DE2042420C3 - Ausleger zur Aufnahme von Sonnenzellen einer Solarzellenbatterie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Ausleger zur Aufnahme von Sonnenzellen einer Sonnenzellenbatterie für die Stromversorgung eines Raumflugkörpers mit mindestens einer mit Sonnenzellen bestückten Trägerfolie, die harmonikaartig faltbar zwischen zwei Haltegliedern, die an den Enden eines als Spannvorrichtung dienenden Teleskops mit auf die Faltlagen der Trägerfolie abgestimmten Abschnitten befestigt sind, eingespannt und von an Faltstellen angeordneten am Teleskop befestigten Stützen gehalten ist, und bei dem außerdem die Trägerfolie im zusammengefalteten Zustand durch eine Sperrvorrichtung, die über ein fernauslösbares Entriegelungsschloß lösbar ist, gehalten ist.

Derartige Ausleger werden, wie z. B. die Seiten 72 bis in »Aviation Week and Space Technology, 14. Aug. 1967, zeigen, zu Sonnenzellenbatterien zusammengefaßt, deren einzelne Ausleger mit den während des Transports des Raumflugkörpers in seine Umlaufbahn zusammengefalteten oder zusammengerollten Trägerfolien an den Raumflugkörper geklappt sind, um möglichst wenig Raum einzunehmen. Die am Bestimmungsort des Raumflugkörpers nutzbare Solarzellenflftche der bekannten Auslegerkonstruktionen hängt also im wesentlichen vom Durchmesser und von der Höhe des Nutzlaststauraumes der für den Transport des Raumflugkörpers in seine Umlaufbahn benutzten Trägerrakete ab. Insbesondere bei weniger schubkräftigen Raketen ist dieser Stauraum sehr beschränkt und

to muß im wesentlichen dem Raumflugkörper vorbehalten bleiben.

Aus der DE-OS 18 04 950 ist ein Ausleger der eingangs genannten Art mit einer Solarzellenanordnung bekannt, bei dem die einzelnen Solarzellen auf einem

t5 dünnen, flexiblen, an einem ausfahrbaren Rahmen befestigten Träger angeordnet sind. Das Ausfahren erfcigt nach Art einer Ziehharmonikabewegung, wobei der Aufricht- bzw. Ausfahrantrieb eine Teleskopröhre aufweist

Hier setzt nun die Erfindung ein, deren Aufgabe as ist einen Ausleger zur Aufnahme von Sonnenzellen einer Sonnenzellenbatterie zu schaffen, der ein besonders günstiges Leistungs-Gewichtsverhältnis und ein sehr geringes Stauvolumen aufweist und der insbesondere für spinstabilisierte Raumflugkörper geeignet ist, wobei unter Berücksichtigung von Raumflugsonden, die das

Schwerefeld der Erde verlassen, der Ausleger ent- und

einfaltbar zu gestalten ist

Bei einem Ausleger der eingangs genannten Art ist

diese Aufgabe dadurch gelöst daß die Halteglieder aus einem an einer Stirnseite des Raumflugkörpers befestigten Basisring und einem am ausfahrbaren Ende des Teleskops befestigten Spannring bestehen, daß die Stützen durch Speichen aufweisende Ringe gebildet sind, von denen jeweils einer jeder im zusammengefalteten Zustand außenliegenden Faltstelle der Trägerfolie zugeordnet ist daß an jeder innenliegenden Faltstelle der Trägerfolie jeweils eine im gefalteten Zustand der Trägerfolie gespannte Feder angeordnet ist und daß die

<o Sperrvorrichtung, die die Trägerfolie im zusammengefalteten Zustand hält am Basis- und am Spannring angreifende Spannklammern aufweist

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

<5 Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch eine Nutzlastspitze einer Trägerrakete mit einem Raumflugkörper und je einer beidseitig daran befestigten Solarzellenbatterie in zusammengefaltetem Zustand,

F i g. 2 eine Seitenansicht der Solarzellenbatterie im teilweise ausgefahrenen Zustand. Ein in Fig. 1 innerhalb einer Nutzlastspitze einer Trägerrakete schematisch dargestellter Raumflugkörper 1 weist an beiden einander gegenüberliegenden Stirnseiten je eine Solarzellenbatterie 2 auf.

jeder Ausleger einer Solarzellenbatterie besteht wie Fig.2 zeigt, aus einem an der Stirnseite des Raumflugkörpers befestigten Basisring 3 und einem Spannring 4, zwischen denen als Solarzellenträger flexible, streifenförmige, als Trägerfolien 7 bezeichnete Polyimidfolien eingespannt sind, und einer Spannvorrichtung in Form eines Teleskops 8, dessen nicht näher dargestelltes Hauptrohrstück als zentrales Stützrohr für den Raumflugkörper 1 dient.

Der Basisring 3 ist als Anbauteil an die Stirnseite 18 des Raumflugkörpers angesetzt. Um eine günstige

thermische Abstrahlung zu erzielen, sind Basisring 3 und Spannring 4 in sog, Integralstruktur-Bauweise mit sehr dünnen Wandstärken ausgeführt, bei der die Auflagefläche 24 des Basisringes 3 und die Anpreßfläche 25 des Spannringes 4 jeweils aus einem gelochten Blech bestehen, das durch Vertikalstege ausgesteift ist und somit ein biegesteifes Kastenprofil bildet

Der Solarzellenträger besteht aus einer Vielzahl voneinander getrennter Polyimidfoljenstreifen 31, vgl F i g_r 2, deren Enden mittels ringförmig angeordneter Einspannleisten an den einander zugewandten Stirnflächen von Basis und Spannring befestigt sind Um die Formstabilität der Solarzellenbatterie im ausgefahrenen Zustand zu gewährleisten, sind an entsprechenden Stellen des Teleskops 8 kreisringförmige Stützringe 34 vorgesehen, die gleichmäßig an ihrem Umfang verteilt angeordnete Speichen 33 aufweisen. Jeder außenliegenden Faltstelle 30 der Folien ist ein solcher Stützring zugeordnet Mittels teflonisierter Glasfaserschnüre werden die Folienstreifen jeweils mit den Speichen 33 derart verbunden, daß sie mit eingefaltet werden können. Der Hub jeweils zweier benachbarter Teleskoprohre des Teleskops 8 ist mit dem Abstand zwischen je zwei vorgeknickten Faltstellen 20 der Solarzellenträgerfolien identisch. Die Stützringe 34 befinden sich daher immer mit den beim Falten nach außen liegenden Faltstellen 30 in einer Ebene.

An den innenliegenden Faltstellen 30a sind gespannte Federn 63 vorgesehen, die jeweils an den inneren Faltebenen 60 der Solarzellenträger angebracht sind. Hierzu sind an den vorgeknickten Faltstellen 30a Führungsösen 62 angeordnet

Die Federn 63, die ähnlich wie Spiralfedern mit enganliegenden sehr kleinen Windungen ausgebildet sind, halten die vorgeknickten Faltstellen 30a der Solarzellenträger in den inneren Faltebenen 60 ständig radial zur Hauptachse hin leicht gespannt Da die gespannten Federn 63 in den Führungsösen 62 ungehindert gleiten können, nehmen diese immer eine angenäherte Kreisform an.
Wie schon erwähnt, bewirken die Stützringe 34 mit ihren Stützspeichen 33 eine synchrone Entfaltung sämtlicher eingefalteter Lagen der Solarzellenträgerfolien und gewährleisten eine gute Reproduzierung des zylindrischen Querschnitts und nehmen außerdem die bei der Rotation des Raumflugkörpers wirkenden

ίο Zentrifugalkräfte auf.

Auf den Folienstreifen 31 sind die aus vielen einzelnen Solarzellen zusammengesetzten Solarzellenmodule 36 befestigt
Das Einfallen des Solarzellenträger erfolgt bei gleichzeitigem Einfahren des Teleskops 8. Infolge der vorgeknickten Faltstellen 30 lassen sich die einzelnen Flächenelemente der Folienstreifen 31 leicht in mehrere Faltlagen zick-zackförmig radial nach innen gerichtet übereinanderlegen.

Mit Hilfe von Stützen, die an vorbestimmten Faltstellen der die Solarzellen tragenden Folien befestigt sind und von der Spannvorrichtung bewegt werden, wird die Flächenstabilität der Sularzellenbatterie im entfalteten Zustand bewirkt Da die Spannvorrichtung über ihren Antrieb in beliebigen Stellen feststellbar ist können infolge sich ändernder gegenseitiger Abstände der Stützen die mit den Sonnenzellen belegten raltabschnitte der Trägerfolien in beliebige Neigungen zwischen 0 und 90 Grad, bezogen auf die Zylindermantelfläche der Solarzellenbatterie, überführt werden.

Dadurch, daß die Stützringe an den Außenenden der einzelnen Rohre des Telskops angebracht sind und durch diese bewegt werden, richten sich die Solarzellenträger immer in eine dem jeweiligen Hub bzw. Abstand der Stützringe und dem Durchmesser der Feder-Spanndraht-Ringe zugeordnete Neigung aus.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche;

1. Ausleger zur Aufnahme von Sonnenzelten einer Sonnenzellenbatterie for die Stromversorgung eines Raumflugkörpers mit mindestens einer mit Sonnenzellen bestückten Trägerfolie, die biwmonikaartig faltbar zwischen zwei Haltegljedern, die an den Enden eines als Spannvorrichtung dienenden Teleskops mit auf die Faltlagen der Trägerfolie abgestimmten Abschnitten befestigt sind, eingespannt und von an Faltstellen angeordneten, am Teleskop befestigten Stützen gehalten ist, und bei dem außerdem die Trägerfolie im zusammengefalteten Zustand durch eine Sperrvorrichtung, die über ein fernauslösbares Entriegelungsschloß lösbar ist, gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteglieder aus einem an einer Stirnseite des-Raumflugkörpers (1) befestigten Basisring (3) und einem am ausfahrbaren Ende des Teleskops (8) befestigten Spannring (4) bestehen, daß die Stützen durch Speichen %33) aufweisende Ringe (34) gebildet sind, von denen Jeweils einer jeder im zusammengefalteten Zustand außenliegenden Faltstelle (61) der Trägerfolie (7) zugeordnet ist, daß an jeder innen liegenden Faltstelle (3OaJ der Trägerfolie (7) jeweils eine im gefalteten Zustand der Trägerfolie (7) gespannte Feder (63) angeordnet ist und daß die Sperrvorrichtung, die die Trägerfolie (7) im zusammengefalteten Zustand hält, am Basis- und am Spannring angreifende Spannklainmern aufweist

2. Ausleger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerfoläe (7) schlauchförmig ausgebildet ist, an ihren innenliegenden Faltstellen (3OaJ Ausschnitte (29) aufweist, mit ihren Enden am Umfang von Basis- und Spannring (3*4) eingespannt und über Schnüre mit den zugeordneten Speichen (33) verbunden ist

3. Ausleger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Teleskop (8) über seinen Antrieb in beliebigen Stellen feststellbar ist, so daß infolge sich ändernder gegenseitiger Abstände der Ringe (34) die mit Sonnenzellenmodulen (36) belegten Faltabschnitte der Trägerfolie (7) in beliebigen Neigungen zwischen 90° und 0°, bezogen auf die Ausfahrrichtung des Teleskops, überführbar sind.