DE1956052A1

DE1956052A1 - Spacecraft with outriggers

Info

Publication number: DE1956052A1
Application number: DE19691956052
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl-Ing Nikisch
Original assignee: Erno Raumfahrttechnik GmbH
Current assignee: Erno Raumfahrttechnik GmbH
Priority date: 1969-11-07
Filing date: 1969-11-07
Publication date: 1971-05-13

Description

"Raumflugkörper mit Auslegern1? Die Erfindung betrifft einen Raumflugkörper mit einem Sonnenzellengenerator, dessen Solarzellen auf Auslegern angeordnet sind, die Pedern aufweisen, gegen deren,Kraft sie aufwickelbar sind und deren Bewegung beim Entspannen zum Ausstrecken der Ausleger dient. "Spacecraft with cantilevers?" The invention relates to a spacecraft with a solar cell generator, the solar cells of which are arranged on cantilevers, the pedals have, against whose force they can be wound up and their movement serves to extend the boom when relaxing.

Bei Raumflugkörpern ist es üblich, die erforderliche elektrische -Energie mit Hilfe von Sonnenzellen zu erzeugen. Diese werden zu Sonnenzellengeneratoren zusammengeschaltet, die in der Regel auf sogenannten Auslegern angeordnet sind. Diese Ausleger werden in den meisten Fällen verstellbar am Raumflugkörper angeordnet, so daß sie mit Hilfe einer Antriebseinrichtung stets der scheinbaren Sonnenbewegung nachgeführt werden können. Es ist aber auch bekannt, die Ausleger fest an den Raumflugkörper zu befestigen.In spacecraft it is common to have the required electrical energy with the help of solar cells. These become solar cell generators interconnected, which are usually arranged on so-called brackets. In most cases, these booms are adjustable on the spacecraft, so that with the help of a drive device it always follows the apparent movement of the sun can be tracked. But it is also known that the boom is fixed to the spacecraft to fix.

Im ausgefahrenen (Betriebs-)zustand sind die Ausleger zu empfindlich und für den Nutzlastraum der Trägerrakete zu großflächig, so daß sie in der Startphase eingezogen und erst nach doin Erreichen der vorbestimmten Position ausgefahren werden.In the extended (operating) state, the booms are too sensitive and too large for the payload space of the launcher, so that it is in the launch phase retracted and only extended after the predetermined position has been reached.

Es ist bekannt, die Ausleger aus biegsamen Längsträgern, zwisuchen denen Latten zur Aufnahme der Solarzellen vorgesehen si.nd, herzustellen. Bei einem bekannten Raumflugkörper (DAS 1.257.593) bestehen die Längsträger aus Schläuchen, die nach dem Start mittels Druckgas aufgeblasen werden.It is known that the boom is made of flexible longitudinal members between which slats are intended to accommodate the solar cells. At a known spacecraft (DAS 1.257.593) consist of the side members from hoses that are inflated by means of compressed gas after the start.

Diese Ausleger lassen sich von außen auf den Ranrflugkörper aufwickeln und arretieren, so daß sie sich insbesondere sehr gut für zyliedrische Raumflugkörper eignen. Nachteilig ist hierbei, daß das Ausstrecken dieser Ausleger spezielle Druckmittel, z.B. Druckgas, erfordert, das zusätzlichen Raum im Raumflugkörper erfordert. -Darüber hinaus erfordern derartige Ausleger komplizierte Vorrichtungen zur Aufrechterhaltung des Druckes, so daß hierin zusätzliche Quellen für mögliche Störungen gesehen werden müssen. Auch im Weltraum ist ein solches System ohne aufwendige Maßnahmen zu anfällig gegen Druckverlust (z.B. durch Mikrometeoriten-Einschläge).These booms can be wound onto the missile from the outside and lock so that they are particularly good for cylindrical spacecraft suitable. The disadvantage here is that the extension of this boom special pressure means, e.g., pressurized gas, which requires additional space in the spacecraft. -About that in addition, such booms require complicated maintenance devices of pressure, so that it is seen as an additional source of possible interference have to. Even in space, such a system is too vulnerable without complex measures against pressure loss (e.g. due to micrometeorite impacts).

Es ist auch bekannt, für das Ausstrecken von Auslegern Federn zu benutzen. Derartige Federn haben den Vorteil, daß sie sich nach dem Lösen der hrretierung automatisch entspannen und dem Ausleger die-gewünschte Form geben. Hierzu ist es aber erforderlich, daß der an den Federn befestigte Träger der Solarzellen aus einem biegsamen Werkstoff besteht.It is also known to use springs to extend cantilevers. Such springs have the advantage that they are released after the locking mechanism has been released relax automatically and give the boom the desired shape. For this it is but required that the carrier of the solar cells attached to the springs consists of a flexible material.

Die Erfindung betrifft derartige mit Federn versehene Ausleger und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Träger der Solarzellen aus extrem dünnen und leichten Polien bestehen, die Folien und die Federn ineinander integriert sind und die Solarzellen, die im aufgewickelten Zustand der Ausleger nach außen weisen, derart nebeneinander angeordnet sind, daß sie nach dem Ausstrecken der Ausleger unter der Wirkung der Federkraft gegeneinanderstoßen, so daß ihre Oberseiten eine ebene Fläche bilden.The invention relates to such spring-loaded booms and is characterized in that the carrier of the solar cells is made of extremely thin and light polien exist, the foils and the feathers are integrated into each other and the solar cells, which in the rolled-up state of the boom face outwards, in this way are arranged side by side that they are after the extension of the boom under the Effect of the spring force push against each other, so that their tops are a flat surface form.

Bei den erfindungsgemäßen Auslegern werden die Vorteile der konventionellen Solarzellentechnik mit denen der extremen ieichtbautechnik kombiniert. Dadurch ergibt sich ein äußerst vorteilhafter-Aufbau für die Ausleger, der darüber hinaus wesentliche Erleichterungen in der Behandlung der Gewichtsprobleme bringt. Die erfindungsgemäßen Ausleger können sowohl um den Raumflugkörper als auch zu einer Rolle aufgewickelt sein. In the boom according to the invention, the advantages of the conventional Solar cell technology combined with that of extreme lightweight construction technology. This results in an extremely advantageous structure for the boom, which is also essential Brings relief in the treatment of weight problems. The invention Booms can be wound around the spacecraft as well as into a roll be.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Further details of the invention will become apparent with reference to the enclosed Drawing explained in more detail.

*Es zeigen: Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel als Ausschnitt eines ausgestreckten Auslegers, Fig. 2 die Verbindung zweier benachbarter Solarzellen Fig. 3 ein erstes Ausführungsbeispiel für das Aufwickeln eines Auslegers und Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel für das Aufwickeln eines Auslegers.The figures show: FIG. 1 a first exemplary embodiment as a section of a extended boom, Fig. 2 the connection of two adjacent solar cells 3 shows a first exemplary embodiment for the winding up of a boom, and FIG. 4 shows a further exemplary embodiment for the winding up of a boom.

In Fig. 1 ist ein vergrößerter Ausschnitt eines ausgestreckten Auslegers dargestellt,-auf dem einige Solarzellen 6,7,8,9 angeordnet sind. Diese Solarzellen 6,7,8,9 sind in bekannter Weise auf einer Tragfolie 10 aufgeklebt, die zusammen mit einer Blattfeder 11 ein gemeinsames Bauteil bildet. Auf der Unterseite der Blattfeder 11 ist eine Schutz- und Hemmschicht 12 aufgetragen, die aus einem schaumgummiartigen Werkstoff besteht. Die elektrischen Verbindungen der Solarzellen 6,7,8,9 können entsprechend den Forderungen, die an den Sonnenzellengenerator gestellt sind, geschaltet werden.. Hierzu sind die Solarzellen je nach gewünschter Schaltungsart (Serie oder parallel) mit verschiedenen Kontakten versehen. In Fig. 1 is an enlarged section of an extended boom shown -on which some solar cells 6,7,8,9 are arranged. These solar cells 6,7,8,9 are glued in a known manner on a carrier film 10, which together forms a common component with a leaf spring 11. On the underside of the leaf spring 11 a protective and inhibiting layer 12 is applied, which consists of a foam rubber-like Material. The electrical connections of the solar cells 6,7,8,9 can switched according to the requirements that are placed on the solar cell generator are .. for this are the Solar cells depending on the desired type of circuit Provide different contacts (series or parallel).

Die Solarzelle 6 trägt auf ihrer Oberseite eine Sammelschiene 13, die über die vordere Stirnkante der Solarzelle gezogen und als Kontakt 14 ausgebildet ist, Der Kontakt 14 liegt an einem Kontakt 20, der eine Zuleitung zu einem Pol des Sonnenzellengenerators darstellt. Die Solarzellen 6 und 7 bilden eine Reihenschaltung. Hierzu ist der Unterseitenkontakt 18 auf die andere Stirnseite der Solarzelle 6 hochgeführt und als Kontakt 15 ausgebildet. Der Kontakt 15 liegt an einem Kontakt 17, der auf der einen Stirnseite der Solarzelle 7 angeordnet ist und mit der oberen Sammelschiene 16 Verbindung hat. Diese Verbindungsart setzt sich bei der Reihenschaltung durch die Solarzellen 8 und 9 mit den Sammelschienen und Kontakten 19 sowie 25 bis 29 fort, während der Unterseitenkontakt 30 der Solarzelle 9 eine Zuleitung zum anderen Pol des Sonnenzellengenerators bildet. Neben der Reihenschaltung ist auch eine Parallelschaltung der Solarzellen möglich, die in herkömmlicher Weise vorgenommen erden kann.The solar cell 6 carries a busbar 13 on its upper side, which is drawn over the front edge of the solar cell and designed as a contact 14 The contact 14 is connected to a contact 20, which is a feed line to a pole of the Represents solar cell generator. The solar cells 6 and 7 form a series circuit. For this purpose, the underside contact 18 is on the other end face of the solar cell 6 brought up and formed as a contact 15. The contact 15 is on a contact 17, which is arranged on one end of the solar cell 7 and with the upper Busbar 16 has connection. This type of connection occurs when connected in series through the solar cells 8 and 9 with the busbars and contacts 19 and 25 to 29 continues, while the bottom contact 30 of the solar cell 9 has a lead to the other Pole of the solar cell generator forms. In addition to the series connection, there is also a parallel connection the solar cells possible, which can be done in a conventional manner.

Die Blattfeder 11 des Auslegers ist an einer Randeinspannung 45 befestigt und mit dieser an einem Gelenkglied 41 an einem Raumflugkörper angebracht. Es ist auch möglich, den Ausleger über eine Antriebseinheit am Raumflugkörper zu befestigen.The leaf spring 11 of the boom is attached to an edge clamp 45 and with this attached to a hinge member 41 on a spacecraft. It is also possible to attach the boom to the spacecraft via a drive unit.

Diese Befestigungsart bietet die Möglichkeit, den Ausleger der scheinbaren Sonnenbewegung nachzuführen.This type of fastening offers the possibility of the cantilever of the apparent Track the movement of the sun.

Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt eines Auslegers, bei dem im Unterschied zu dem nach Fig. 1 zwei Solarzellen 50, 51 durch einen Draht elektrisch in Reihe geschaltet sind.Fig. 2 shows an enlarged section of a boom in which In contrast to the one according to FIG. 1, two solar cells 50, 51 electrically by means of a wire are connected in series.

Hierbei ist vom Unterseitenkontakt 52 der Solarzelle 50 ein Draht 53 zu einer Sammelschiene 54 geführt, die auf der Oberseite der Solarzelle 51 angeordnet ist. Dieses Ausfühningsbeispiel zeigt, daß neben Kontaktverbindungen auch Drahtverbindungen möglich sind.In this case, there is a wire from the underside contact 52 of the solar cell 50 53 led to a busbar 54, which is arranged on the top of the solar cell 51 is. This example shows that in addition to contact connections wire connections are also possible.

Beim Zusammenrollen der erfindungsgemäßen Ausleger liegen die Solarzellen immer auf der Außenseite. Pig. 3 zeigt einen Raumflugkörper 60 von zylindrischer Form, auf den zwei Ausleger 61 und 62 aufgewickelt und arretiert sind. Hierbei ist angenommen, daß je ein Ausleger den halben Umfang des zylindrischen Raumflugkörpers bedeckt. Es ist aber auch möglich, die Ausleger länger auszubilden und beim Aufwickeln auf den Raumflugkörper ineinander zu wickeln. Neben dem Aufwickeln auf einen Raumflugkörper ist es auch möglich, die Ausleger zu einer Rolle aufzuwickeln. Fig. 4 deutet diese Möglichkeit schematisch an, bei der ein Ausleger 71 zu einer Rolle aufgewickelt und an einem Raumflugkörper 70 angeordnet ist. Diese Art des Aufwickelns eignet sich besonders gut für Raumflugkörper mit prismatischer Bord.When the boom according to the invention is rolled up, the solar cells lie always on the outside. Pig. 3 shows a spacecraft 60 of cylindrical Form on which two arms 61 and 62 are wound and locked. Here is assumed that one boom each half the circumference of the cylindrical spacecraft covered. But it is also possible to make the boom longer and to wind it up on the spacecraft to wrap into each other. Besides winding onto a spacecraft it is also possible to wind the boom into a roll. Fig. 4 indicates this Schematic of the possibility in which a boom 71 is wound into a roll and is arranged on a spacecraft 70. This type of winding is suitable particularly good for spacecraft with a prismatic board.

Die erfindungsgemäßen Ausleger entrollen sich nach dem Erreichen der vorbestimmten Position des Raumflugkörpers automatisch. Beim Entrollen mehrerer Lagen verhindert die Schutzschicht 12, daß die Solarzellen beschädigt werden. Gleichzeitig wird die Entrollbewegung durch das Aufeinandergleiten der ineinander gewickelten Lagen gehemmt. Die Blattfedern 11 der Ausleger sind so geformt, daß die Federn nach dem Entrollen der Ausleger noch eine Restspannung aufweisen. Fig. 1 deutet diese Tatsache durch einen Pfeil 40 an, der die Bewegungsrichtung angibt, in der sich die Blattfeder 11 weiter entspannen möchte. Das weitere Entspannen der Blattfeder wird aber durch die Solarzellen verhindert, deren Stirnkanten bzw. deren Kontakte sich gegenseitig berühren. Dadurch bildet sich nach dem Entrollen der Ausleger eine ebene Fläche der Solarzellen, die durch die Restspannung der Blattfeder 11 gewährleistet wird.The boom according to the invention unroll after reaching the predetermined position of the spacecraft automatically. When unrolling several Layers prevents the protective layer 12 from damaging the solar cells. Simultaneously the unrolling movement is caused by the sliding of the coiled Layers inhibited. The leaf springs 11 of the boom are shaped so that the springs after still show residual tension after unrolling the boom. Fig. 1 indicates this Fact is indicated by an arrow 40, which indicates the direction of movement in which the leaf spring 11 would like to relax further. The further relaxation of the leaf spring but is prevented by the solar cells, their front edges or their contacts touch each other. As a result, the boom is formed after unrolling flat surface of the solar cells, which is ensured by the residual tension of the leaf spring 11 will.

Die Kontakte der Solarzellen können derartig ausgebildet sein, daß nach dem Entrollen der Ausleger und dem gegenseitigen Berühren eine Kaltverschweißung einsetzt. Diese sonst als sehr unangenehm angesehene Tatsache gewährleistet hierbei eine dauerhafte elektrische Verbindung der Solarzellen. Wie im Äusführungsbeispiel nach Fig. 1 gezeigt, können die Solarzellen mit verschiedenen Kontakten versehen sein. Dies gibt die Möglichkeit, bestimmte Solarzellen zu sog. Modulen zusammenzuschalten und diese Modulen je nach Wunsch anschließend in Reihe oder parallel zu schalten.The contacts of the solar cells can be designed such that after unrolling the boom and touching each other, cold welding begins. This fact, which is otherwise regarded as very unpleasant, guarantees this a permanent electrical connection between the solar cells. As in the example shown in Fig. 1, the solar cells can be provided with different contacts be. This enables certain solar cells to be interconnected to form so-called modules and then connect these modules in series or in parallel, as required.

Bei sehr breiten Auslegern ist es zweckmäßig, mehrere'Blattfedern parallel anzuordnen. Dabei müssen die einzelnen Blattfedern nicht unbedingt parallel zu den Außenkanten des Auslegers verlaufen; sie können vielmehr zur Erzielung einer höheren Steifigkeit des Auslegers in einem bestimmten Winkel zu den Außenkanten bzw. auch kreuzweise angeordnet sein.In the case of very wide booms, it is advisable to use several leaf springs to be arranged in parallel. The individual leaf springs do not necessarily have to be parallel run to the outer edges of the boom; Rather, they can be used to achieve a higher rigidity of the boom at a certain angle to the outer edges or also be arranged crosswise.

Claims

0 spacecraft with a solar cell generator, its solar cells are arranged on booms that have pedals, against the force of which they can be wound up and the movement of which serves to extend the boom when relaxing, thereby It is not noted that the carrier of the solar cells is made of extremely thin and Light foils (10) are made, the poles (10) and the springs (11) connected to one another and the solar cells, which face outward in the wound state, are of this type are arranged side by side that they are after the extension of the boom under the Effect of the spring force push against each other, so that their tops are a flat surface form.

2. Spacecraft according to claim 1, characterized g e k e n n z e i c h n e t that the booms are wrapped around the spacecraft.

3. Spacecraft according to claim 1, characterized g e k e n n z e i c h n e t that only one boom is provided, which is wound into a roll and is arranged on one side of the spacecraft and is self-supporting and automatic unrolled.

4. Spacecraft according to one of claims 1 to 9, characterized g e -k Note that with very wide booms, several leaf springs (11) are arranged in parallel.

5. Spacecraft according to one of claims 1 to 4, characterized g e -k It is noted that the leaf springs in the arms with a certain Angles, in particular crosswise to the outer edges of the boom, run.

6. Spacecraft according to one of claims 1 to 5, characterized g e k It is noted that the electrical contact between the solar cells (50, 51) in the longitudinal direction of a cantilever through flexible wires (53), which the solar cells connect with each other, is formed.

7. Spacecraft according to one of claims 1 to 5, characterized g e k it is noted that the solar cells (6,7,8,9) have contacts (15,17,27,29), which are pulled over the front edges and after the extension of the boom one below the other touch.

8. Spacecraft according to claim 7, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the contacts of the solar cells are designed such that after their A cold weld occurs on contact, which ensures a permanent connection.

9. Spacecraft according to claim 7 or 8, characterized g e -k e n n z e i c h n e t that the solar cells have to be interconnected for the generation of certain Voltages or currents are provided with different contacts.

10. Spacecraft according to one of claims 1 to 9, characterized g e k It is noted that there is a layer (12) on the underside of the boom Foam-rubber-like material is arranged to protect the solar cells when Winding up and when stretching is provided to inhibit the unrolling movement serves.

11. Spacecraft according to one of claims 1 to 10, characterized g e does not indicate that the booms are at any angle on the spacecraft are permanently mountable.

12. Spacecraft according to one of the preceding claims, characterized it is noted that the booms have a drive unit which serves to orient the boom towards the sun.

L e r s e i t e