie auf einander au 'gerichtet, werden.

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