DE2252093A1 - Entfaltbarer ausleger fuer raumflugkoerper - Google Patents

Description

• Entfaltbarer Ausleger für Raumflugkörper Die Erfindung bezieht sich auf einen entfaltbaren Ausleger für Raumflugkörper bestehend aus beweglich miteinander verbundenen Rahmenteilen sowie einem Solarzellen tragenden Substrat, das mittels getrieblicher Mittel in einen Packbehälter einziehbar ist.
• Wissenschaftliche und technologische Experimente bei der Raumfahrt erfordern in steigendem Maß hohe elektrische Leistungen. Es hat sich gezeigt, daß diese mit den bekannten Solarzellenträgern oft nicht mehr aufgebracht werden können, da die Trägerflächen infolge hohen Stauvolumens und Gewichtes der Ausleger nur ein begrenzte Ausdehnung haben dürfen bzw. nur eine zu geringe Anzahl von Solarzellen aufnehmen können. Die die Solarzellen tragenden Substratflächen können auch nicht in der wUnschenswerten Breite konzipiert werden, weil die Entfalt-und Wiedereinfaltbewegungsvorgnge breiter flexibler Substratfllichen nicht in dem erforderlichen Maß steuerbar sind. Bei Verwendung grönerer Folienbreiten tritt u. a.
• auch störend wirkende und nicht mehr beherrschbare Unstabilität auf.
• Bei der Realisierung von Forschungsvorhaben der Raumfahrt wird ein an kUnftige Raumstationen anzudockendes sog.
• "R-search d Application Modul", mit dem ein umfangreiches Programm wissenschaftlicher, technologischer und anwendungstechnischer Experimente geplant ist, eine ausschlaggebende Rolle spielen. Es wird dies ein relativ großer u. U. zylindrischer Behälter sein, auf dessen Mantelfldche ein oder mehrere Solarzellenausleger angeordnet sind.
• Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht in der Konzipierung eines die gestellten Anforderungen erfüllenden großfldchigen Solarzellenauslegers, der ein hohes Leistungsgewicht, eine ausreichende Größe und Starrheit der ausgebreiteten Substratfläche und zugleich ein möglichst geringes Stauvolumen im eingefahrenen Zustand aufweist. Zugleich muß dassflexible, die empfindlochen Solarzellen tragende Substrat (z. B. einekFolle) während der Start- und Aufstiegsphase fest an den Zentralkörper gepreßt werden, damit BeschAdigungen oder Funktionsstörungen z. B. durch Verschieben der Solarzellen oder durch Reiben des die Solarzellen tragenden Substrates auf anderen Solarzellen nicht eintreten können.
• Diese Aufgabe wird bei einem Ausleger der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die ausgefahrene Substratfläche zwischen ausgeschwenkten bzw. parallelverschobenen, den Deckel des PackbehHlters bildenden Rahmenteilen ausgebreitet ist.
• Beim Start und während des Transportes zu seiner Entfalthöhe befindet sich der Ausleger in zusammengefaltetem Zustand im Packbehälter und wird durch die aufgelegten starren Deckelteile fest an den Mantel des Raumflugkörpers gepreßt, so daß Beschddigungen der Solarzellen durch die Startbelastungen oder durch andere Beschleunigungskräfte nicht eintreten können.
• Der Packbehälter stellt zweckmäßigerweise einen lEnglichen flachen Kasten dar, der zur Aufnahme des eingefalteten Solarzellenträgers (Substrat) dient.
• Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist ferner dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel des Packbehälters vorzugsweise dreigeteilt ist und zwei an den Außenseiten in diagonal gegenüberliegenden Gelenken um mindestens 90° schwenkbare Rahmenteile aufweist, in deren einander zugewandten schmalen Seitenflächen Führungen. z. 13. Rillen oder Nuten fUr das zwischen ihnen befindliche und ueber ihre Lange verschiebliche dritte Rahmenteile vorgesehen sind.
• Die Entfaltungskinematik ist sehr einfach und damit problemlos. Nach dem Aufrichten der seitlichen Rahmenteile die als Holme für die Substratfläche dienen, wird das dritte Rahmenteil an den beiden Holmen mittels einer Zapfenlagerung entlanggefUhrt bis zum anderen flugkörperfernen Ende der ausgefahrenen seitlichen Rahmentei-(Holme) und zieht das Substrat, dessen eine Endkante daran festgelegt ist, parallel zur Bodenfläche des PackbehXlters aus diesem heraus. In Staulage ist das Substrat in zickzackförmiger Faltung hier eingelegt, so dan der Solarzellenträger zwischen dem Deckel und dem Boden des Packbehälters eingepreßt ist und nur einen Bruchteil der ausgefahrenen Höhe an Stauvolumen einnimmt.
• Nach einer weiteren Einzelheit gemän der Erfindung dienen als getriebliche Mittel fUr das Entfalten des Substrates mindestens zwei Seil triebe, von denen der eine die Schwenkung der seitlichen Rahmenteile (Holme) und der zweite die Verschiebung des zwischen den seltlichen Rahmenteilen zapfengefUhrten traversenartigen dritten Rahmenteiles durchführt.
• Der Packbehälter hat auf seiner äuneren Bodenflche einen Drehkranz, der in einem entsprechenden Gegenring auf dem Mantel des Flugkörpers eingesetzt ist. Dieses Drehlager bildet die Verbindung zwischen dem entfaltbaren Solarzellenausleger und dem Flugkörper und gestattet eine Drehung des Auslegers gegenüber dem Dasiskörper. Um auch Lageveränderungen der Achse des Raumflugkörpers zur Sonne ausgleichen zu können, kann das genannte Drehlager mitsamt seinem Antrieb um den Ekliptikwinkel kippbar auf einer Plattform angeordnet werden, wobei die Verstellung durch ein Scherengelenk erfolgen kann, welches mit dem Antrieb fUr das Drehlager, z. B. mittels einer Magnetkupplung, verbunden ist. Durch diese beiden ßewegungsmög lichkeiten können die SubstratflAchen mit den Solarzellen ständig nachgeführt und auf die Sonne ausgerichtet werden, so daß die Solarzellen mit höchstem Wirkungsgrad arbeiten.
• Auf der nachfolgend beschriebenen Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles dargestellt.
• Es zeigen Fig. 1 den geschlossenen Packbehälter für einen Solarzellenträger; Fig. 2 den geöffneten Packbehälter nach Fig. 1 mit entfaltetem Solarzellenträgeri Fig 3 in vergrößertem Maßstab die Seitenansicht des oberen Teiles des entfalteten Solarzellenträgers nach Fig. 2; Fig. 4 ebenfalls in vergrönertem Maßstab einen Schnitt durch den geschlossenen Packbehälter nach der Linie IV - IV in Fig.1; Fig. 5 in perspektivischer Darstellung ein Teilweines zylindrischen Flugkörpers mit darauf angeordnetem geschlossenen PackbehElter Es sind in schematischer Darstellung nur dviejenigen Teile gezeigt, die zum Verständnis der Erfindung notwendig sind.
• Am Mantel 1 eines nicht dargestellten Raumflugkörpers ist der Drehkranz 2 festgelegt, in dessen Zentrum schwenkbar der Packbehälter 3 für einen Solarzellentrager 4 (Fig, 2) gelagert ist. Der Packbehälter 3 besteht im wesentlichen aus einem rechteckigen wannenartigen Unterkasten 5 mit einem aus zwei seitlichen Rahmenleisten 6, 7 und einer Mittelschiene 8 bestehenden Deckel. Die Rahmenleiste 6 ist in einem Scharnier 9 schwenkbar gelagert und die Rahmenleiste 7 in einem gleichartigen, nicht sichtbaren Scharnier auf der diagonal gegenüberliegenden Seite des Packbehälters 3. Die seitlichen Rahmenleisten 6, 7 besitzen einander zugekehrte Rillen- oder NutenfUhrungen 10, 11 und können mittels nicht sichtbarer SeilzUge von ihrer Packlage nach Fig 1 in die aufgerichtete Stellung nach Fig. 2 geschwenkt werden. Hierbei werden die an beiden Enden der Mittelschiene 8 befindlichen Zapfen 12, 13 von den Nutenführungen 10, 11 umgriffen, so dat die Mitteilschiene 8 in den seitlich hochstehenden Rahmenleisten 6 und 7 geführt ist. Mittels eines zweiten Seilzuges, der auf der Zeichnung ebenfalls nicht dargestellt ist, dessen eines Umlenkrad 14 aber z. D. in der Fig. 3 am oberen Ende der teilweise aufgebrochen gezeichneten Rahmenleiste 7 sichtbar ist, wird die Mttelschiene 8 von ihrer Ruhelage gemäß Fig. 1 auf dem Packbehälter 3 in die Stellung gemäß Fig. 2 am oberen Ende der seitlichen Rahmenleisten 6 und 7 gezogen. An der Mittel schiene 8 ist das Substrat 15 festgelegt, auf welchem die Solarzellen in der üblichen Weise angeordnet sind. Das Substrat 15 wird aus seiner Staulage, die hinter der zum Teil herausgebrochenen Vorderwand des Unterkastens 5 des Packbehälters 3 gemäß Fig. 1 und aus der Darstellung gem(n Fig. 4 sichtbar ist, ganz oder teilweise herausgezogen, bis es die Stellung gem. Fig 2 einnimmt und zwischen den Rahmenleisten 6, 7 sowie dem Packbehälter 3 und der mittleren Schiene 8 ausgebreitet und verspannt ist.
• Fig. 3 zeigt in vergrößertem maßstab den oberen Teil des entfalteten Solarzellenträgers 4 gem. Fig. 2 von der Seite. Zwischen den aufrecht stehenden Rahmenleisten 6 und 7 ist in nicht sichtbaren Zapfenführungen die mittlere Schiene 8 gelagert, die durch einen Seilzug von ihrer Ruhestellung auf dem Packbehälter gem. Fig. 1 zu ihrer ausgefahrenen Stellung gem. Fig. 2 gezogen wird. An der Schiene 8 ist das Substrat 15 festgelegt, so daß es beim Herausziehen der Schiene 8 aus dem Packbehälter 3 entnommen wird, wo es in zickzackförmiger Staulage whrend des Transportes liegt.
• Aus Fig. 4 sind der primäre Seil trieb 17 und der sekundre Seil trieb 18 sowie deren gemeinsamer Antriebsmotor 19 zu ersehen. Ausbreiten und Wiedereinfaltendes Solarzellenträgers 4 erfolgt-unter Ablauf gleichgearteter Bewegungsvorgange jeweils in anderer Reihenfolge. Beim Wiedereinfalten dreht beispielsweise der Sekundärselltrieb 18 rückwärts und zieht die Schiene a auf den Packbehälter 3 zu. Gleichzeitig bewirken am Seitenrand in den Faltknickstellen des Substrates 15 eingearbeitete auf der Zeichnung nicht sichtbare Federplättchen, dan die einzelnen Faltlagen des Substrates 15 sich wieder zickzackförmig gegeneinander legen, um schließlich im Packbehälter 3 ihre ursprUngliche Staulage einzunehmen.
• - Patentansprüche -

Claims (6)

1. PatentansprUche 1. Entfaltbarer Ausleger fr Raumflugkörper bestehend aus beweglich miteinander verbundenen Rahmenteilen sowie einem Solarzellen tragenden Substrat, das mittels getrieblicher Mittel in einen Packbehälter ein ziehbar ist, dadurch oJ e k e n n z e i c h n e t dan die ausgefahrene Substratfldche (15) zwischen ausgeschwenkten bzw. parallelverschobenen, den Dekkel des Packbehälters (3) bildenden Rahmenteilen (Rahmenleisten 6, 7 und Mittelschiene 8) ausgebreitet ist.
2. 2. Entfaltbarer Ausleger nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Deckel des Packbehälters (3) vorzugsweise dreigeteilt ist und zwei an den Aunenseiten in diagonal gegenüberliegenden Gelenken (Scharnier 9) um mindestens 900 schwenkbare Rahmenleisten (6, 7) aufweist, in deren einander zugewandten schmalen Seitenflächen Führungen, z. B. Rillen oder Nuten (10, 11), für das zwischen ihnen befindliche und Uber ihre Länge verschiebbare Rahmenteil (Mittel schiene 8) vorgesehen sind.
3. 3. Entfaltbarer Ausleger, nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dan das Substrat (15) am mittleren parallel vom Packbehälterboden wegbeweglichen Rahmenteil (Mittelschiene 8> festgelegt ist und von diesem ganz oder teilweise aus seiner Staustellung im Packbehälter (3) ausziehbar ist.
4. 4. Entfaltbarer Ausleger nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dan der Packbehälter (3) an der Mantelfläche (1) des Raumflugkörpers schwenkbar und drehbar angeordnet ist.
5. 5. Entfaltbarer Ausleger nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß im ausgefahrenen Zustand des Solarzellenträgers (4) der Packbehälter (3) mit den beiden seitlichen Rahmenleisten' (6,7) und der traversenartigen Mitteischiene (8) einen Rahmen für die Abstützung des Substrates (15) bildet.
6. 6. Entfaltbarer Ausleger nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß als getriebliche Mittel mindestens zwei Seiltriebe (17,18) dienen, von denen der eine die Schwenkung der seitlichen Rahmenleisten (6,7) und der zweite die Verschiebung des zwischen denselben geführten traversenartigen dritten Rahmenteiles (Mittelschiene 8) durchführt 7. Entfaltbarer Ausleger nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der erste und der zweite Seiltrieb (17,18) durch einen umkuppelbaren Motor (19) angetrieben werden und durch Umpolung desselben die Wiedereinfaltung des Substrates <15) erfolgt 8. Entfaltbarer Ausleger nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das mittlere traversenartige Rahmenteile (Mittelschiene 8) an-diagonal gegenüberliegenden Enden Führungsglleder z. 13. Zapfen (12, 13) aufweist, die in Führungsnuten (10, 11) der geschwenkten äußeren Rahmenleisten (6 7) gleiten.

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