DE2724004A1

DE2724004A1 - Rahmensystem

Info

Publication number: DE2724004A1
Application number: DE19772724004
Authority: DE
Inventors: Helmut Moll; Hans-Holger Ing Grad Schulz
Original assignee: Teldix GmbH
Current assignee: Rockwell Collins Deutschland GmbH
Priority date: 1977-05-27
Filing date: 1977-05-27
Publication date: 1978-12-07
Also published as: DE2724004C2; FR2392269B1; FR2392269A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Rahmensystem mit wenigstens einem Rahmen, welcher mittels einer insbesondere Kreuzfedergelenke aufweisenden Lagerung bezüglich eines Gehäuses drehbar gelagert ist.

Derartige Rahmensysteme werden vor allem in der Raumfahrttechnik vorgesehen, um Antennen, Solarzellen oder Schwungräder gegenüber dem Satelliten um eine oder mehrere Drehachsen bewegbar anzuordnen. Da die genannten Bauelemente und das Rahmensystem eine je nach Ausbildung mehr oder wenig große Masse aufweisen und das Rahmensystem elastisch verformbar ist, liegt somit ein schwingungsfähiges System vor. Wenn der Satellit auf seine Plugbahn gebracht wird, so können insbesondere während der Startphase bei Resonanzen Belastungsspitzen auftreten, welche das Rahmensystem zerstören und somit die Punktionsfähigkeit des Satelliten in Frage stellen können. Es ist daher von der Anmelderin mit der deutschen Patentanmeldung P 23 51 495.6 vorgeschlagen worden, eine starre Verbindung zwischen Rahmen und Gehäuse während der Startphase vorzusehen. Auch eine derartige Vorrichtung erfordert eine relativ steife und somit schwere Ausbildung des Rahmensystems. In der Raumfahrttechnik muß aber die Forderung nach einem geringen Gewicht sowie geringem Bauvolumen erfüllt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile zu vermeiden und mit geringem Aufwand ein Rahmensystem zu schaffen, welches bei niedrigem Gewicht und Bauvolumen eine hohe Punktionssicherheit besitzt. Diese Aufgabe wird gemäß Patentanspruch 1 dadurch gelöst, daß Rahmen (3) und Gehäuse (1) einander zugeordnete Anlageflächen (27, 28) aufweisen, welche vorzugsweise konisch ausgebildet sind, daß eine lösbare Spannvorrichtung enthaltend Ver-

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bindungselemente (16) vorgesehen ist und daß im arretierten Zustand die Verbindungselemente (16) mit Rahmen und Gehäuse (1) derart im Eingriff sind, daß der oder die Rahmen über die Anlageflächen (27, 28) gegen das Gehäuse verspannt sind.

Das erfindungsgemäße Rahmensystem zeichnet sich durch eine hohe Punktionssicherheit und durch einen kompakten platz- und gewichtsparenden Aufbau aus. Den zu erwartenden Kräften bei Vibrationen oder Schwingungen wird nicht durch eine steife Ausbildung des Rahmensystems, sondern in vorteilhafter Weise durch die genannte Verspannung von Rahmen und Gehäuse begegnet. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die Anlageflächen von Rahmen und Gehäuse sowie die Berührungsflächen der Verbindungselemente mit ^enen derart auszubilden und anzuordnen, daß in den genannten Flächen Reibungsenergie umsetzbar ist. Eine konstruktiv besonders leicht herstellbare und weiterhin an die zu erwartenden Beanspruchungen gut anpaßbare Lösung wird darin gesehen, den Rahmen im wesentlichen als Hohlzylinder auszubilden und um diesen herum vier Verbindungselemente anzuordnen, welche mittels eines Drahtseiles verspannt sind. V/erden die Verbindungselemente als flache Stäbe ausgebildet, mit Nocken versehen, welche mit Ansätzen des Rahmens in Eingriff stehen, und weiterhin mit Füßen versehen, welche sich am Gehäuse abstützen, so lassen sich die erforderlichen Berührungsflächen ohne besonderen Aufwand herstellen. Darüber hinaus können durch entsprechenden Abstand von Nocken und Fuß bzw. Gesamtlänge des Verbindungselementes und weiterhin durch geeignete Vorspannung des Drahtseiles die erforderlichen Reibungskräfte in bevorzugter Weise vorgegeben und eingestellt werden.

Die Verwendung von Kreuzfedergelenken zur Rahmenlagerung bringt zusammen mit der angegebenen Bewegung der Rahmen 809849/0191

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quer zu den Drehachsen beim Verspannen den nicht unerheblichen Vorteil, daß Beschädigungen der Lagerungen infolge von Radialbelastungen mit Sicherheit vermieden werden. Sind die Anlageflächen von Rahmen bzv/. Gehäuse als konische Flächen ausgebildet, so wird sowohl eine sichere Arretierung des Rahmens, als auch eine gute Zentrierung des Rahmens erreicht. Weiterhin kann die zum Verspannen erforderliche Bewegbarkeit durch die Nachgiebigkeit der Rahmen selbst senkrecht zu den Drehachsen erreicht werden.

Die Erfindung ist keinesfalls auf das Rahmensystem des Ausführungsbeispiels mit zwei Rahmen beschränkt und bezieht sich auf Rahmensysteme mit nur einem Rahmen oder auch auf solche, deren Drehachsen in der Ruhestellung nicht senkrecht aufeinander stehen. Weiterhin betrifft die Erfindung Rahmensysteme, bei welchen die Verspannung der Rahmen bzw. deren Bewegung hierbei in einer anderen Richtung als quer zu den Drehachsen erfolgt.

Anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 - einen Längsschnitt eines Rahmensystems mit zwei Rahmen;

Fig. 2 - einen Schnitt des Rahmensystems gemäß

Fig. 1 entlang der Schnittlinie AB, wobei ein Schnitt entlang der Schnittlinie CD wiederum Fig. 1 ergibt.

Das Rahmensystem gemäß Fig. 1 enthält ein Gehäuse 1, einen

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äußeren Rahmen 2 sowie einen im wesentlichen hohlzylindrischen inneren Rahmen 3· Der äußere Rahmen 2 ist mittels Kreuzfedergelenken 5, 6 in nach oben gerichteten Schenkeln 4 des Gehäuses um eine Drehachse 7 drehbar gelagert, wie es sich aus Fig. 2 ergibt. Innerhalb des Rahmens 2 ist der innere Rahmen 3 mittels Kreuzfedergelenken (flex pivots) 8, 9 um eine Drehachse 10 drehbar gelagert, wobei in der gezeigten Stellung die Drehachsen 7, 10 und eine Längsachse 12 jeweils senkrecht zueinander stehen. Das Gehäuse 1 enthält eine Antriebseinheit 14 zum Verdrehen des äußeren Rahmens 2 um die Drehachse 7. Weiterhin ist eine Antriebseinheit 15 vorgesehen zum Verdrehen des inneren Rahmens um die Drehachse 10.

Zur Arretierung des Rahmens 3 sind vier Verbindungselemente 16 um den Umfang des Rahmens verteilt angeordnet, wobei die Verbindungselemente in Fig. 2 zusammen mit einem Drahtseil 20 in Aufsicht von oben dargestellt sind. Das Seil 20 ist in Nuten 21 am oberen Ende der Verbindungselemente 16 eingelegt und kann mittels einer Einrichtung 22 gespannt werden. Zvm Lösen des Seiles 20 sird zwej Trennvorrichtungen 23 vorgesehen, welche mittels pyrotechnischen Elementen betätigbar sind. Jedes Verbindungselement weist einen nach innen gerichteten Nocken 24 auf, welcher mit einem Ansatz 25 an der Außenseite des inneren Rahmens 3 in Eingriff steht. Die Außenfläche des Nockens 24 ist dabei mit einem Radius versehen, so daß bei Spannen des Seiles 20 der innere Rahmen 3 nach unten gedrückt wird und mit der konischen Anlagefläche 27 auf der entsprechend ausgebildeten Anlagefläche 28 des Gehäuses aufsitzt. Jedes Verbindungselement weist am unteren Ende einen Fuß 30 auf, welcher außen von einem Segment 31 umfaßt und so am Boden 32 des Gehäuses 1 gehalten wird. Die untere Fläche 33 des Fußes 30 verläuft zum Boden 32 unter einem zur Längsachse 12 sich öffnenden

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V/inkel OC , damit beim Verspannen der Verbindungselemente 16 die erforderliche Bewegbarkeit gewährleistet ist. Das Gehäuse 1 ist mit Ansätzen 35 versehen, welche die innen liegenden Teile der Füße 30 mit einem vorgegebenen Abstand umgreifen. An den Verbindungselementen 16 sind weiterhin Federn 36 angeordnet, welche mit den Segmenten 31 bzw. dem Gehäuse verbunden sind. Diese Federn bewegen nach dem Lösen der Spannvorrichtung die Verbindungselemente vom Rahmen 3 weg, wobei die genannten Ansätze 35 die Füße 30 und somit die Verbindungselemente in einer schräg nach außen gerichteten Stellung (nicht dargestellt) festhalten.

Zur Erläuterung der Funktionsweise des Rahmensystems sei folgendes ausgeführt. Bevor das Rahmensystem in den dargestellten arretierten Zustand gebracht wird, sind die Rahmen 2, 3 bezüglich des Gehäuses 1 um die Drehachsen 7, 10 drehbar. Die untere Anlagefläche 27 des inneren Rahmens 3 weist zur Anlagefläche 28 des Gehäuses einen Abstand auf, wie es in Fig. 1 durch die gestrichelte Linie 37 dargestellt ist. Wird nun das Drahtseil 20 gespannt, so kommen die Nocken 24 der Verbindungselemente 16 mit den Ansätzen 25 des Rahmens 3 in Eingriff und der Rahmen 3 wird nach unten gedrückt, bis die konischen Anlageflächen 27, 28 - wie dargestellt - aneinander liegen. Die erforderliche Bewegbarkeit der Rahmen 2, 3 wird durch die Nachgiebigkeit der Kreuzfedergelenke 5, 6, 8, 9 sowie der Rahmen selbst senkrecht zu den Drehachsen 7, 10 ermöglicht. Wirken nun äußere Kräfte auf das Rahmensystem ein, wobei insbesondere die bei Vibrationen auftretenden Massenkräfte der am oberen Ende des Rahmens 3 angeordneten Antenne, Solarzelle oder sonstige Baugruppe genannt seien, so wirken jenen zunächst die Haftreibungskräfte zwischen den Anlageflächen 27, 28 sowie in den Berührungsflächen zwischen Verbindungselementen und Rahmen 3 bzw. Gehäuse 1 entgegen. V/erden die Haft-

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reibungskräfte überschritten, so kommt es zwischen den genannten Flächen zu Relativbev/egungen und zur Umsetzung in Reibungsenergie. Durch geeignete Dimensionierung und Anordnung der Auflage- und Berührungsflächen sowie der durch das Drahtseil 20 aufgebrachten Vorspannkraft ist das Rahmensystem an die zu erwartenden Beanspruchungen angepaßt. Hat der Satellit oder Raumkörper, auf welchen das Rahmensystem angeordnet ist, seine vorgegebene Plugbahn erreicht, dann wird mittels der Trennvorrichtung 23 das Drahtseil 20 gelöst. Mittels der Federn 36 werden die Verbindungselemente vom Rahmen zur Seite hin wegbewegt und das Rahmensystem ist wieder um die Drehachsen 7, 10 bewegbar und voll funktionsfähig.

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Claims

TELDIX GmbH

Postfach 105608
Grenzhöfer Weg 36

6900 Heidelberg 1

Heidelberg, 11. Mai 1977 PT-Ka/Ba E-411

Rahmensystem

Patentansprüche

Rahmensystem mit wenigstens einem Rahmen, welcher mittels einer insbesondere Kreuzfedergelenke aufweisenden Lagerung bezüglich eines Gehäuses drehbar gelagert ist, da.(?i.rch gekennzeichnet, daß Rahmen (3) und Gehäuse (1) einander zugeordnete Anlageflächen (27, 28) aufweisen, welche vorzugsweise konisch ausgebildet sind, daß eine lösbare Spannvorrichtung enthaltend Verbindungselemente (16) vorgesehen ist, und daß im arretierten Zustand die Verbindungselemente (16) mit Rahmen und Gehäuse (1) derart im Eingriff sind, daß der oder die Rahmen über die Anlageflächen (27, 28) gegen das Gehäuse verspannt sind.
2. Rahmensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührungsflächen der Verbindungselemente (16) mit Rahmen (3) bzw. Gehäuse (1) und/oder die Anlageflächen (27, 28) derart ausgebildet und angeordnet sind, daß bei Auftreten von äußeren Kräften in den Flächen

Reibungsenergie umgesetzt wird.
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3. Rahmensystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise stabförmige Verbindungselemente (16) mit zum Rahmen gerichteten Nocken (24) vorgesehen sind, welche mit Ansätzen (25) des im wesentlichen hohlzylindrischen Rahmens (3) derart im Eingriff sind, daß Rahmen und Gehäuse aneinander anliegen.
4. Rahraensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente (16) am unteren Ende Füße (30) aufweisen und mittels Segmenten (31)» welche die Füßen von außen umgreifen, am Boden (32) dss Gehäuses gehalten v/erden.
5. Rahmensystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannvorrichtung ein Seil (20) enthält, welches in Nuten (21) am oberen Ende der Verbindungselemente eingelegt ist, und daß zum Lösen wenigstens eine vorzugsweise mittels eines pyrotechnischen Elements betätigbare Trennvorrichtung (23) für das Seil (20) vorgesehen ist.
6. Rahmensystem nacn Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an den Verbindungselementen (16) Federn (36) angeordnet sind, welche nach dem Lösen die Verbindungselemente vom Rahmen (3) wegbewegen.
7. Rahmensystem nach einem der Ansprüche 4 bis S₁ dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse Ansätze (35) aufweist, an welchen die Verbindungselemente (16) mit den Füßen (30) nach dem Lösen der Spannvorrichtung anliegen.
8. Rahmensysteni nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Fläche (33) -'ar Verbindungselemente (16) mit der Bodenfläche (32) des

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Gehäuses (1) einen Winkel ^ bildet, welcher sich zur Längsachse (12) hin öffnet.

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